浅谈汝阳县北汝河第三级水面(橡胶坝)工程坝基防渗处理设计及施工

 1工程概况

汝阳县北汝河城区段第三级水面工程坝址位于北汝河马兰河口下游450m，布置总长541m，其中橡胶坝段长489.4m，左右岸固定堰分别为25.8m，其中橡胶坝共布置6跨，每跨长80m，设计坝高5.0m、中敦厚1.4m，边敦厚1.2m。左右岸均设控制室，尺寸为11×11m。底板宽度17.5m，陡坡及消力池长度29m，海漫段长18m。采用堵头枕式单袋双锚固冲水式坝袋。坝底板高程299.50m，设计河底高程299.10m，回水长度2000m，水面面积108.1hm²，蓄水量271.0万m³。

合同开工日期：2013年10月20日；竣工日期：2014年4月30日。

2坝址区工程地质条件

橡胶坝坝址区地基上主要由全新统含细粒土卵石及级配不良卵石（Q42alpl）组成，下伏第三系粘土岩、粉砂岩互层。

坝基土的第②层含细粒土卵石（Q42alpl）由泥砂质充填，呈松散状，具一定承载力，属中等透水性，结构松散，抗冲刷能力低，工程地质条件较差，且分布不均，易产生不均匀沉降，造成坝体裂缝破坏，不宜作坝基持力层使用，应予以清除。第③层级配不良卵石（Q42alpl）由砂质充填，呈送散状，工程地质条件相对较好，分布较稳定，可作持力层使用，但其属强透水性，抗冲刷能力低。第④层级配不良卵石（Q42alpl），由砂质充填，呈稍密～中密状，属强透水性，工程地质条件较好，分布稳定。下伏的第⑤层粘土岩粉砂岩互层程强风化状，属弱透水性，工程地质条件一般。

设计坝底板高程为298.3 m, 地板位于第③层级配不良卵石（Q42alpl）层上，工程地质条件相对较好，分布较稳定，可作坝基持力层使用；但其属强透水性，存在渗透变形问题，有发生管涌可能，且结构松散，抗冲刷能力低，应对坝基采取抗冲、防渗工程措施。

3坝基防渗设计及变更

原设计垂直防渗采用C20混凝土防渗墙，墙厚0.5m，横向布置511m，抗渗等级W6，渗透系数小于10-7cm/s，允许渗透比降不大于1/80，伸入基岩不小于0.5m，墙深约10m。设计的施工工艺为钻抓法，即建造槽孔导墙—采用两钻一抓造孔—浇筑混凝土防渗墙；混凝土防渗墙与坝体前齿墙之间设4m宽40cm厚混凝土防渗铺盖，防渗铺盖与防渗墙和坝体前齿墙的连接均采用512止水带连接。

因河床冲积卵石层中含大量直径200～500cm的大漂石，其上部还有厚3～4m的经采砂留下的漂石堆积，若采用钻抓法工艺施工，抓斗抓槽后易塌方，成槽困难，也难以实现工期目标。经设计单位及参建单位的共同研究，将现浇混凝土防渗墙改为振孔高喷灌浆防渗墙，墙顶高程由299.1m改为297.50m。

4振孔高喷防渗墙试验

为预测振孔高喷防渗的效果，在现场做了三项工作。

第一，在桩号0+322～0+325处将实际高喷墙进行了开挖（2013年12月8日），开挖长度约3m，深度约1m。开挖显示，墙厚约1.2m，形状较规则，结石体胶结良好，强度较高，但开挖部分位于回填的砂砾范围，地质条件偏优，下部原始地层中的墙厚可能要略小些。

第二，在桩号0+361～0+365附近防渗轴线上游约4m处做了四个高喷试验孔，1个为独立孔，另外3个为孔距0.6m相邻的孔，试验孔的施工参数与实际施工的高喷孔基本一致，只是为便于对比，四个孔采用了两种提升速度，其中试1和试4为10cm/min，试2和试3为15cm/min。

第三，设置检查孔。在桩号0+329.10m处钻有一个压水检查孔。检查孔钻进时回水正常，孔壁稳定。该孔做了两段静水头压水试验，0～3m段透水率为1.5Lu，0～7.5m段为8.6Lu；在桩号0+390.30处钻了第二个检查孔，检查孔钻进回水正常，孔壁稳定，0～5.5m段静水头压水试验透水率为2.2Lu；在桩号0+431.1m处钻了第三个检查孔，检查孔钻进回水正常，孔壁稳定，压水试验求得的透水率为2.8Lu。

4.1现场高喷参数选定

高喷施工采用振孔高喷工艺，振孔高喷是用大功率振动锤将刚度很大的高喷管直接送至预定深度即开始高喷的工艺，它较好地解决了北汝河冲积层中卵石含量高且含有大量直径200～500mm大漂石这类地层的成孔和高喷难题，只是设备和材料的消耗较大。

主要施工参数如下：

采用两管法旋喷，孔距0.6m，单排；采用硅酸盐水泥42.5级以上；水灰比1.5:1～0.6（密度为1.4 g/cm3～1.7g/cm3）；                                                                                                           

高压水喷射压力35～40Mpa；压缩空气喷射压力0.6～0.8Mpa；浆液喷射压力25～40Mpa；浆量70～100Mpa；回浆密度≥1.3 g/cm3； 

旋转速度5～10转/min；提升速度5～10转/min；                           

墙体渗透系数小于1×10-5cm/s;抗渗强度R28为12Mpa;

灌浆结束后需用浆液及时回灌填补。

4.2高喷孔深的确定

因岩面起伏大，施工的孔深控制较难，实施中基本以设计剖面提供的岩面高程来确定下限，个别地段遇到极软的岩石或红土时再适量加深，当岩面较高时以振动锤强振数分钟基本不进尺来确定实际孔深，尽量排除大漂石的干扰。

5 C20混凝土防渗铺盖的施工

5.1基坑回填

因坝体前齿墙的底部高程为295.2m，混凝土铺盖高程297.5 m,施工开挖坡度线为1:1.5。基坑回填密实度影响到铺盖沉降量大小以及整体渗透设计问题。

为解决基坑回填压实度问题，参建各方的共同讨论决定，采用“振捣法”施工，即每铺一层天然砂砾料（每层50cm），先进行“水浸”，然后按混凝土现浇振捣要求振捣两遍。有效地解决了基坑回填密实度问题。

5.5 C20混凝土防渗铺盖

按设计要求，混凝土防渗铺盖（40cm厚）与坝体前齿墙和高喷防渗墙之间采用“651止水带”柔性连接，分块浇筑；在实际施工中，采用跳仓浇筑等方法，加快了施工进度，保证了工程质量。

6结语

在砂卵石河床上建橡胶坝（坝高5m，该工程已于2014年9月中旬经过验收并开始运行）蓄水，在洛阳市尚属首例。采用振孔高喷工艺，较好地解决了北汝河冲积层中卵石含量高及成孔难度大的问题；采用“振捣法”和“水浸法”施工，有效地解决了基坑回填密实度问题，对大坝整体止水体系地完善起到较好的作用。在砂卵石河床上建坝蓄水有较高的推广价值。

本文来源：http://www.zzqklm.com/w/kj/826.html  《科技风》