庄建

(中国葛洲坝集团第二工程有限公司，成都，610091)

1 工程概况

厄瓜多尔布鲁布鲁防洪工程位于南美洲厄瓜多尔卡尼亚尔省西部靠近瓜亚斯省的东南部，距离瓜亚基尔约140km。工程主要由堤坝改造、防洪河堤、钢筋混凝土挡墙、水库及分洪闸等组成。

分洪闸防渗墙总长度为571m，底部高程为61.90m，原始地面高程约为71.00m，分洪闸桥墩、回车场基础高程为66.45m。分洪闸所在区域地质为砂砾石层，地下水位高程为69.00m。

图1 分洪闸防渗墙位置(原设计)

按照投标文件要求，分洪闸混凝土施工应在当年旱季完工，根据现场查看，结合图纸设计及对当地市场的了解，发现采用原设计施工存在极大的问题。因此在防渗墙施工前进行了如下工作：进行地基承载力实验；对当地市场抓斗进行价格、效率、施工条件等咨询；灌浆实验；钢板桩实验；防渗墙方案更改。

2 原设计存在的问题

2.1 防渗墙布置

防渗墙的布置形状多为折线型、圆弧型。采用厄瓜多尔当地技术规范要求的施工工艺无法满足要求；采用抓斗施工时在折线及圆弧施工部位非常容易塌孔，很难保证成槽形状。

2.2 防渗墙的结构

在监理下发的技术图纸中，仅示意了闸室底板部位防渗墙的结构，停车平台挡墙下部无相关结构图。同时原设计闸室底板建基面高程与桥墩基础、回车平台挡墙建筑基面高程不同，导致该部位进行防渗墙施工时存在干扰。如果先施工防渗墙，进行挡墙及桥墩施工会对防渗墙造成破坏；如果先施工挡墙及桥墩又会造成防渗墙不能连续；如果分两层进行防渗墙施工，先进行挡墙及桥墩以下防渗墙施工，完成挡墙及桥墩施工后进行上部防渗墙施工存在分层处的接缝处理问题，而且工期也不允许。

2.3 水文地质条件

防渗墙施工部位为砂砾石层，地下水位高，在高地下水位处采用抓斗施工，容易造成塌孔。

2.4 工程量

工程量清单中通过导墙开挖防渗墙(Excavación de zanjas para Muros de Pantalla， con bentonita)工程量为1416.72m3，而根据设计图纸布置，防渗墙开挖工程量约3144.93m3，比工程量清单上的工程量增加121.99%。

2.5 施工进度

防渗墙布置于闸室底部，占用直线工期，对分洪闸施工进度影响较大，按照抓斗施工方案计算工期，大致需要4～5个月时间才能完成本项目防渗墙的施工，不满足总进度计划要求。

2.6 施工成本

通过考察当地抓斗施工所需设备的租赁费用，其租赁费用远远超出投标价。

3 施工优化

3.1 地基承载力实验

由于业主提供的地质资料不全，为了全面了解防渗墙基础的地质状况，对防渗墙施工部位进行了地基承载力实验。证实各重要部位SPT值都满足设计要求。

3.2 灌浆试验

防渗墙施工处为砂砾石层，且地下水位高，拟采用灌浆的方式加强基础的整体性，便于防渗墙开挖成型。选取附近5m×12m范围进行灌浆试验，钻孔间排距约为1.2m，孔深4m。灌浆采用潜孔钻机凿孔，孔径75mm，采用50mm的PVC管，管上间距1m打灌浆孔9个左右，每个孔直径5mm，用橡胶带包裹，外缠白色胶带。采用快速钻造孔，先不拔出套管，用外绑注浆管的PVC插入造好的孔中，外绑注浆管用于PVC管外注浆，以固定PVC管。浆液采用水泥、膨润土加水拌合，暂定比例为1∶1∶1。

固定好PVC管后，用30mm的软橡胶管往PVC管中注浆，橡胶管管口带橡胶袋，充压使灌浆管和PVC管密封。当压力达到一定程度后浆液在自重及压力作用下最先冲破最下方包裹的橡胶带，释放压力，进行灌浆；当灌浆范围达到一定量时，压力增大，冲破上一层橡胶带，进行上一层灌浆，如此往复，直至完成整个PVC管灌浆。在灌浆后3天进行灌浆区开挖，开挖成型效果不是很理想。通过对施工时间及效果分析，发现采用灌浆施工需要施工时间长，且施工不方便，决定不予采用。

3.3 钢板桩试验

为了最大限度地加快施工进度，经研究讨论提出采用钢板桩代替原防渗墙施工：将分洪闸整体基础开挖至底板高程，然后进行钢板桩施工，钢板上部插入现浇混凝土中50cm。

图2 钢板桩代替防渗墙示意

项目部进行了钢板桩试验，共施工10片桩，每片宽70cm，厚1.2cm，长度为5m，用时3h。经与业主沟通，业主以单价太高拒绝采用钢板桩施工方案。

3.4 防渗墙深度及数量更改的设计

3.4.1 设计构想

根据对各防渗墙资料的分析研究，初步设想为设计两道4m深的防渗墙来代替原有的9m深的防渗墙，防渗墙基础高程与桥墩、回车场基础一致，高程为66.45m。

图3 分洪闸防渗墙位置(新设计)

3.4.2 对设想防渗墙进行岩土分析

土壤之间存在空隙，水可通过这些空隙从高能点向低能点流动，因此，土壤间的水流分析对于计算结构承受的扬压力是很重要的。根据直接和间接探测，发现在分洪闸所处地区在4m至10m深有合适的且渗透性较低的土层。

岩土分析是利用Seep/W软件进行的，考虑了两种水流情况：

(1)闸坝上游为最高水位，下游为最低水位条件下的水流(第一种情况)，4m深度渗透率较低的土层；

(2)闸坝上下游水位与50年一遇的设计流量相当时的水流(第二种情况)，4m深度渗透率较低的土层；

(3)闸坝上游为最高水位，下游为最低水位时的水流(第一种情况)，10m深度渗透率较低的土层；

(4)闸坝上下游水位与50年一遇的设计流量相当时的水流(第二种情况)，10m深度渗透率较低的土层。

每种情况都确定了3个断面不同深度的水力坡降：A.护坦尾端，B.上游铺盖尾端，C.上游铺盖起始端。分析了护坦和溢流堰下的压力(点6和点4)，以及上游铺盖下的压力(点3和点1)。表1为不同深度不同位置的水力坡度，表2为不同点处扬压力。

表1 不同深度的水力坡度

表2 不同深度的扬压力

通过达西公式对所得结果进行分析：

σ′=h2(γ′-iγw)

式中：γ′为含水砂砾料容重；i为水力坡度；γw为水的容重。

在砂砾石中，水力坡度数值很大，γ′-iγw接近于0，则σ′也接近于0，这表明不会发生管涌等破坏。

3.4.3 设计方案审批

经与业主沟通，业主通过发文同意我方关于分洪闸防渗墙的施工优化方案。

4 结语

针对分洪闸防渗墙施工进行优化，把水下防渗墙改成在干燥环境下挡墙施工，减少了1551m3的水下开挖，避免水下钢筋混凝土浇筑，缩短工期2个月。本工程根据实际情况进行了方案比选优化，实施后取得了良好的效果，为后续类似项目施工提供了依据。