止水法降水在姜唐湖進(jìn)洪閘工程中的運(yùn)用

止水法降水在姜唐湖進(jìn)洪閘工程中的運(yùn)用一、工程概況1.1工程規(guī)模與特征姜唐湖進(jìn)洪閘工程是臨淮崗洪水控制工程中的骨干工程，設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)百年一遇水位26.9m，設(shè)計(jì)進(jìn)洪流量2400m3/s。該工程共計(jì)14孔，每孔凈寬12m，閘孔總寬196.82m，閘底板高程19.70m，下游拋石槽開挖最深，其擋土墻建基面高程為6.50m。1.2工程地質(zhì)姜唐湖進(jìn)洪閘工程位于臨淮崗北側(cè)的姜家湖湖地內(nèi)，自然地面高程為19.10~20.8m，閘址區(qū)地層主要為第四系沖、洪積地層，自上而下可分為8層，閘室持力層為第3層粉質(zhì)粘土和重粉質(zhì)壤土，其下第4層為輕粉壤土、夾砂壤土，第5層為細(xì)砂，其層底高程為9.00m。1.3水文地質(zhì)閘址區(qū)地下水主要為存于第2層粉質(zhì)壤土中的潛水和第5層細(xì)砂中的承壓水，潛水位高程19.00m左右，承壓水位高程在18.50m左右。二、降水任務(wù)和降水方法的選擇2.1設(shè)計(jì)施工建基面上游拋石槽建基面高程17.70m，閘底板建基面高程17.60m，下游拋石槽底高程8.00m，規(guī)范要求完全干地施工，為此需要降排豐富的地下水，才能進(jìn)行大量的土方開挖和基礎(chǔ)施工，基坑建基高程和地下水位如下圖1所示。2.2基礎(chǔ)施工降水的分區(qū)姜唐湖進(jìn)洪閘上下游之間縱向達(dá)207.750m，上游拋石槽與閘室之間開挖淺，閘底板建基面高程17.60m，驗(yàn)算承壓水頭的作用，不會(huì)造成地基突涌破壞。為此，土方與基礎(chǔ)施工只需降排地表潛水，依據(jù)基坑粉質(zhì)粘土土質(zhì)，可用基坑周邊挖排水溝、集水井明排。承壓水作用驗(yàn)算如下：承壓水高程18.50m，隔水層底高程13.00m，隔水層底面積單位面積上受到的承壓水浮托力γωz應(yīng)小于建基面以下隔水層的土重γz0，γ為土的濕密度，其取2.01t/m3,則地基土不會(huì)z0=(18.5-13)/2.01=2.75m，小于殘留隔水層厚度3.9m。消力池與下游拋石槽之間挖方較深，需要同時(shí)降排地表潛水和承壓水，并且降水面積大，約5.3萬(wàn)㎡降水深度12m，降水持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。為此要從降水費(fèi)用和降水的安全性進(jìn)行分析，慎重選擇降水方法。2.3降水方法的選擇現(xiàn)階段的工程施工中地下水的降排可分兩大類，一是止水法，二是排水法。常用是排水法，如各類井點(diǎn)降水。止水法就是將地下水止于基坑之外，常用的辦法是使用水泥土截滲墻將地下水止于基坑之外，坑內(nèi)滯水使用管井降排從而取得干地施工。姜唐湖進(jìn)洪閘消力池與拋石槽之間是深基坑施工，有降水面積大，降水深度大，降水量大，降水持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)和施工干擾大等諸多特點(diǎn)，若按傳統(tǒng)的井點(diǎn)排水法需在坑內(nèi)，坑外布置較多的深井井點(diǎn)，抽水的管線對(duì)土方開挖和基礎(chǔ)施工干擾較大從而加大了排水安全性的風(fēng)險(xiǎn)，長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)排水使得運(yùn)行維護(hù)的費(fèi)用很高。通過(guò)對(duì)費(fèi)用，安全性和施工便利、工期等諸因素的權(quán)衡比較，決定采用在基坑周圍使用水泥土截滲墻形成封閉的截水帷幕，截滲墻插入承壓水層下的相對(duì)不透水層內(nèi)進(jìn)行止水，而不需進(jìn)行常規(guī)連續(xù)的大量降排地下水，這樣既保護(hù)了環(huán)境，也相應(yīng)解決大量降水對(duì)閘室結(jié)構(gòu)的影響。三、止水帷幕水泥截滲墻的設(shè)計(jì)3.1止水帷幕的厚度計(jì)算《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》要求截水帷幕的滲透系數(shù)宜小于1.0×10-6㎝/s，依據(jù)水泥土強(qiáng)度和滲透性之間的關(guān)系，取含水層土樣做室內(nèi)水泥配比試驗(yàn)，取得不同水泥摻入比和不同水灰比的水泥土料抗壓強(qiáng)度，滲透系數(shù)，滲透破壞比降等指標(biāo)。防滲墻的厚度δ=△H/J=11/80=式中△H—防滲墻兩側(cè)的水頭差取18.5-7.5=11.0mJ—水泥土計(jì)算允許滲透比降，取80（水泥土破壞比降大于200）。3.2止水帷幕插入深度的計(jì)算規(guī)范要求：落底式豎向截水帷幕應(yīng)插入下臥不透水層，其插入深度可按l=0.2hw-0.5b進(jìn)行計(jì)算。式中l(wèi)—帷幕插入不透水層的深度hw—作用水頭，取18.5-7.5=11mb—帷幕厚度，取15㎝l=0.2×11-0.5×0.15取2.1m作為控制3.3基坑與截水帷幕布置圖（見圖2）為減少投入費(fèi)用，截水帷幕盡量靠近基坑布置，從而減少截水帷幕的工程量。四、止水帷幕水泥土截滲墻的施工4.1地質(zhì)復(fù)勘使用地質(zhì)鉆機(jī)復(fù)勘承壓水下不透水層的層面高程，確定水泥土截滲墻的底高程，其頂高程依據(jù)潛水位19.00m確定。繪制施工段落墻深曲線，作為控制依據(jù)。4.2水泥的摻入比確定依據(jù)地質(zhì)復(fù)勘的土料，進(jìn)行室內(nèi)配比試驗(yàn)確定水泥的摻入比為15%。再依據(jù)施工機(jī)械的工作性能，換算實(shí)攪每米深度的摻入量，進(jìn)行施工過(guò)程控制。4.3施工機(jī)械與攪拌工藝使用BJS-Y25型三軸小直徑深層攪拌機(jī)，三軸之間的軸距32㎝葉片外徑38㎝可滿足攪拌土體相交處的厚度大于15㎝，攪拌軸長(zhǎng)度可滿足工程要求的14m，為保證工程質(zhì)量，采取二攪一噴的工藝進(jìn)行施工。五、基坑滯水量的計(jì)算與深井布置參照陳幼雄教授《井點(diǎn)降水設(shè)計(jì)與施工》一書提供的公式計(jì)算：基坑內(nèi)總排水量Q=V×0.7W=330000×0.7×0.33=76230m3V—基坑內(nèi)總挖掘的土方量，取33萬(wàn)m3（含降水至基底0.5m以下方量）W—地基土每方天然平均含水量，取0.33m3由于拋石槽開挖最深，且該部分工序少，便于施工和管井的保護(hù)，將管井布置在拋石槽處的擋土墻前六、深井井點(diǎn)的構(gòu)造參照《建筑與市政降水工程技術(shù)規(guī)范》進(jìn)行設(shè)計(jì)，深井井點(diǎn)間距依據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)一般取得20m，井底一般比降水水位低6-8m，管材使用透水率不小于25%的無(wú)砂水泥管，管內(nèi)徑一般不小于35㎝，依據(jù)透水層的顆粒分析取用濾料和濾布的規(guī)格。該工程使用管外10㎝厚的粗砂作為填隙濾料，并且井外纏繞80目的濾布一層，做到出水不出砂，從而保證地基結(jié)構(gòu)的完好。管井的構(gòu)造見圖3。七、深井點(diǎn)的施工使用回轉(zhuǎn)鉆清水造漿護(hù)壁成孔，托盤（浮板）法安裝透水井管。鉆探施工達(dá)到設(shè)計(jì)深度，宜多鉆0.3~0.5m，用大泵量沖洗泥漿，減少沉淀，下管后及時(shí)注入清水，稀釋泥量比得接近1.05后，投入裝備好的濾料，濾料應(yīng)超填2米以上。洗井對(duì)單井的出