水泥土攪拌樁防滲墻施工

□吉朝鮮 □高建濤（河南省水利第二工程局）

水泥土攪拌樁防滲墻施工

□吉朝鮮 □高建濤（河南省水利第二工程局）

宿鴨湖水庫除險(xiǎn)加固工程中防滲墻施工采用深層水泥攪拌樁的方法進(jìn)行施工。北崗段、洼地段、南崗段水泥土攪拌樁防滲墻工程工程量為64816m2，施工深度為11～25m。

水泥土；攪拌；成墻深度；防滲墻

一、工程概況

宿鴨湖水庫位于河南省駐馬店市汝南縣境內(nèi)，工程位于汝南縣城西6km汝河與臻頭河匯合處，屬淮河流域大洪河支流汝河干流控制工程，控制流域面積4498km2，水庫下游主要排洪河道為汝河，河道安全泄量1800m3/s。

水庫興建于1958年，大壩包括北崗段、洼地段、南崗段，全長34.2km，最大壩高16.2m，壩頂高程59.04m。宿鴨湖水庫是一座以防洪為主，結(jié)合灌溉、水產(chǎn)養(yǎng)殖、發(fā)電、旅游開發(fā)等綜合效益的大（I）型水利樞紐工程。

本次除險(xiǎn)加固中防滲墻采用深層水泥土攪拌樁防滲施工。北崗段、洼地段、南崗段水泥土攪拌樁防滲墻工程工程量為64816m3，施工深度為 11～25m。

二、成墻要求及施工工藝

本工程最大成墻深度為25m，成墻最小有效厚度為30cm。深層攪拌防滲墻滲透系數(shù)＜i×10-6cm/s（l≤i＜10），抗壓強(qiáng)度＞500kPa，滲透破壞比降可達(dá)200以上，變形模量＜1000MPa。成墻要求高，本標(biāo)段水泥土攪拌樁防滲墻采用噴漿式深層攪拌（濕法）施工工藝。采用濕法工藝施工時(shí)比較容易控制，成樁質(zhì)量較為穩(wěn)定，樁體均勻性好。

三、水泥土配合比室內(nèi)試驗(yàn)

（一）實(shí)驗(yàn)材料

1.水泥：選用工程常用42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥。

2.水：符合水工混凝土拌和用水的標(biāo)準(zhǔn)，本工程采用水庫水。

（二）配合比室內(nèi)試驗(yàn)

1.試驗(yàn)項(xiàng)目。水泥漿液性能試驗(yàn)的項(xiàng)目為：密度、粘度、穩(wěn)定性、初凝時(shí)間。水泥土凝固體的力學(xué)性能試驗(yàn)項(xiàng)目為：抗壓強(qiáng)度、滲透系數(shù)、滲透破壞比降。

漿液性能試驗(yàn)按常規(guī)的方法進(jìn)行。對(duì)水泥土的力學(xué)性能試驗(yàn)，這里借助混凝土的試驗(yàn)方法進(jìn)行。

2.水泥摻入量。水泥的摻入比以10%～20%為宜。

3.水泥漿的水灰比。防滲工程中水灰比一般取1.0～2.0，實(shí)際施工時(shí)可根據(jù)設(shè)計(jì)要求的水泥摻入比，經(jīng)現(xiàn)場試樁確定。

4.外加劑。一般情況下不需要外加劑。為達(dá)到技術(shù)要求，可根據(jù)規(guī)定的外加劑品種和摻入比摻入。或由施工單位根據(jù)土的顆粒組成、pH值、有機(jī)質(zhì)含量、液限和塑限、現(xiàn)場施工條件（例如水泥漿制成后送至灰漿泵的距離遠(yuǎn)近等）以及氣溫高低等情況適當(dāng)選擇。

5.試塊制備。在工程場地內(nèi)選定若干鉆孔，連續(xù)取原狀土樣，封裝于雙層厚塑料袋內(nèi)，以供拌制試塊。試塊制作方法：先按預(yù)定配合比稱量土、水泥、外加劑和水，用手工拌和10min至均勻，將拌和物（即加固土）裝入試模（尺寸70.7mm×70.7mm×70.7mm）一半體積，放在振動(dòng)臺(tái)上振動(dòng)1min,再裝滿另一半振動(dòng)1min將表面刮平，用塑料布覆蓋即成。試塊經(jīng)1～2d可拆模，然后將其置于溫度為20℃±2℃、濕度＞90%的養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)。試塊的數(shù)量由所需養(yǎng)護(hù)齡期和固化劑（水泥）的摻入比決定。養(yǎng)護(hù)齡期通常分為7d、28d和90d三期，固化劑的摻入比可根據(jù)土的天然含水量和以往工程經(jīng)驗(yàn)，確定幾個(gè)檔次。然后，按不同的養(yǎng)護(hù)期和不同摻入比進(jìn)行排列組合，確定試塊數(shù)量。

6.資料分析及配合比的確定。不同齡期的試塊分別進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)后，將試驗(yàn)結(jié)果繪成圖表，再經(jīng)分析對(duì)比選定最佳的水泥配合比。

（三）深層攪拌樁工藝試驗(yàn)

1.在進(jìn)行攪拌樁施工程序前，應(yīng)首先分區(qū)分段進(jìn)行工藝試樁工作，以確定適合此區(qū)段的成樁經(jīng)驗(yàn)及各種施工操作技術(shù)參數(shù)，并要求每次成樁工藝試驗(yàn)樁不應(yīng)少于5根。

2.在進(jìn)行工藝試樁程序前，應(yīng)事先以書面形式通知監(jiān)理部門派員現(xiàn)場參加。工藝試樁完畢后，應(yīng)當(dāng)提交工藝試樁的成果報(bào)告，并報(bào)監(jiān)理工程師審查批準(zhǔn)后，將作為此區(qū)段施工的依據(jù)，在無任何現(xiàn)場監(jiān)理工程師指令的前提下，不得任意予以更改及變更。工程現(xiàn)場負(fù)責(zé)技術(shù)的主管在攪拌樁施工時(shí)應(yīng)向機(jī)組操作人員下達(dá)指令，并負(fù)有執(zhí)行及監(jiān)督責(zé)任。

3.工藝試樁的目的：

（1）試驗(yàn)攪拌樁機(jī)鉆機(jī)的深度、樁底標(biāo)高、樁頂水泥漿停漿面標(biāo)高等技術(shù)參數(shù)指標(biāo)；

（2）水泥漿液的水灰比，外加劑的種類；

（3）測(cè)試攪拌樁機(jī)的轉(zhuǎn)速和提升速度及漿泵的壓力；

（4）輸漿量及每米輸漿量變化情況，測(cè)試水泥漿經(jīng)漿管到達(dá)噴漿口的時(shí)間；

（5）是否需要沖水或注水下沉，是否需要復(fù)攪復(fù)噴及其部位、深度等等；

（6）在攪拌樁施工過程中若涉及更換噴漿計(jì)量儀等對(duì)施工技術(shù)參數(shù)造成影響的設(shè)備部位時(shí)，應(yīng)當(dāng)以書面報(bào)告的形式提交給到甲方和監(jiān)理工程師，并在現(xiàn)場監(jiān)理工程師的監(jiān)督指導(dǎo)下試樁，重新確定攪拌樁各項(xiàng)施工技術(shù)參數(shù)。

四、水泥土攪拌樁防滲墻施工方法

本標(biāo)段水泥摻入量比較大，攪拌樁成墻工藝采用“二次噴漿、三次攪拌”施工。

（一）施工機(jī)械配置

根據(jù)施工需要，本標(biāo)段工程主要施工機(jī)械配置如下：SJB型深層攪拌機(jī)4臺(tái)、ZCJ-25型深層攪拌機(jī)2臺(tái)、74kW推土機(jī)2臺(tái)、5t自卸汽車10輛、JIS-2B泥漿攪拌機(jī)6臺(tái)，V3空氣壓縮機(jī)6臺(tái)。

（二）施工程序

樁位放樣→鉆機(jī)就位→檢驗(yàn)、調(diào)整鉆機(jī)→正循環(huán)鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度→打開高壓注漿泵→反循環(huán)提鉆并噴水泥漿→至工作基準(zhǔn)面以下0.3m→重復(fù)攪拌下鉆并噴水泥漿至設(shè)計(jì)深度→反循環(huán)提鉆至地表→成樁結(jié)束→移位→重復(fù)上述步驟。

（三）施工方法

1.施工準(zhǔn)備及樁位放樣

攪拌樁施工前，備齊施工機(jī)械機(jī)具和材料，接通電力，施工勞力進(jìn)場，進(jìn)行需施作噴漿作業(yè)地點(diǎn)的地面表皮清除，查明地下線路管道情況后進(jìn)行場地平整、樁位放線，一切準(zhǔn)備就緒后，進(jìn)行攪拌樁作業(yè)。

（1）清理場地：開始施工前，應(yīng)當(dāng)按照施工規(guī)范進(jìn)行清理場地。清理完畢后的場地應(yīng)平整，填寫報(bào)驗(yàn)單報(bào)給現(xiàn)場監(jiān)理工程師驗(yàn)收合格簽字確認(rèn)后，才能進(jìn)行下一道施工工序。

（2）布樁圖：開工前，應(yīng)當(dāng)根據(jù)施工設(shè)計(jì)圖的要求按各分段里程畫出攪拌樁樁位中心。布樁圖上應(yīng)標(biāo)明線路中心、里程、路基底寬線，每個(gè)樁應(yīng)編號(hào)、量出設(shè)計(jì)樁長，布樁圖應(yīng)報(bào)設(shè)計(jì)及監(jiān)理單位，確定驗(yàn)收確認(rèn)后才可以進(jìn)行施工。

（3）測(cè)量放樣：施工前應(yīng)對(duì)設(shè)計(jì)單位移交的導(dǎo)線點(diǎn)、水準(zhǔn)點(diǎn)等會(huì)同甲方和監(jiān)理方進(jìn)行復(fù)核，審核無誤后方可以使用。施工方的測(cè)量人員應(yīng)按照施工設(shè)計(jì)圖，根據(jù)攪拌樁樁位、原地面標(biāo)高、孔口標(biāo)高等有關(guān)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量放樣工作，同時(shí)應(yīng)將布樁圖及測(cè)量放樣記錄等情況報(bào)請(qǐng)甲方和監(jiān)理方復(fù)核抽查，并填寫測(cè)量放樣報(bào)驗(yàn)單，經(jīng)甲方和監(jiān)理工程師審查簽認(rèn)。

（4）材料：攪拌樁施工采用加固料應(yīng)為水泥，其質(zhì)量、規(guī)格應(yīng)符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求，并具有出廠試驗(yàn)報(bào)告單、質(zhì)保單，并且確保在有效期內(nèi)方可使用，禁止使用過期、受潮、結(jié)塊、變質(zhì)的劣質(zhì)水泥。應(yīng)對(duì)運(yùn)到工地的加固料（水泥）進(jìn)行質(zhì)量抽樣檢驗(yàn)，至于抽樣試驗(yàn)頻率則要根據(jù)施工規(guī)范要求及現(xiàn)場監(jiān)理工程師的意見確定，一般要求每批量100t至少抽檢1組。經(jīng)監(jiān)理工程師確認(rèn)的試驗(yàn)結(jié)果后才可投入使用。

（5）水泥土強(qiáng)度試驗(yàn)：在進(jìn)行攪拌樁施工前必須仔細(xì)了解各個(gè)施工現(xiàn)場的地質(zhì)情況，選取具有代表性的土層進(jìn)行鉆孔，取出一定數(shù)量的試樣軟土進(jìn)行必要的物理性、含水量、有機(jī)質(zhì)含量等方面的試驗(yàn)及水泥土配合比強(qiáng)度方面的試驗(yàn)，以驗(yàn)證現(xiàn)場軟土的性質(zhì)和設(shè)計(jì)的水泥土(攪拌樁)強(qiáng)度能否達(dá)到規(guī)范要求，試驗(yàn)結(jié)果均應(yīng)及時(shí)以書面形式報(bào)甲方及監(jiān)理方審查核實(shí)。

2.鉆機(jī)就位及調(diào)直

組裝架立攪拌樁機(jī)。檢查主機(jī)各部的連接，液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、噴漿系統(tǒng)各部分安裝試調(diào)情況及漿罐、管路的密封連接情況是否正常，做好必要的調(diào)整和緊固工作，排除異常情況后，方可進(jìn)行操作。漿罐裝滿料后，進(jìn)料口加蓋密封。安裝鉆機(jī)時(shí)，將鉆機(jī)對(duì)準(zhǔn)樁位，調(diào)平樁機(jī)機(jī)身以保證樁的垂直度。

3.鉆進(jìn)

樁機(jī)調(diào)整完畢后，啟動(dòng)主電機(jī)進(jìn)行鉆進(jìn)，等到攪拌鉆頭接近地面時(shí)，啟動(dòng)空壓機(jī)進(jìn)行送氣作業(yè)。鉆深由深度尺盤確定，其數(shù)值應(yīng)等于設(shè)計(jì)加固深度和樁機(jī)橫移槽距地面高度之和。

為保證樁孔不偏斜，開始入土?xí)r不應(yīng)采用高速鉆進(jìn)，一般鉆進(jìn)速度≯0.8m/min；土層較硬時(shí)，速度≯0.6m/min。

4.鉆至設(shè)計(jì)標(biāo)高

防滲墻的軸線往往較長，高程變化較大。因此，應(yīng)按水準(zhǔn)點(diǎn)確定施工場地地面高程，并計(jì)算出各施工段（一般100m為一個(gè)施工段）的施工深度。施工開始前應(yīng)核定深度盤讀數(shù)，讀數(shù)允許的誤差范圍應(yīng)＜5cm。

當(dāng)深度尺盤達(dá)到預(yù)定數(shù)量后，停止鉆機(jī)工作，將鉆頭反轉(zhuǎn)，但不提升，等待送料。

5.輸漿

盡可能保證輸漿的均勻，同時(shí)依據(jù)地層吃漿的變化調(diào)整輸漿量，總輸漿量應(yīng)不少于設(shè)計(jì)規(guī)范要求；設(shè)置專門計(jì)量儀器對(duì)輸漿量進(jìn)行測(cè)量，如流量儀等；輸漿應(yīng)有一定的壓力，但不宜過大，一般輸漿壓力為0.3～1.0MPa。

6.提升鉆頭

輸漿量和提升速度應(yīng)密切配合，如果提升速度快，輸漿量應(yīng)大。二者關(guān)系可按設(shè)計(jì)水泥摻入量來確定。

確認(rèn)加固漿液已到樁底后提升攪拌鉆頭，一般在樁底停留2～4min，才能夠保證加固漿液到達(dá)樁底，提升到設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)停止噴漿，停止噴漿深度應(yīng)結(jié)合攪拌提升的速度確定，在沒有噴樁的情況下禁止進(jìn)行鉆機(jī)提升工作。

7.停止提升

先打開送氣閥門，然后關(guān)閉送料閥，保持空壓機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，攪拌鉆頭提升到樁頂時(shí)停止提升，在原位保持2min轉(zhuǎn)動(dòng)，以保證樁頭的均勻密實(shí)。

8.重復(fù)攪拌

將攪拌鉆頭邊旋轉(zhuǎn)邊向下鉆至設(shè)計(jì)樁底深度，然后再提升出地面進(jìn)行第二次攪拌。

9.停機(jī)

將攪拌鉆頭提升到地面以上，停止主電機(jī)及空壓機(jī)工作，并填寫相應(yīng)的施工記錄。

10.樁機(jī)移位

采用樁機(jī)的液壓系統(tǒng)，將樁機(jī)移到下一個(gè)樁位進(jìn)行施工。

吉朝鮮，男，工程師，現(xiàn)從事水利水電工程施工管理工作。

高建濤，男，工程師，鄭州南水北調(diào)潮河四標(biāo)段常務(wù)副經(jīng)理。

2011-09-11