強(qiáng)透水基礎(chǔ)防滲補(bǔ)救措施的探討

熊欽平

湖南省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究總院，湖南長沙 410000

強(qiáng)透水基礎(chǔ)防滲補(bǔ)救是個重要的過程，在整個階段需要對項(xiàng)目概況分析。如果出現(xiàn)險情后，需要及時進(jìn)行補(bǔ)救和處理。為了避免出現(xiàn)防滲不到位或者異?，F(xiàn)象，明確補(bǔ)救管理的注意事項(xiàng)，合理實(shí)施。

1 工程概況

在本次研究中以《澧縣澧州實(shí)驗(yàn)學(xué)校運(yùn)動場防洪補(bǔ)救補(bǔ)償措施項(xiàng)目》作為基礎(chǔ)，該學(xué)校為新建項(xiàng)目，平面上呈南北向布置，其南側(cè)距東西向澧水河大堤堤頂120m左右，校區(qū)中心點(diǎn)至西側(cè)喬家河路澧水大橋左岸端（大橋跟一線大堤結(jié)點(diǎn)）567m、至艷洲水電站大壩左岸端（大壩跟一線大堤結(jié)點(diǎn)）1.19km。

2 基礎(chǔ)地質(zhì)情況

工程區(qū)屬河流沖積～河湖相沖積堆積地貌單元。區(qū)內(nèi)地層單一，基巖露頭甚少，第四系河流沖積松散堆積層廣布，且深厚。第四系松散層主要為河流沖積和河湖相沖積層為主，厚度20～50m 不等。

實(shí)驗(yàn)學(xué)校運(yùn)動場位于淞澧大垸一線大堤樁號27+400～27+700位置，該堤段堤基地層結(jié)構(gòu)具明顯的二元結(jié)構(gòu)，其上部粘性土層（Q4al粉質(zhì)粘土或砂質(zhì)粘土、可塑～軟塑狀）厚度1.9～3.6m，下部為厚度大于40m的砂卵礫石層。

3 強(qiáng)透水基礎(chǔ)防滲補(bǔ)救措施方案比較

堤基滲流控制工程設(shè)計(jì)以防滲和排滲結(jié)合，前堵后排、堤身和堤基滲控措施統(tǒng)一考慮為原則。根據(jù)《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》和工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，堤基除險加固的工程措施常用的有臨水側(cè)防滲鋪蓋、垂直鋪膜、多頭小口徑水泥土防滲墻、機(jī)械開槽或射水法成槽技術(shù)砼截滲墻、背水側(cè)壓浸平臺、排水減壓溝、減壓井及高噴灌漿形成的截水帷幕等多種型式，各種型式有各自的適用性，且各項(xiàng)措施本身的造價相差較大。

根據(jù)該堤段地質(zhì)縱剖面圖，澧州實(shí)驗(yàn)學(xué)校段堤防均為典型的雙層地基結(jié)構(gòu)，下部粉細(xì)砂和砂礫石的強(qiáng)透水層深度較厚，垂直防滲措施截?cái)鄰?qiáng)透水層形成封閉式垂直防滲墻有一定施工難度；通過雙層地基滲流計(jì)算，處理堤段堤基承壓水頭較大，考慮檢修方便、維護(hù)費(fèi)用低（離護(hù)堤房較近）、汛期險情易發(fā)現(xiàn)等因素，排水減壓井盡量在背水側(cè)近堤腳設(shè)置；本次防洪補(bǔ)救措施三種方案對比。

方案一：減壓井+固結(jié)灌漿。整個運(yùn)動場和進(jìn)行固結(jié)灌漿，灌漿孔距2×2m，本次滲漏地區(qū)孔距1.5×1.5m，鉆孔深度4.5m，灌漿深度3.5m。施工方法簡單，不需要移民占地，灌漿方案經(jīng)濟(jì)合理，施工過程中需加強(qiáng)監(jiān)測，控制施工質(zhì)量。

方案二：減壓井+粘土回填（深度4.3m）。本方案離運(yùn)動場邊線2m開挖，開挖坡比1：2，開挖深度4.3m，再用粘土回填，每1m分層碾壓，壓實(shí)度不小于0.92。在回填接觸面用固結(jié)灌漿，灌漿間距2×2m，鉆孔深度5m，灌漿深度4.3m。本方案開挖回填土方比較大，工程區(qū)在縣城內(nèi)，附近沒有料場和棄渣場，征地困難。運(yùn)動場開挖深度4.3m，施工是可能對周圍的建筑物的結(jié)構(gòu)安全產(chǎn)生破壞。施工期間影響學(xué)生安全及學(xué)校正常教學(xué)秩序。

方案三：減壓井+粘土換填。本方案用粘土直接回填覆蓋運(yùn)動場（運(yùn)動場的高36.7m），回填至高程38.55m，每1m分層碾壓，壓實(shí)度不小于0.92。每個方案都在運(yùn)動場前設(shè)置減壓井，根據(jù)計(jì)算固結(jié)灌漿深度3.5m、換填深度4.3m、回填深度3.1m。本方案直接回填施工方案簡單?；靥钪苯悠茐牧爽F(xiàn)有運(yùn)動場建設(shè)，恢復(fù)運(yùn)動場費(fèi)用多。并對整個學(xué)校的布局和社會影響較大。

4 補(bǔ)救措施設(shè)計(jì)

澧州實(shí)驗(yàn)學(xué)校段堤基滲漏多為散浸和管涌，采用固結(jié)灌漿一種較簡易而有效的措施，其作用是，可加大基礎(chǔ)壓重，延長滲徑，減小滲流出逸坡降，改善學(xué)校運(yùn)動場的滲流條件，滿足學(xué)校運(yùn)動場下臥土層的滲透穩(wěn)定。

（1）根據(jù)地勘提供的成果，取用以下允許滲透坡降作為設(shè)計(jì)的滲控條件，堤身填土0.40、粉質(zhì)粘土為0.50、粉細(xì)砂為0.20、砂礫石為0.18，地基情況同前。

（2）計(jì)算工況：堤外臨水側(cè)采用外河洪水位，堤內(nèi)背水側(cè)地面無水（地面高程）。

（3）根據(jù)《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50286—2013）》A.3中計(jì)算公式計(jì)算，根據(jù)理正軟件滲流計(jì)算有限元法計(jì)算承壓水頭結(jié)合A.3.計(jì)算公式推導(dǎo)公式求水平蓋重寬度和厚度。

當(dāng)鋪蓋厚度為1m，根據(jù)《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50286—2013）》A.3公式通過試算弱透水層厚度，當(dāng)K＞1.5時滿足防滲要求。計(jì)算表層弱透水層為3.3m時（灌漿固化后砂卵石層），K大于1.5且應(yīng)同時滿足滲透比降小于粘土允許值0.5，綜合考慮計(jì)算得鋪蓋厚度如表1所示。

表1 場地鋪蓋厚度、承壓水頭、滲透坡降參數(shù)值

從計(jì)算成果可以看出，在運(yùn)動場范圍中，滲透坡降均小于0.5，小于允許滲透坡降0.5，不會發(fā)生滲透破壞，險情處理后滲流計(jì)算成果滿足要求，不會在運(yùn)動場范圍中發(fā)生滲透破壞。

5 補(bǔ)救措施施工工藝

5.1 固結(jié)灌漿施工工藝

5.1.1 灌漿處理流程

結(jié)合施工情況可知，在界面處理的過程中需要結(jié)合作業(yè)面進(jìn)行預(yù)設(shè)，根據(jù)設(shè)計(jì)鉆孔位置，擬在運(yùn)動場搭建鉆孔及灌漿施工工作平臺，搭建面積約4×1.5m2；制漿站及灌漿設(shè)備安置在壓力鋼管旁空余位置。此外在操作過程中對施工組織形式有一定的要求，根據(jù)預(yù)設(shè)管理概況和要求等，施工用水取自河水，距施工工作面的最遠(yuǎn)距離約500m；施工用電負(fù)荷90kW，采用電纜連接。

覆蓋層固結(jié)灌漿宜采用沉管灌漿法或孔口封閉灌漿法，沉管灌漿適用于松散覆蓋層孔深15m以內(nèi)、壓力較低的灌漿。根據(jù)工程要求和地層結(jié)構(gòu)可采用打管灌漿法進(jìn)行沉管和灌漿。固結(jié)灌漿就是采用YT28風(fēng)鉆，孔徑為不小于φ50mm造孔，把按比例拌制好的水泥漿，由泥漿泵加壓后，經(jīng)輸漿管順預(yù)先打好的孔口注入。

灌漿順序：本工程覆蓋層固結(jié)灌漿采用沉管灌漿法施工。施工時宜先灌注周邊孔，后灌注中間孔，各灌漿孔按排間分序、排內(nèi)加密的原則進(jìn)行。

封孔采用壓力封孔法，待灌漿結(jié)束后采用0.5∶1的水泥漿進(jìn)行封孔，當(dāng)注入率小于0.4L/min持續(xù)20min后結(jié)束封孔，并將孔口抹平。

5.1.2 灌漿材料及要求

固結(jié)灌漿采用純水泥漿，制漿的水泥用普通硅酸鹽水泥，標(biāo)號不低于PO.42.5。漿液密度、黏度等參數(shù)應(yīng)通過灌漿試驗(yàn)確定。

5.1.3 灌漿壓力

灌漿方式采用純壓式進(jìn)行, 覆蓋層固結(jié)灌漿的壓力應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件和現(xiàn)場試驗(yàn)成果，按建筑物的允許變形確定，一般情況下可采用0.1～1.0MPa。必要時應(yīng)進(jìn)行變形監(jiān)測。

5.1.4 特殊情況處理

（1）灌漿過程中發(fā)現(xiàn)冒漿、漏漿時，應(yīng)根據(jù)具體情況采用嵌縫、表面封堵、低壓、濃漿、限流、限量、間歇、待凝等方法進(jìn)行處理。

（2）在灌漿過程中，發(fā)現(xiàn)臨孔竄漿、冒漿處，則封閉該孔，繼續(xù)進(jìn)行灌漿，直至達(dá)到灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)，然后封閉該孔，打開竄、冒漿的臨孔，繼續(xù)灌注，同樣要求達(dá)到灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。

5.2 減壓井施工工藝

減壓井根據(jù)建筑物的布置形式，主要分布在基坑外側(cè)，每相鄰的兩個減壓井的間距15m布置，孔徑為600mm，減壓井濾管段10m均置于土方深層內(nèi)，井管采用直徑315雙壁波紋管制作而成。減壓井施工過程可分為測量，D60沖擊鉆造孔，清孔，下井管，回填反濾料和洗井等多項(xiàng)工序的具體流程。

6 補(bǔ)救效果

在本次研究中對澧縣澧州實(shí)驗(yàn)學(xué)校運(yùn)動場防洪補(bǔ)救補(bǔ)償措施項(xiàng)目進(jìn)行對比后可知，按照流程要求進(jìn)行補(bǔ)救后，能避免出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，能保證項(xiàng)目順利實(shí)施。

7 結(jié)語

針對當(dāng)前深度較厚強(qiáng)透水層基礎(chǔ)防滲措施，垂直防滲措施截?cái)鄰?qiáng)透水層形成封閉式垂直防滲墻有一定施工難度。在不破壞整個學(xué)校的布局和減少移民占地的前提下，采用固結(jié)灌漿改變基礎(chǔ)為弱透水層是一種較經(jīng)濟(jì)、簡易而有效的措施。