淺談深層攪拌防滲墻在水庫除險加固中的應(yīng)用

朱錄才

葛洲壩新疆工程局（有限公司），新疆烏魯木齊 830000

淺談深層攪拌防滲墻在水庫除險加固中的應(yīng)用

朱錄才

葛洲壩新疆工程局（有限公司），新疆烏魯木齊 830000

深攪防滲墻是應(yīng)用深層攪拌樁法結(jié)合多頭小直徑深層攪拌機等先進(jìn)的施工機械將水泥土樁套接形成連續(xù)的地下防滲墻的施工工藝，是近代發(fā)展起來的一種用于軟土地基防滲處理的一種新方法。目前此方法已廣泛應(yīng)用于中小型病險水庫地基處理工程項目中，收效良好。

深層攪拌法；防滲墻；病險水庫；地基處理

1 概述

我國許多水庫修建于五、六十年代，一般為群眾建設(shè)起來的工程。壩基地質(zhì)勘探不詳，防滲性能低，施工質(zhì)量差，水庫存在先天不足。加之水庫運行多年，壩體、壩基不均勻沉降，壩體滲透的自然破壞等后天影響，在病險水庫除險加固中，亟待對地基防滲進(jìn)行處理。用地下連續(xù)墻作為地下基礎(chǔ)的防滲，是水利工程中常用的方法，但由于砼防滲墻工程造價一直是防滲技術(shù)中較昂貴的，因而其應(yīng)用范圍受到很大限制。而深層攪拌防滲墻的出現(xiàn)，大大拓展了地下連續(xù)墻的應(yīng)用領(lǐng)域。

水泥土深層攪拌防滲墻是用水泥類漿液作為固化劑和原土通過葉片強制攪拌混合，利用固化劑和原土之間產(chǎn)生的一系列物理化學(xué)反應(yīng)，使被加固土體硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強度的水泥土樁，將多組樁孔相割搭接形成連續(xù)的水泥土防滲墻。由于水泥土漿液的比重是自然水的2～3倍，因而在重力的作用下，水泥土漿液滲透到被加固土體周圍一定距離的土層中，因而形成了加固寬度大于攪拌寬度的一條防滲帶。會大大地減小基礎(chǔ)天然水平向的滲透性，其滲透系數(shù)一般可達(dá)10-5～10-8cm/s。是具有整體性、阻水性和一定強度的優(yōu)質(zhì)防滲墻基礎(chǔ)。

2 深攪防滲墻的施工工藝

2.1 適用條件

該工法適用于黏土、粉質(zhì)黏土、淤泥質(zhì)土以及密實度中等以下的砂層，且施工進(jìn)度和質(zhì)量不受地下水位的影響。對含有氯化物、伊利石和鋁英石等礦物的黏土，及場地內(nèi)地下有侵蝕性的黏土地質(zhì)，應(yīng)通過試驗論證其適用必要性。

2.2 室內(nèi)試驗

為獲得切合實際的施工方案，施工前就必須對工程現(xiàn)場所要加固的土料取樣，進(jìn)行實驗室試驗。這樣才能了解水泥的適用性以及最佳外摻劑對水泥土強度的影響，得出準(zhǔn)確的水泥摻入量、水灰比，求得齡期與強度的關(guān)系，從而為確定施工工藝提供可靠的參數(shù)。

2.3 施工機具及配套設(shè)備

深層攪拌機是進(jìn)行深層攪拌防滲墻施工的關(guān)鍵機械。目前國內(nèi)外常用的是SJ4-500型多頭小直徑截滲樁機，其主要技術(shù)性能指標(biāo)有：鉆頭直徑430～500mm，最佳成墻深度10～18m，最大成墻深度25m，成墻厚度：根據(jù)鉆頭直徑確定，滲透系數(shù)：A×10-6～A×10-8cm/s（1＜A＜10），抗壓強度：大于0.5Mpa（一般可達(dá)1.0 Mpa以上）。

2.4 施工工藝流程

（1）場地布置。場地平整、開挖導(dǎo)向槽，水泥漿調(diào)制設(shè)備及泵送系統(tǒng)要就近安排，在場地四周挖掘排水溝，并合理布置集水井，其位置以方便施工為準(zhǔn)，并且有利于多余水泥漿及泥漿的順暢排出。

（2）鉆機就位調(diào)整。按事先安排好的作業(yè)順序，進(jìn)行樁位布設(shè)，然后用起重機懸吊攪拌設(shè)備移近樁位、就位、調(diào)平、對中。保證鉆孔的孔位準(zhǔn)確、垂直。

（3）攪拌鉆進(jìn)。啟動噴漿泵噴漿、隨即啟動主機，鉆桿開始邊噴漿邊鉆進(jìn)。注意攪拌機的鉆進(jìn)速度以及鉆進(jìn)時的垂直度等。如果鉆進(jìn)速度過慢，可以從輸漿系統(tǒng)補給清水，促進(jìn)鉆進(jìn)。

（4）調(diào)制水泥漿。根據(jù)攪拌機鉆進(jìn)速度和現(xiàn)場情況可以確定水泥漿的調(diào)制時間。即在開鉆一定時間后，按照實驗室提出的配比進(jìn)行水泥漿調(diào)制。調(diào)制好的水泥漿存放在集料斗中。嚴(yán)禁水泥漿中出現(xiàn)水泥硬塊及其他塊狀雜質(zhì)，以防在噴漿時堵塞噴嘴。

（5）高壓旋噴水泥漿。當(dāng)深層攪拌機鉆至設(shè)計深度時，用灰漿泵將已攪拌均勻的水泥漿從集料斗中抽起，順高壓膠管注入攪拌機輸漿管，開始進(jìn)行試噴。當(dāng)達(dá)到設(shè)計噴漿壓力和流量時，慢慢提升攪拌機，邊提升邊進(jìn)行旋噴，直至達(dá)到設(shè)計樁頂高程。

（6）二次攪拌。為了使深層的土料同水泥漿充分?jǐn)嚢杈鶆?，可將攪拌機邊旋轉(zhuǎn)邊再次沉入原鉆孔中，直至孔底設(shè)計深度，再旋轉(zhuǎn)升至頂面。

（7）樁頂?shù)蛪鹤{填充。由于攪拌樁頂端一般同其上部結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)或承臺相接觸，受力較大，因此通常對攪拌樁頂部1.0～1.5m范圍內(nèi)進(jìn)行低壓注漿以加強其強度。

（8）清洗。為防止殘存的水泥漿在管路中凝結(jié)，要在前一根攪拌樁完成后進(jìn)行灰漿輸運管路清洗。方法是向集料斗內(nèi)加入適量清水，開啟灰漿泵，進(jìn)行管路沖洗。

2.5 質(zhì)量控制

目前，對于深層攪拌法施工質(zhì)量的檢驗還缺少簡便可靠的方法，因此，施工中的質(zhì)量控制尤其重要，要嚴(yán)格按照深層攪拌操作規(guī)程進(jìn)行施工。

（1）保證鉆進(jìn)的垂直度。為保證攪拌樁的垂直度，要注意起重機的平整度和導(dǎo)向架對地面的垂直度?？孜黄睢?cm，偏斜率應(yīng)小于0.2%，且防滲墻整體垂直偏差不大于0.5%。

（2）保證水泥漿的均勻性。水泥漿配制前要篩除其中的硬塊，嚴(yán)格按實驗室提出的配比進(jìn)拉配制。并在集料斗上方設(shè)一道過濾網(wǎng)。調(diào)整好拌制時間，以免拌制好的水泥漿放置時間過長造成離析，而且要在灰漿機中不斷攪拌，直到壓漿旋噴前才將其緩慢倒入集料斗。用比重計檢測水泥漿的稠度，以控制水泥漿的質(zhì)量。

（3）保證攪拌樁的均勻性。壓漿時不允許出現(xiàn)中斷現(xiàn)象，嚴(yán)格控制攪拌和噴漿的速度，誤差不得大于10mm/min；嚴(yán)格控制二次攪拌的下沉和提升速度，以保證加固范圍內(nèi)每一深度得到充分?jǐn)嚢琛?/p>

（4）確保防滲墻的連續(xù)性。原則上相鄰兩根樁體施工時間間隔不得超過24h。

（5）作好作業(yè)記錄。應(yīng)記錄攪拌機每米鉆進(jìn)速度、提升速度及噴漿量，每根樁的噴漿總量。

2.6 深層攪拌法的優(yōu)缺點

2.6.1 優(yōu)點

（1）深層攪拌法可以最大限度地利用原土，節(jié)約資料，節(jié)省投資。

（2）鉆孔施工對地基土的撓動小，對周圍建筑物幾乎沒有什么影響。

（3）施工時的噪聲小、振動小、污染小，有利于環(huán)境保護(hù)。

（4）施工工藝相對簡單，截滲效果好，施工速度快。

（5）從現(xiàn)場檢測結(jié)果看：深層攪拌防滲墻墻體搭接均勻、連續(xù)整齊、美觀、墻體垂直偏差小，滿足搭接要求。

（6）從漿液攪拌混合后形成“復(fù)合土”的物理性質(zhì)分析，這種復(fù)合土屬于“柔性”物質(zhì)，從防滲墻的開挖過程還可以看到，防滲墻與原地基土無明顯的分界面，即“復(fù)合土”與周邊土膠結(jié)良好。

2.6.2 缺點

（1）對地層的敏感性強。對于壤土層、中密度的砂土層，只要孔距適當(dāng)、參數(shù)合理、工藝嚴(yán)謹(jǐn)，便可獲得均勻連續(xù)的防滲墻。但是對于黏性土、致密的砂層等，會有一定的局限性。

（2）缺少快速可靠的質(zhì)量檢查方法。目前對于成型的攪拌樁，可靠性檢查方法是開挖檢查、取芯、注水檢查，檢查費用較高。

3 結(jié)語

深層攪拌樁防滲墻是一種新型的薄壁地基防滲處理工藝，它具有混凝土防滲墻同樣的防滲效果。但其工程造價遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于混凝土防滲墻，而且施工速度快、污染小。因而，目前病險水庫的垂直防滲處理，在地質(zhì)條件適宜、墻身不大于18m的條件下可優(yōu)先推廣采用深層攪拌防滲墻進(jìn)行地基加固處理。

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.02.015