多頭小直徑水泥土攪拌樁防滲墻在八條路水庫除險(xiǎn)加固工程中的應(yīng)用

趙德龍

（江蘇省贛榆縣水利局 江蘇 贛榆 222100）

1 引言

八條路水庫位于江蘇省贛榆縣西北部低山丘陵區(qū)謝湖河下游，距贛榆縣城區(qū)30km。水庫集水面積32km2，總庫容2143萬m3，是一座以防洪為主，結(jié)合灌溉、供水、水產(chǎn)養(yǎng)殖等綜合利用的中型水庫。該水庫經(jīng)多年運(yùn)行，病險(xiǎn)情況較為嚴(yán)重，壩體多處滲漏，影響大壩的安全穩(wěn)定。2008年12月開始對(duì)水庫進(jìn)行除險(xiǎn)加固，其中壩體防滲處理設(shè)計(jì)采用多頭小直徑水泥土攪拌樁防滲墻。

多頭小直徑深層攪拌樁防滲墻技術(shù)是運(yùn)用特制的多頭小直徑深層攪拌樁機(jī)，把水泥漿噴入土體并攪拌形成水泥土墻，用水泥土墻作為防滲墻達(dá)到防滲的目的。該方法是利用水泥作為固化劑，通過深層攪拌機(jī)械，在地基深處就地將軟土和水泥強(qiáng)制攪拌后，使軟土硬結(jié)改性，具有取材方便、施工無噪音、無污染、工程效果好等優(yōu)點(diǎn)，并可連續(xù)成墻。

2 施工方法及要點(diǎn)

2.1 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

防滲墻設(shè)計(jì)單樁直徑40cm，理論成墻厚度24cm，樁間搭接8cm，水泥摻入量18%。要求防滲墻無側(cè)限抗壓強(qiáng)度90天不小于0.3MPa，滲透系數(shù)不大于 1×10-6cm/s，孔位偏差不大于3cm。

防滲墻平行于壩軸線布置，距上游壩肩2.0m。

2.2 主要施工方法及技術(shù)要點(diǎn)

本工程選用PH-5E多頭小直徑深層攪拌樁機(jī)，采用兩噴一次成墻工藝，即定位后開動(dòng)鉆機(jī)漿液均勻噴出后，開始攪拌向下鉆進(jìn)，邊鉆進(jìn)邊噴漿，到達(dá)設(shè)計(jì)標(biāo)高后，持續(xù)攪拌噴漿2min，然后邊攪拌提升邊噴漿，一次性成墻。每幅施工成墻長(zhǎng)度64cm。

2.2.1 施工工藝

（1）定位

根據(jù)施工圖防滲墻中心線位置確定防滲墻軸線，從起點(diǎn)每幅定位以鉆桿中心進(jìn)行控制，每64 cm測(cè)放一個(gè)控制點(diǎn)，且每50cm作為一次定位誤差校核點(diǎn)。每個(gè)單元幅起始點(diǎn)用30cm長(zhǎng)竹簽垂直插標(biāo)，并用紅漆標(biāo)識(shí)，插標(biāo)點(diǎn)高出地面5cm左右。同時(shí)在防滲墻軸線外側(cè)按同樣的方法，測(cè)放一排樁位控制校核點(diǎn)，作為施工中對(duì)掘攪頭定位的復(fù)查。

（2）樁機(jī)就位

由當(dāng)班班長(zhǎng)統(tǒng)一指揮樁機(jī)就位，移動(dòng)前看清上、下、左、右各方面的情況，發(fā)現(xiàn)有障礙物及時(shí)清除，移動(dòng)結(jié)束后檢查定位情況并及時(shí)糾正。樁機(jī)平穩(wěn)、平正，并用經(jīng)緯儀或路線錘進(jìn)行觀測(cè)以確保鉆機(jī)的垂直度。三軸水泥攪拌樁樁位定位偏差小于3cm。

（3）攪拌下沉

啟動(dòng)電機(jī)，根據(jù)土質(zhì)情況按計(jì)算速率，鉆頭噴漿，放松卷揚(yáng)機(jī)使攪拌頭自上而下切土拌和下沉，直到鉆頭下沉鉆進(jìn)至樁底標(biāo)高。

（4）注漿、攪拌、鉆進(jìn)、提升

開動(dòng)灰漿泵，待純水泥漿到達(dá)出漿口后，噴漿攪拌30s，在水泥漿與樁端土充分?jǐn)嚢韬?，再開始按試樁要求的速度鉆進(jìn)和提升攪拌頭，邊注漿、邊攪拌、邊鉆進(jìn)和提升，使水泥漿和土充分拌和。待兩噴過程結(jié)束，直至提升到預(yù)定停漿面后關(guān)閉灰漿泵，一幅防滲墻成型。

2.2.2 防滲墻成墻施工控制

（1）定位控制

根據(jù)多軸掘削攪拌軸幅間中心距，在墻體中心線的一側(cè)劃定每幅間的套接位置，并按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定做好施工模具，定好樁位，控制平面偏差在±3cm以內(nèi)。

（2）垂直精度控制

采用經(jīng)緯儀作樁架垂直度的初始點(diǎn)校準(zhǔn)，并用兩側(cè)垂直角度儀或吊垂跟蹤調(diào)整導(dǎo)桿立柱的垂直度，用三支點(diǎn)導(dǎo)桿立柱的垂直度控制鉆具垂直度，使鉆機(jī)塔架垂直度偏差控制在±0.1%以內(nèi)。攪拌掘進(jìn)過程中，隨時(shí)檢測(cè)攪拌軸的垂直度，以保證攪拌樁的偏傾率不大于0.3%。

（3）鉆進(jìn)攪拌控制

采用一次鉆進(jìn)一次提升兩拌兩噴的方法完成單幅造墻。開動(dòng)攪拌主機(jī)，并徐徐下降鉆頭與基土接觸，按規(guī)定要求送漿、供氣；先開始慢速攪拌進(jìn)尺，當(dāng)鉆進(jìn)一定深度后改為快速鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)墻頂標(biāo)高，用樁架導(dǎo)柱標(biāo)尺和計(jì)時(shí)器聯(lián)合控制速度在0.5m/min～1.0m/min；鉆進(jìn)攪拌時(shí)，通過在導(dǎo)桿立柱上的劃分標(biāo)尺來量測(cè)鉆具鉆進(jìn)速度。

鉆進(jìn)攪拌至設(shè)計(jì)墻深后調(diào)整轉(zhuǎn)速，慢速回轉(zhuǎn)提升鉆桿，以減緩耗用功率的突變，避免形成真空負(fù)壓而導(dǎo)致孔壁塌陷，造成墻體空隙，提升速度控制在1.0m/min～1.5m/min。

（4）水泥檢測(cè)

水泥采用地產(chǎn)優(yōu)質(zhì)水泥。按規(guī)范要求的批量進(jìn)行取樣送檢，合格后用于工程。

（5）漿液配制

采用電子計(jì)數(shù)器控制水量，嚴(yán)格按預(yù)定配合比制作漿液，用比重計(jì)量測(cè)控制漿液的比重。在灰漿攪拌機(jī)與集料斗之間設(shè)置過濾網(wǎng)，將水泥漿液進(jìn)行過濾。放漿前先攪拌2min再倒入存漿桶，現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)檢員對(duì)水泥漿液進(jìn)行檢測(cè)，并監(jiān)督漿液存放時(shí)間。水泥漿隨配隨用，攪拌機(jī)和料桶中的水泥漿須不斷攪動(dòng)。漿液存放的有效時(shí)間按以下規(guī)定控制：當(dāng)氣溫≤10℃時(shí)，不宜超過5h；當(dāng)氣溫≥10℃時(shí)，不宜超過3h；漿液溫度控制在5℃～40℃以內(nèi)，超出規(guī)定予以廢棄。

（6）注漿控制

嚴(yán)格按預(yù)定配合比制作漿液，用比重計(jì)量測(cè)，控制水泥漿液的比重偏差在±0.05g/cm3內(nèi)。為防止離析，水泥漿液隨配隨用，并不斷攪動(dòng)，放漿前須充分?jǐn)嚢璨⒔?jīng)過濾后再倒入存漿桶，存放的有效時(shí)間符合規(guī)定要求。挖掘攪拌時(shí)漿液由注漿泵經(jīng)管路送至挖掘頭，注漿量由無級(jí)電機(jī)調(diào)速器監(jiān)控。若中途出現(xiàn)堵管、斷漿等現(xiàn)象，查找原因進(jìn)行修理，待故障排除后在掘進(jìn)攪拌。因故停機(jī)超過半小時(shí)，應(yīng)對(duì)泵體和輸漿管路妥善清洗。注漿的同時(shí)全程不間斷供氣，氣體經(jīng)管路壓至鉆頭，供氣控制壓力為0.4MPa左右。

（7）成墻質(zhì)量控制

為保證成墻厚度，根據(jù)挖掘頭齒片磨損情況定期測(cè)量齒片外徑。當(dāng)磨損達(dá)到2cm時(shí)必須進(jìn)行修復(fù)，為確保墻體均勻度，嚴(yán)格控制掘進(jìn)過程中的注漿均勻性以及由氣體升揚(yáng)置換墻體混合物的沸騰狀態(tài)。幅間墻體的聯(lián)結(jié)是水泥土防滲墻施工最關(guān)鍵的一道工序，施工過程中嚴(yán)格控制樁位和垂直度，保證幅間套接質(zhì)量和墻體的整體連續(xù)性，按實(shí)驗(yàn)確定的水泥滲入比，提升、下降速度，水泥漿液等參數(shù)施工，確保施工質(zhì)量。

2.2.3 防滲墻施工技術(shù)要點(diǎn)

（1）嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求配制漿液。

（2）土體充分?jǐn)嚢瑁瑖?yán)格控制鉆進(jìn)速度，使原狀土充分破碎以有利于同水泥漿液均勻拌和。

（3）漿液不能發(fā)生離析，水泥漿液嚴(yán)格按預(yù)定配合比制作，為防止灰漿離析，放漿前必須攪拌2min再倒入存漿桶。

（4）水泥土攪拌樁施工時(shí)，相鄰兩樁施工間隔不得超過24h，因特殊情況超過時(shí)間，且樁機(jī)能正常工作，在依序即將噴的新孔位進(jìn)行鉆孔，留出與以成樁搭接所需榫頭，以便后續(xù)施工進(jìn)行。機(jī)械無法空鉆時(shí)，依序在已成樁做好標(biāo)記，下次施工前在此處兩側(cè)進(jìn)行補(bǔ)樁，施工后再依序后續(xù)樁施工作業(yè)。

（5）壓漿階段不允許發(fā)生斷漿現(xiàn)象，輸漿管道不能堵塞，全樁須注漿均勻，不得發(fā)生夾心層。發(fā)現(xiàn)管道堵塞，立即停泵進(jìn)行處理。并將攪拌頭下沉至停漿點(diǎn)以下0.5m處，待恢復(fù)供漿時(shí)在噴漿，以防斷柱。停機(jī)超過三小時(shí)，先拆卸輸漿管道。并妥加清洗。

（6）對(duì)溢出的泥土及時(shí)采用內(nèi)駁車運(yùn)到施工現(xiàn)場(chǎng)。

2.2.4 施工質(zhì)量控制措施

（1）由專職測(cè)量人員負(fù)責(zé)測(cè)量放線及樁位的定位。

（2）樁機(jī)必須端正、穩(wěn)固、水平，用經(jīng)緯儀或線錘保持其垂直度。

（3）漿液配制必須按規(guī)定的配合比進(jìn)行配制。

（4）嚴(yán)格按試樁確定的施工參數(shù)控制好下沉、提升速度。出現(xiàn)堵管、斷漿等現(xiàn)象時(shí)，立即停泵，查找愿意進(jìn)行處理，并將攪拌頭下沉至停漿點(diǎn)以下0.5m處，待恢復(fù)供漿時(shí)再噴漿，以防斷柱。停機(jī)超過三小時(shí)，先拆卸輸漿管道，并妥加清洗。

3 檢測(cè)結(jié)果評(píng)價(jià)

（1）芯樣無側(cè)限抗壓強(qiáng)度：采用鉆芯取樣法抽檢了3組試塊進(jìn)行立方體抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，抗壓強(qiáng)度推定值為1.17MPa～3.24 MPa，均滿足設(shè)計(jì)單軸抗壓強(qiáng)度大于0.3MPa（90d）的要求。

（2）芯樣滲透系數(shù)：采用鉆芯取樣法抽檢了3組試塊，滲透系數(shù)檢測(cè)值為3.25×10-7～9.62×10-7，全部滿足設(shè)計(jì)滲透系數(shù)≤A（1～10）×10-6cm/s（A=1）的要求。

（3）墻體連續(xù)性檢測(cè)：共抽檢了3個(gè)區(qū)段，雷達(dá)波探測(cè)結(jié)果顯示，波形總體變化不大，同相軸基本連續(xù)，未見明顯缺陷特征，表明檢測(cè)部位防滲墻墻體總體連續(xù)、完整，不存在空洞現(xiàn)象。

4 結(jié)語

八條路水庫大壩經(jīng)采用多頭小直徑水泥土深層攪拌樁作防滲處理，工程實(shí)施后，經(jīng)過兩個(gè)汛期的考驗(yàn)，大壩滲漏問題基本解決，水泥土防滲墻具有明顯的防滲效果，滿足了設(shè)計(jì)和實(shí)際的需要，取得了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。陜西水利

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