黄河荆隆宫堤防超深薄壁防渗墙施工技术改进

黄河荆隆宫堤防超深薄壁防渗墙施工技术改进
韦绪堂 陈全会 吕文堂

　　摘 要 黄河北岸荆隆宫堤段超深薄壁防渗墙，总长3188m，净深42.5m的墙段长1700m，而墙厚只有0.22m。如此薄而深的防渗墙，国内外均属罕见，施工难度很大。针对施工中出现的问题，对施工机具和施工工艺进行改进和完善。通过对该技术的总结，为超深薄壁防渗墙技术的进一步发展打下基础。
　　关键词 超深薄壁防渗墙 液压开槽机 连续槽法 隔离分段浇筑

　　黄河荆隆宫堤段位于黄河北岸河南省封丘县境内，历史上发生过多次决口，大堤是经多次堵复抢修后加培而成，堤基下有秸料层、砖石块、树根、硬质黏土层等，堤基渗流严重，行洪期间，堤背多处出现管涌冒水现象，属“老口门潭坑类”险点，需对该段堤防进行加固处理。由于背河紧临乡政府所在地的荆隆宫村，采用放淤固堤等措施搬迁房屋太多且也难以处理堤基渗流问题，经分析比较，决定采取修建混凝土防渗墙工程措施进行加固。防渗墙工程总长3188m，其中1700m墙段深达42.5m，墙厚0.22m，抗渗等级P6抗压强度10MPa。如此深且厚度只有0.22m的薄壁墙在国内外均属罕见。

　　工程施工采用河南省黄河河务局研制的YK90液压开槽机连续槽法开槽、隔离分段浇筑法进行水下浇筑。此开槽机原设计在一般土层下极限开槽深度40m，最佳效率的施工深度在20m左右。而该段墙净深42.5m，开槽深度需44.5m，且地质条件十分复杂，并有大量的秸料、砖石、树根等杂物给施工带来很大困难，机器动力、排渣系统、隔离工艺等都与之不相适应。

　　一、工程施工中的技术难点

　　1.机器方面

　　在开槽深44.5m段施工，机器出力不够，长期处于超负荷运转。且在此情况下，机器某些构件的刚度不够，如导向槽、牵拉架处产生振动和变形。同时由于超负荷运转，动力不足，进度慢、效率低，液压油温也升高很快。在如此深度下，刀杆很长，显得柔性大，作用在土体上的正压力小，切削效率低，进尺慢。由于地质状况复杂，刀具磨损严重，也严重地影响着进尺。

　　2.施工工艺方面

　　隔离浇筑方面的问题。以前在20m左右深墙体施工时隔离浇筑的方法是，先浇土工布隔离体袋，然后再浇槽孔。原土工布袋体下部为双层，若槽孔再深则下部采用3层，以防破裂。而现在槽孔深44.5m，4层也难以保证不破，且多层袋工艺制作十分复杂。

　　由于槽孔太深，排渣困难，槽孔淤积严重，清孔工作量很大，严重制约着工程进度。

　　由于以上问题的存在，工程开始时施工相当困难，每小时进尺0.18～0.23m。同时由于进尺慢，槽孔浸泡时间长，容易导致塌孔现象。浇筑时隔离体也是套几层袋子，不仅工艺复杂，而且也浪费土工布料，造成生产成本增高。为此，对施工中出现的问题逐一进行分析研究，联合攻关，积极采取措施，解决问题。

　　二、机器和施工工艺方面的改进措施

　　1.机器方面

　　（1）增大开槽机动力，将开槽机油缸的缸径由直径125mm换成直径160mm，作用在刀杆上的牵拉力由90kN增大为150kN，为使刀杆往复频率不变，液压系统两台齿轮油泵由原每转排量50ml（CBHB50E）换为每转排量70ml（CBHB70E），两台油泵的相应配套电机每台由22kW变为 30kW。

　　（2）液压系统中加水冷却器降低油温。

　　（3）重新设计适于该工程用的牵拉架，加大刚度和强度。

　　（4）在导向槽两侧加支撑补强，增大其刚度。

　　（5） 重新设计拐臂和刀杆，加大拐臂长度，增大附加切削力矩，强化了切削土体的功能，刀杆刚度亦大大增强。

　　（6）切削刀板方面，采用原机械部郑州机械研究所研制的当时最新的高碳高合金耐磨堆焊焊条TDL-65，在65Mn刀板上堆焊一层高强耐磨层。

　　2.施工工艺方面

　　（1）隔离浇筑是连续槽法施工的关键，在施工中要求它既安装设置方便，又要安全可靠，不破裂，不漏浆。为此，根据混凝土的凝固规律，经过计算和工艺分析，对于荆隆宫44.5m深槽孔的防渗墙施工，采用如下隔离放置和浇筑工艺：

　　① 土工布袋及袋内导管安放。将土工布袋体下面悬重送到槽底，在向袋内送导管的同时，往袋内充填混凝土浆，用以平衡袋内外压力，使袋体打开，导管在袋内逐步下至槽底。

　　② 袋内混凝土与袋外槽孔里墙体混凝土交叉浇筑工艺。首先向土工布袋内浇筑混凝土并使之上升5m，随后向袋外槽孔内浇筑混凝土使混凝土面上升2m，然后分别交替向袋内和袋外槽内浇筑混凝土，并使两者混凝土面高程保持一定的差距（2～3m），直至本浇筑段完工。这样袋内混凝土分若干次浇筑到设计高程，利用混凝土在浇筑过程中的凝固减少了对袋体的侧压力，保证了隔离体的安全及墙体的施工质量。

　　（2）排渣方面的改进。在刀杆上另装一套胶管，外加一台泵与其接通，这样连同原机上的一台砂石泵通过刀杆上的钢管抽渣，两台砂石泵同时反循环向外抽取切削下来的土渣浆。

　　三、施工效果

　　经过上述一系列的改造和改进以后，工程施工得以顺利进行，切削力和构件刚度大大增强，且机器运行平稳，油温维持在38℃左右。刀板寿命提高8倍以上。浆渣抽取及时，大大减少了洗孔时间。柔性隔离体使用良好，整个施工过程中未发现有破损及漏浆现象。整体功效比改进前提高5倍以上，经济效益大大增加，完成防渗墙长度3188m，造墙面积9719m2，工程达到优良标准。

　　液压开槽机是近年来研制开发的新技术产品，自研制以来，进行了不断的改进和完善，现已能在44.5m深的开槽中顺利施工，为今后薄壁防渗墙施工技术的发展奠定了良好的基础。随着工程要求和施工技术的不断提高，鉴于薄壁防渗墙经济实用的优越性，超深薄壁防渗墙的应用范围会越来越广。今后该项技术将在开槽速度方面进一步提高，以便在堤防湖岸加固处理方面发挥更大的效益。