水泥土地连墙防渗法施工在南云中河治理中的应用

苏新华

（忻州市水利局，山西 忻州 034000）

1 工程概况

忻州市南云中河市区段（西起大运高速公路上游400 m，东至北同蒲铁路播明桥下游300 m，全长6.51 km）治理工程，是2009年忻州市九大重点工程之一，它的建设将显著提高防洪标准，有效保障忻州市区防洪安全。结合市区防洪建设，兼顾生态美观，设计在河道治理段内建设7座橡胶坝，这对于拉大城市框架、提高城市品位、改善生态环境、促进经济发展有着非常重要的作用。但橡胶坝建设对两岸形成一定的浸没影响，初步估算，若不采取防渗措施，蓄水池渗漏将使两岸的地下水位抬高0.5～1.5 m。为此，对沿河两岸进行防渗处理是非常必要的。

2 防渗形式的确定

防渗方案有水平防渗和垂直防渗两种。水平防渗是采用复合土工布、黏土铺盖或膨润土防水毯等防渗材料铺设在整个河槽，形成防渗层，并在防渗层上覆盖混凝土板、水工生态砖或格宾石笼等防冲层的防渗措施。垂直防渗即采用高压注浆或深层搅拌的施工工艺，将防渗墙打入相对隔水层。

2.1 垂直防渗

根据《南云中河忻州市城区段河道蓄水美化工程地质勘察报告》中库区地层揭露：存在“中更新统洪冲积物（Q2pal），位于钻孔深度15～18 m，本次勘探未见底，岩性主要为粉质黏土及黏土，含钙质结核，结构密实，渗透系数小于10-6cm/s，为区内相对隔水层”。

相对不透水层埋深较浅，采用多轴搅拌水泥土地连墙施工工艺将防渗墙打入不透水层0.5 m的方案。

2.2 水平防渗

水平防渗有复合土工布、黏土铺盖和膨润土防水毯等型式。这里仅对投资较少的复合土工布防渗方案进行了比较，土工布的防冲措施是0.5 m厚的格宾石笼加0.2 m的砂卵石过渡层。

2.3 方案比较

从工程投资、运行费用、施工难易、对水环境的影响等方面，对水平防渗方案和垂直防渗方案进行了比较、分析，详见表1。

表1 方案比较

2.3.1 水平防渗方案

优点：防渗效果可靠、渗漏损失小、运行费用低、施工方便。

缺点：施工作业面大，对施工组织要求高；防渗面积大，河床需大面积防冲，投资高；蓄水池水体与地下水交换困难，水体的自然循环、净化功能相对减弱，蓄水池水质较差。

2.3.2 垂直防渗方案

优点：垂直防渗的施工干扰少，受河道清淤、洪水冲刷等损坏的几率小；采用多轴工艺后，墙体整体性好，施工缺陷少；工程投资少；有利于蓄水池水体与地下水的交换，从区域生态环境考虑，对水的自然循环、净化及区域水资源平衡有利。

缺点：防渗墙为隐蔽工程，质量控制难度大；不利于大面积作业，工期较长；工程投资较少；渗漏量较大。

通过对防渗方案的综合比较，确定本蓄水池采用垂直防渗的方式，采用多轴水泥土地连墙法施工将防渗墙伸入相对不透水层0.5 m。对强夯后的重力式岸墙基础防渗，采用高喷混凝土防渗墙。

3 防渗墙设计

根据工程经验，防渗墙底高程伸至隔水层内0.5 m，但以不穿透隔水层为前提。防渗墙顶与岸墙底高程齐平，两者之间采用复合土工布相连。

3.1 防渗墙厚度的确定

水泥土地连墙厚度取决于防渗水头差，防渗墙厚度按下式计算确定：

式中:S——最小防渗墙厚度，m；

ΔH——防渗墙两侧的水头差，m；

[J]——设计允许坡降，一般取破坏比降的0.33～0.50；

ηj——施工垂直度控制偏差，取0.8。

经计算，水泥土地连墙厚度确定为20 cm。

3.2 施工技术参数

水泥土地连墙墙体固化材料采用普通硅酸盐水泥，根据工程经验，结合本工程的地层特点，墙体抗压强度不小于0.5 MPa，压缩模量不大于1 000 MPa，渗透系数不大于A×10-6cm/s(1

4 防渗墙的施工质量检测

4.1 检测目的

检查多头深层搅拌防渗墙桩与桩之间的搭接质量、连续成墙的整体性、防渗性能等。

4.2 检测方案

根据项目部要求，水泥土防渗墙的施工质量检查采用“围井”检测法。

围井位置：根据合同约定及规范相关规定，参照勘察报告地质情况，结合施工现场条件，由施工单位提出，监理工程师认可在右岸0+787.66处布设围井。

围井规格：在防渗墙外侧布置多头深搅桩6幅，与原防渗墙组成一个轴线边长为2.43 m的正三角形的封闭围井（见图1），深度同原防渗墙。

围井施工：围井墙体施工工序、技术要求及施工参数同正常防渗墙施工。

图1 封闭围井布置图

计算公式：根据《水利水电工程高压喷浆技术规范》（DL/T 5200-2004），围井试验的渗透参数公式为:

式中：K——渗透系数，m/d；

Q——流量，m3/d；

J——防渗墙平均厚度，m；

L——围井周边防渗墙轴线长度，m；

H——围井内试验水位至井底的深度，m；

H0——地下水位至井底的深度，m。

试验过程：2009年8月1日，根据监理、业主等有关各方认可，在右岸0+787.66处做轴线边长为2.43 m的等边三角形围井，根据规范规定，达到龄期7 d后，于8月10日开挖围井内土体约1 m深，围井外0.8 m，观察成墙质量。在井口处设水位观测刻度，于16点10分开始注水，注水深度约80 cm，观测24 h，记录水位、注水量。

4.3 防渗墙质量检测

墙体开挖检查：围井开挖后经过观察，对成墙质量进行检查显示，防渗墙外表桩体边角清晰分明，强度高，水泥土搅拌均匀、水泥含量较高、桩间搭接约160～200 mm，垂直度良好，未发现开叉现象。墙体厚度300～400 mm，最小处大于200 mm。

注水试验：观测24 h，记录水位、注水量等，经计算 K=6.8×10-8cm/s，小于标准 A×10-6cm/s（1

5 结语

从以上分析可以得出，多头深层搅拌桩防渗墙的整体质量良好，渗透系数小于设计标准，防渗性能优于设计标准，从而证明该段防渗墙的施工技术参数是合理的，能够满足工程的质量要求。