大壩防滲墻深層攪拌施工技術(shù)研究

錢文勇 王衛(wèi)華

（浙江省水電建筑基礎(chǔ)工程有限公司 浙江 紹興 312000）

1 概述

混凝土防滲墻是在松散透水的地基或土石壩（堰）壩體中連續(xù)造孔成槽，加以泥漿固壁，在泥漿下澆筑混凝土而成的地下連續(xù)墻。其主要作用即為防滲，是保證地基穩(wěn)定和大壩安全的重要工程措施。

在防滲墻的眾多施工技術(shù)中，深層攪拌技術(shù)以其廣闊的適用性，低廉的造價，且施工基本不受氣候變化和地下水位的影響而在防滲墻建造中得到了大量地使用。其尤其對于軟土基礎(chǔ)的加固和防滲處理具有較強的適用性，處理后承載能力和防滲性均能滿足常規(guī)要求。在當前的施工條件下，考慮經(jīng)濟、質(zhì)量的保證，深層攪拌技術(shù)的主要適用范圍為松散砂土、粉砂土、粉質(zhì)粘土及含少量礫石的土層，甚至在有土體架空或洞穴也可施工，但在砂礫石層、有機質(zhì)含量較高的淤泥土及含水量較少粘土層中需謹慎采用。

2 防滲墻深層攪拌技術(shù)簡介及施工原理分析

2.1 參數(shù)介紹

深層攪拌技術(shù)是利用多頭小直徑深層攪拌機，將水灰比為0.8～2的水泥漿噴入土體并攪拌形成水泥土墻。防滲墻滲透系數(shù)小于 A×l0-6cm/s(1＜A＜10)，強度大于0.3MPa，滲透破壞比降大于200，成墻最大深度18m，成墻厚度10cm～30cm。一般水泥用量為40kg/m2～60kg/m2,造價70元/m2～90元/m2。

2.2 施工原理分析

防滲墻施工，大多采用大型的三支點式打樁機，配上直徑Φ400mm的5鉆頭(或3鉆頭)鉆具。鉆時通過管路系統(tǒng)和泵向孔內(nèi)注入水泥漿，利用鉆桿上的攪拌葉片將土層與水泥漿攪拌均勻，形成水泥砂漿。至預(yù)定深度后，鉆機反轉(zhuǎn)，鉆具被提出，利用鉆具的反作用力將攪拌好的水泥砂漿壓實，形成一道密實的水泥土單元槽孔。基坑周圈再順序進行下段施工，下段墻體與前一段相割。如此連續(xù)施工，即可形成一道整體連續(xù)的密不透水的防滲墻。而深層攪拌法是利用石灰或水泥作為固化劑，采用特制的深層攪拌機械，在深基處把軟土與石灰或水泥強行拌和，使軟土成為具有一定強度的壁狀或柱狀的加固體。這些加固體可形成性狀良好的復(fù)合地基并具有較好的承載能力、防滲性能，具有足夠的強度、較好的整體性和穩(wěn)定性。

3 深層攪拌技術(shù)的工程應(yīng)用

大塢某水庫位于低山—丘陵區(qū)地形，水庫集雨面積4.2km2，原壩壩體為土石混合壩。由于修建年代比較久遠，原壩體設(shè)計已不滿足現(xiàn)行規(guī)范的有關(guān)要求，存在安全隱患。2007年底水庫擴建，設(shè)計壩型為粘土斜墻壩，壩頂長226.6m，設(shè)計壩高7m，壩頂高程45.0m，壩體右岸為上壩公路，左岸為側(cè)槽式溢洪道。

水庫擴建在進行粘土斜墻基槽開挖時，由于地質(zhì)勘察報告的基巖埋深與實際開挖不符，兩次勘察結(jié)果差距分別達23.9m和17.2m，基槽開挖至設(shè)計高程時，基槽底部并非基巖而是砂礫石層。實施基槽超挖后，實際地質(zhì)條件還是遠不能滿足設(shè)計要求，后經(jīng)進一步勘察，得知水庫覆蓋層為第四系堆積層，土體特征分為素填土和卵石二層。壩址位置弱風化層頂埋深較大，局部坡度可達48°，且弱風化層頂面起伏較大。在24#～28#鉆孔之間62m的范圍內(nèi)，原認為是基巖的地段均為砂礫石層，平均厚度達15.13m，最深處達17.5m?；鶐r由于埋深較大，且不宜大范圍開挖，后決定挖面以下采用深層攪拌混凝土防滲墻方案。

防滲墻厚度計算公式為：

分析勘察報告，并結(jié)合原設(shè)計圖紙，確定最佳防滲效果的防滲墻長度為76m，全長分為10個槽段。參考《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》，綜合考慮地質(zhì)鉆孔資料和截滲要求，擬定防滲墻底部嵌入弱風化巖層厚度≥0.5m，防滲墻最大深度24.15m。

在進行防滲墻施工時，先按照設(shè)計要求，在沿防滲墻軸線每間距50m布設(shè)一個先導(dǎo)孔。先導(dǎo)孔施工采用巖芯鉆鉆機。為保證芯樣的連續(xù)和完整，取芯時采用套筒取樣法。造孔取出的芯樣放置在巖芯箱中，并進行照相和地質(zhì)編錄。經(jīng)核對無誤后，留取分界線（不透水層）以上50cm至孔底的芯樣。為防止孔斜造成的工程隱患，當先導(dǎo)孔不在防滲墻軸線上時，采用沖擊法回填?；靥钋皯?yīng)清孔至孔底（遇到塌孔的情況下，可用套管護壁）?；靥钪腥舭l(fā)現(xiàn)孔內(nèi)又變成泥漿而影響封孔進度和質(zhì)量時，需重新進行清孔、再封。當先導(dǎo)孔在防滲墻軸線上時，于施工前4 h內(nèi)用水灰比為0.6∶1的水泥漿先封孔。封孔前，清孔至孔底，將膠管下入孔底，待孔口返漿時，邊抽管邊送漿。封孔后進行深攪樁的施工。

圖1 混凝土防滲墻縱剖面圖

施工造孔過程中，孔內(nèi)泥漿面應(yīng)保持在導(dǎo)墻頂面以下0.3m～0.5m。如發(fā)生泥漿漏失，應(yīng)立即堵漏和補漿，因此現(xiàn)場應(yīng)儲備一定的粘土料以便必要時使用。槽孔固壁用的粘土應(yīng)滿足：密度1.1g/cm3～1.2g/cm3，漏斗粘土18s～25s， 含 沙 量 ＜5%, 一 分 鐘 靜 切 力2N/m2～5N/m2，pH 值 7～9?；炷翝仓r，混凝土面上升速度不小于2m/h，混凝土高程應(yīng)高于24.55m，即澆筑高度不小于0.5m，以保證在鑿除頂部疏松混凝土后達到設(shè)計高程，再立模澆筑頭墻。防滲墻兩段岸墻采用人工（或機械）開鑿齒槽，齒槽應(yīng)深入弱風化層0.5m以上，寬度不少于1.5m，并滿澆混凝土。施工中臨時使用的導(dǎo)墻應(yīng)在混凝土防滲墻施工完成后再行拆除，并用粘土回填夯實。當施工軸線上深基處有障礙物時，上部可以采用深層攪拌法成墻，深基處則可以用高壓旋噴注漿成墻，以確保墻體搭接和墻底高程；當施工軸線上淺基處有障礙物時，可用人工或機械等清除障礙物，然后再用粘性土夯實，進行深層攪拌樁成樁，如若不能清挖，防滲墻則需要繞道施工。

在先導(dǎo)孔施工完成后，便可以進行深層攪拌。施工工藝及施工步驟為：配制水泥漿→樁機就位→對中、調(diào)平→噴漿攪拌下沉→噴漿攪拌提升→復(fù)攪→清洗管路→下一循環(huán)。

具體步驟為：①攪拌樁機按防滲墻軸線定位。依據(jù)樁機上的連通管調(diào)平機座，偏斜率小于5‰，樁位對中偏差不大于50mm。②安裝水泥漿液制備系統(tǒng)。水泥漿液嚴格過濾，在灰漿攪拌機和集料斗前各設(shè)一過濾網(wǎng)。③管線連接。用壓力膠管連接灰漿泵出口與深層攪拌機的送漿管進口。④試運轉(zhuǎn)。調(diào)整攪拌速度，不超過設(shè)計規(guī)定值的10%；調(diào)整提升速度，一般控制在1 m/min左右；保證送漿管路和供水管路通暢，各種儀表應(yīng)能正確顯示。⑤噴漿攪拌下沉。先啟動漿泵至鉆頭出漿，再啟動主機，使其正向轉(zhuǎn)動，并選鉆頭向下推進擋，直至設(shè)計深度。⑥噴漿攪拌提升。當鉆進至設(shè)計深度時，停鉆灌注水泥漿30s，直至孔口返漿。反向旋轉(zhuǎn)提升鉆桿，繼續(xù)注漿，保持孔口微微返漿。當攪拌頭提至設(shè)計樁頂時，停止提升，攪拌、噴漿數(shù)秒，以保證樁頭均勻密實。⑦復(fù)攪。攪拌、噴漿數(shù)秒后攪拌頭正向轉(zhuǎn)動向下推進至設(shè)計深度，再反向轉(zhuǎn)動提至樁頂。此時適當控制灌注水泥漿量，以不堵塞管路為準。⑧清洗管路。向集料斗中注入清水，開啟灰漿泵清洗管路中殘留的水泥漿，直到攪拌頭出漿孔噴出清水，并用人工清除粘附在攪拌頭上的軟土。之后，移機進行下一個樁的施工。

施工過程中，要注意施工質(zhì)量的檢查。鉆孔抽芯檢查，開挖檢查以及注水試驗等一個環(huán)節(jié)都不能缺省。

該工程完成后未出現(xiàn)滲流等現(xiàn)象，因此，此工程采用防滲墻深層攪拌技術(shù)的方案是成功的，很好的解決了截滲問題。由于除了自身材料良好的抗?jié)B性能，防滲墻還具有半剛半柔的性質(zhì)，這也保證了防滲墻的良好的工作性能，大大提高了其工作的可靠性。

4 結(jié)語

深層攪拌施工是防滲墻施工中的一個重要組成部分，其正確的施工方法是保證深層攪拌質(zhì)量的前提，尤其是對攪拌下沉和提升速度的控制。雖然深層攪拌施工技術(shù)已較為成熟，但同樣也面臨著許多技術(shù)難題，如采用不同鉆機施工對樁體強度的影響，施工過程中如何準確的對樁體相關(guān)數(shù)據(jù)進行檢測等，還有待所有同行在后續(xù)實際工程中進一步探索總結(jié)。陜西水利

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