长江重要堤防隐蔽工程系指长江一、二级堤防和重点堤防中的穿堤建筑物、基础加固和防渗处理、抛石固基等施工难度大、技术要求高的工程。1999年8月25日,国务院第46次总理办公会议决定,将其交由水利部长江水利委员会负责组织建设。经过1999~2001两个年度建设,目前长江重要堤防隐蔽工程已进入第三个年度施工阶段。为了确保工程质量,将隐蔽工程建成优质工程,长江重要堤防隐蔽工程建设管理局在招标阶段即注重引导投标企业采用新技术、新工艺和新材料。在工程建设过程中,根据工程实际情况,更是注重施工各个环节的高新技术推广应用。
一、高新技术在防渗工程中的应用
1998年,长江发生全流域性大洪水,长江中下游堤防累计出险7万多处,其中以散浸、管涌居多。隐蔽工程进行防渗处理的堤段正是历次高水位时出险最严重的地方,大多存在大面积的散浸、管涌等渗漏险情。
防渗处理堤段分布于湘、鄂、赣、皖4省,长457km.在隐蔽工程建设中采取的主要工程措施为修造垂直防渗墙,共需处理529万m2,部分为填塘固基、盖重压渗、排水减压、堤身锥探灌浆、堤身防渗护坡等。经过两个年度的建设,防渗处理工程量已达60%.
垂直防渗墙是防渗处理措施中最为有效的一种。为了适应堤防建设的需要,各种薄防渗墙(小于30cm)造墙设备纷纷研制出来,隐蔽工程施工中采用了这些新技术、新工艺、新材料,并不断改进提高,大大推动了工程的质量和进度。
隐蔽工程垂直防渗墙施工设备基本涵盖了国内所有的薄墙施工设备,根据成墙方式的不同,大体可分为深搅法、置换法、挤压法和高喷法。
深搅法 深搅法在隐蔽工程中应用最为广泛,它是用搅拌机具将松散土层与注入的水泥浆一起搅拌,使土体固结成水泥土桩,桩与桩搭接形成水泥土防渗墙。搅拌机有单头、双头、三头、五头、六头之分,多头机具工效较高,更能保证墙体的完整性。其中五头、六头搅拌机已能一次成墙,宽达1.5m左右;而六头更由于采用联动技术,保证六头之间不再产生分叉现象,大大提高了墙体的连续性和完整性。经两年多不断改进,进浆系统各参数数据自动记录也基本实现,进一步保证了墙体成墙质量。深搅法可用于黏土、壤土、砂土及含砾(小于50mm)不大于15%的砂砾土,深度可达20m,其优点是不需要锯槽工序,施工简便、快捷,造价较低。它是防渗墙的主要工法,所建造的水泥土防渗墙约占总工程量的60%.
置换法 置换法是利用机械在松散土层中开槽,并填充具有防渗能力的材料,从而形成一道连续的防渗墙。填充槽体的防渗材料品种较多,隐蔽工程应用的为塑性混凝土。开槽机具和方法有液压抓斗、射水法、锯槽法和气举(导管)反循环法等。液压抓斗工法成槽质量有保证,墙体连续性好,适用于黏土、壤土和砂土,甚至卵石层,最大成墙深度可达40m,湖北黄冈长江干堤应用了这一工法。射水法成墙质量也有保证,并能穿过砂卵石层,成墙深度可达30m,墙体厚度为22~45cm,江西赣抚大堤使用了此工法。锯槽法可连续开槽,成槽质量好。气举(导管)反循环法是近年防渗墙施工的一项新技术,成墙最大深度37m,性能良好,工效高,成墙连续,有进一步推广价值。置换法成墙质量好且成墙深度大,是隐蔽工程主要工法之一,且与深搅法互为补充。
挤压法 挤压法是通过设备将刀具或模具振动挤压到土体中,起拔时形成空间并同时注入浆液建造防渗墙。其最大特点是成墙效率高,振动切槽法和振动沉模法是最具代表性的方法,墙厚可为8~18cm,墙深不超过17m,适用于黏土、壤土、砂土及较薄的砂卵石层。隐蔽工程中,已采用该工法做了少量试验工程。
高喷法 高喷法是利用能量高度集中的射流冲切掺搅地层,并将随之带入的浆液与土层中颗粒混合凝结,形成防渗固结体。高喷法分为单管、双管和三管法,其中双管和三管法适用于防渗工程。根据喷浆形式又可分为定喷、摆喷和旋喷。定喷适用于粉土和砂土,摆喷、旋喷适用于粉土、砂土、砾石和卵(碎)石地层。其优点是适用地层范围广,可在障碍物较多的地层施工,且施工机具较轻便,可避免施工干扰。湖北武汉长江干堤成功使用了高喷法。
经分部工程验收,防渗工程100%合格,优良率达80%.虽然2000年和2001年长江干流都未发生大洪水,但观测资料表明,防渗墙已产生了明显的渗流控制效果,在高洪水位条件下,防渗墙的这一作用将更加明显。