高壓旋噴樁防滲墻在壩身填土加固中的應(yīng)用

吳 杰

一、概述

某水庫大壩為均質(zhì)土壩，壩高18.5m。壩身填土主要為中～重粉質(zhì)壤土、粉質(zhì)粘土局部填土中夾礫石，填土多呈軟～可塑狀。大壩修建于上世紀(jì)60年代，筑壩施工主要采用人工挑抬、分隊(duì)分組作業(yè)。填土主要是就地取材，壩身填土土料混雜、不密實(shí)，局部結(jié)構(gòu)松散，壩身內(nèi)存在著分界溝、分界墻，大壩蓄水后產(chǎn)生較為嚴(yán)重的滲漏，雖進(jìn)行了處理，但未得到徹底解決，大壩一直在汛限水位下運(yùn)行。為了水庫大壩的運(yùn)行安全，采用高壓旋噴樁防滲墻加固大壩壩身填土，使填土達(dá)到規(guī)定的防滲要求。

二、壩身土料的水泥土配合比試驗(yàn)

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，大壩加固采用高壓旋噴樁防滲墻的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度qu≥2.0MPa，滲透系數(shù)不大于 1×10-6cm/s。依據(jù)此要求在進(jìn)行水庫大壩防滲墻施工前，對壩身填土進(jìn)行配合比試驗(yàn)，各種摻入比時(shí)28d齡期的各項(xiàng)試驗(yàn)指標(biāo)結(jié)果見表1。

依據(jù)設(shè)計(jì)要求的加固后防滲墻體水泥土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度值和滲透系數(shù)值，最終選定高噴水泥土防滲墻體的水泥摻入比為13%。

三、高壓旋噴樁防滲墻的工藝性試驗(yàn)

根據(jù)大壩的填土情況，在壩身選擇代表，部位進(jìn)行工藝性成墻試驗(yàn)。試驗(yàn)采用的旋噴樁樁間距為100cm和130cm。試驗(yàn)，采用的水壓力為30～35MPa，氣壓力 0.6～0.8MPa，漿壓力0.3～0.5 MPa，水灰比為 1.1∶1；灌漿提升速度為6cm/min，旋轉(zhuǎn)速度為5r/min。成墻7d后對加固的樁體進(jìn)行開挖檢查，結(jié)果見表2。

根據(jù)兩種工藝性試驗(yàn)樁的檢查結(jié)果，最終選定旋噴樁的施工樁間距為100cm，施工水泥摻入量不小于13%，建議水灰比采用（1.10～1.30）∶1，其他各項(xiàng)施工參數(shù)均按工藝性試驗(yàn)樁的要求進(jìn)行施工。

四、施工過程中的質(zhì)量控制

1.質(zhì)量控制重點(diǎn)

本工程中高壓旋噴樁施工分兩步進(jìn)行，每步施工工序?yàn)殂@孔、下注漿管、旋轉(zhuǎn)噴射、提升、封孔、成墻。

（1）鉆孔：鉆孔之前，按設(shè)計(jì)要求的防滲墻中心線放線定出孔位，放樣時(shí)控制鉆孔孔位與設(shè)計(jì)孔位偏差不大于2.0cm。鉆孔時(shí)，把鉆機(jī)移至孔位，對準(zhǔn)孔位，用水平尺調(diào)整機(jī)身水平，保持立軸垂直，墊穩(wěn)、墊平機(jī)架，經(jīng)反復(fù)測試和驗(yàn)證無誤后方可鉆孔，鉆孔所用鉆具直徑為Φ130mm。鉆孔過程中隨時(shí)觀察鉆機(jī)的工作狀況，可在鉆臺上懸掛一根鉛垂線，隨時(shí)觀測其鉆孔的傾斜情況，確保鉆孔的傾斜率不超過1%。

（2）下灌漿管：下噴射管前進(jìn)行試噴，檢查機(jī)械及管路運(yùn)行情況后，將噴射管向下放到預(yù)定噴射高程處。

（3）噴射灌漿：當(dāng)噴頭下放到設(shè)計(jì)預(yù)定的高程后，先按設(shè)計(jì)規(guī)定的施工參數(shù)進(jìn)行原位旋轉(zhuǎn)噴射不提升，待漿液返出孔口、情況正常后開始提升旋轉(zhuǎn)噴射，提升速度6cm/min。噴射灌漿開始后，質(zhì)量控制人員要時(shí)刻注意注漿過程中的水、氣、漿的流量和壓力、提升速度、旋轉(zhuǎn)速度等工藝參數(shù)是否符合規(guī)定的要求。

（4）封孔：灌漿結(jié)束后，利用水泥漿及時(shí)回填，直至孔口漿液不下降為止。

表1 水泥土配合比試驗(yàn)

表2 防滲墻工藝性試驗(yàn)墻體的檢查結(jié)果

2.施工過程中相關(guān)問題的處理

（1）嚴(yán)格控制鉆孔孔位偏差和孔斜率，鉆孔過程中發(fā)現(xiàn)孔位偏差和孔斜率較大時(shí)，即用粘土將鉆孔段回填搗實(shí)后重新放樣定位再進(jìn)行鉆孔，以保證凝結(jié)體的有效連續(xù)，形成封閉的墻體。

（2）嚴(yán)把孔口冒漿關(guān)，孔口冒漿不正?；虿幻皾{時(shí)不能提升，要及時(shí)查找原因，采取應(yīng)對措施。如壩身土體結(jié)構(gòu)松散段可降低提升速度或原地不提升灌漿，同時(shí)加大水泥漿液的濃度，直至孔口冒漿正常為止；如壩身中夾有碎（礫）石層，采用上述方法孔口仍不能冒漿或冒漿不正常時(shí)，可采用在該段灌水泥粘土漿液或在水泥漿液中摻入水玻璃進(jìn)行處理，直至孔口冒漿正常后才能提升，恢復(fù)正常灌漿。

（3）灌漿施工過程中，若因故中斷后恢復(fù)施工時(shí)，對中斷孔段進(jìn)行復(fù)灌，搭接長度一般在0.5～0.8m。

五、高壓旋噴樁防滲墻的加固效果

1.開挖檢查

高壓旋噴樁防滲墻施工完成后，在壩頂對防滲墻進(jìn)行開挖檢查，檢查坑深2.0～2.5m，使防滲墻全部暴露，經(jīng)量測得出：高壓旋噴樁的有效影響半徑R=0.60～0.65m，墻體的搭接處厚度在50～70cm之間，墻體的整體連續(xù)性較好。

2.鉆孔注水試驗(yàn)

防滲墻施工完成28d后，在防滲墻上隨機(jī)選擇3處進(jìn)行鉆孔取芯，其芯樣采取率在樁頂以下0～10m內(nèi)達(dá)到83%，10m以下的采取率為67%，防滲墻自上而下連續(xù)、完整。利用鉆孔取芯后的鉆孔進(jìn)行注水試驗(yàn)得出：旋噴樁墻體的滲透系數(shù)在 2.26×10-7～7.63×10-7cm/s。

3.水泥土芯樣的試驗(yàn)結(jié)果

利用鉆孔抽檢墻體水泥土芯樣，在室內(nèi)進(jìn)行抗壓、滲透和滲透比降試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果為：無側(cè)限抗壓強(qiáng)度qu=2.36～4.52MPa，k20=5.36×10-8～3.28×10-7cm/s，滲透比降J>50