地下連續(xù)墻在泵站基坑防滲工程中的應用與實踐

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1、工程概況、設計指標、地質(zhì)條件
    1.1 工程概況
    太浦河泵站位于江蘇省吳江市廟港鎮(zhèn)境內(nèi),西距東太湖邊約2.0Km,是太湖流域綜合治理、改善水環(huán)境的大型工程之一。泵站站址北側(cè)為太浦河節(jié)制閘。泵站該泵站規(guī)模為大(1)型,等別Ⅰ級,主體結構為I級建筑物。泵站建成后,將改善上海市在黃浦江取水口的水質(zhì),設計供水流量300m3/S,擬安裝6臺直徑為4.10m、斜150軸伸泵,單泵設計流量為50m3/S.泵站軸線距太浦閘軸線下游71.45m.
    泵站主泵房上游依次設計為進水池、攔污柵閘、交通橋,泵站下游為出水池。為了實現(xiàn)泵站及進出水建筑物的施工,設計了上開口尺寸(長×寬)171.4m×165m,開挖深度17.5m(一般約14.5m)的大型基坑,基坑毗鄰太浦河和太浦閘,基坑距太浦河河岸較近,開挖邊線最近處只有22m.
    為保證基坑開挖及結構物施工期間的邊坡穩(wěn)定,保護太浦河節(jié)制閘等已有建筑物的安全,并有效截斷太浦河河水對深基坑的側(cè)向滲流影響,在泵房主基坑和太浦河之間設計布置了一道砼地下連續(xù)墻進行防滲。
    1.2 設計指標
    太浦河泵站砼地下連續(xù)墻設計長度為240m,墻體厚度為0.24m;設計墻體深度為19.70m(EL6.00m~EL-13.70m),砼設計標號C20,水泥用量≮350kg/m3,整體滲透系數(shù)≯1×10-7cm/s.該工程采用射水法成墻技術。
    1.3 工程地質(zhì)條件
    工程地質(zhì)條件:根據(jù)江蘇省工程勘測設計院提供的《太浦河泵站工程地質(zhì)水文地質(zhì)勘察報告》中I-I/工程地質(zhì)剖面圖所示,地連墻施工區(qū)內(nèi)主要地層見表1:
    表1 地下連續(xù)墻土層分類表
    層號  土層分類  土層描述  標準貫入擊數(shù)  地基允許承載力(Kpa) 
    ①1  重粉質(zhì)壤土  灰黃、灰褐色粉質(zhì)粘土,中粉質(zhì)壤土、雜碎磚石等,為人工堆土或耕作土  4    
    ②2  中粉質(zhì)壤土  灰黃、灰色淤泥質(zhì)中粉質(zhì)壤土,含泥炭層,軟塑到流塑狀  4  85 
    ②3  粉質(zhì)粘土  灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土夾少量粉土薄層,含有機質(zhì),軟塑到流塑狀  1  60 
    ③1  粉質(zhì)粘土  褐黃、灰黃、深灰色粉質(zhì)粘土,含鐵錳質(zhì)結核,硬塑狀  12  255 
    ③2  粉質(zhì)粘土  黃色重粉質(zhì)壤土、粉質(zhì)粘土,夾砂壤土薄層,局部互層  8  150 
    ③3  重砂壤土  黃色、黃灰色重砂壤土,夾少量重粉質(zhì)壤土、粉質(zhì)粘土薄層,局部互層  13  120 
    ④1  重砂壤土  青灰色輕砂壤土,含云母片  26  120 
    ⑤  粉質(zhì)粘土  灰色粉質(zhì)粘土,夾砂壤土薄層,含碎貝殼,局部互層  4  105 
    ⑤1  重粉質(zhì)壤土  灰色重粉質(zhì)砂壤土與粉質(zhì)粘土互層  9  110 
    ⑥  粉質(zhì)粘土  棕黃、灰綠色粉質(zhì)粘土,含鐵錳質(zhì)結核,硬塑狀  21  300 
    依據(jù)設計要求,砼地連墻需穿過①1、②2、②3、③1、③2、③3、④1、⑤等多層土層,并深入⑥層土深度⑥層土0.3~0.5m.⑥層土為硬塑狀粉質(zhì)粘土,中低壓縮性,土質(zhì)均勻,土層穩(wěn)定,是相對隔水層和地連墻的墻底持力層。
    2、射水法造墻技術原理及施工工藝
    2.1 射水法造墻技術原理
    射水法建造地下連續(xù)墻技術由福建省水電廳水利科學研究所于1982年開始研究,經(jīng)過多年的研制和生產(chǎn)性試驗,在80年代中期生產(chǎn)出一代機、二代機、目前研制生產(chǎn)出三代機。研制生產(chǎn)的專利設備——射水法造墻機組(二代機組、三代機組)進行砼地下連續(xù)墻的施工在我國江河湖泊的堤防工程中得到了廣泛的應用。
    該機組由在同一軌道上電動行走的造孔機、砼澆筑機、砼拌和機(三代機配備反循環(huán)砂礫泵抽碴)組成,設備總功率約150~180KW.其工作原理是利用水泵及成型器中的射水噴嘴形成高速水流來切割破壞土層結構,水土混合回流,泥砂溢出地面(正循環(huán))或者用砂礫泵抽吸出槽孔(反循環(huán)),同時利用卷揚機帶動成型器上下往返運動進一步破壞土層并由成型器下沿刀具切割修整孔壁形成具有一定規(guī)格尺寸的槽孔;槽孔由一定濃度的泥漿固壁。溢出或抽吸出的與泥漿混合一起的土、砂、卵石等流入沉淀池,土、砂、卵石沉淀,泥漿水循環(huán)使用。槽孔成型后提起成型器,造孔機電動行走到隔一槽孔位置繼續(xù)造孔,砼澆筑機就位,采用導管法水下砼澆筑建成砼單槽板或鋼筋砼單槽板,并在施工中采用平接技術建成地下砼連續(xù)墻。墻體厚度按設計要求在220~450mm之間調(diào)節(jié)。