開封黑崗口水庫(kù)水泥土攪拌樁截滲墻施工控制技術(shù)

韓蓮鳳，吳 紅

（1.開封市水利技術(shù)推廣站，河南 開封 475004；2.開封市引黃管理處，河南 開封 475004）

0 引言

深層水泥土攪拌樁截滲墻是用深攪樁機(jī)鉆孔至預(yù)定深度，然后向孔中注入水泥漿液，并用螺旋鉆頭進(jìn)行攪拌，使土體與水泥漿強(qiáng)制攪拌形成水泥土柱，水泥土柱互相搭接成的連續(xù)防滲體。 該墻體具有整體性、水穩(wěn)性、強(qiáng)度性及抗?jié)B性。 多頭小直徑深層攪拌樁截滲技術(shù)是在總結(jié)深層攪拌法根據(jù)鉆頭形狀及數(shù)量（單頭、雙頭）攪拌成樁的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新型的截滲技術(shù)，具有工效高、造價(jià)低、投入省、截滲性能好，無(wú)環(huán)境污染等特點(diǎn)。 近年來(lái)，該技術(shù)在垂直截滲加固處理工程中已得到成功運(yùn)用，且日趨成熟[1]。

在開封市黑崗口調(diào)蓄水庫(kù)施工中，根據(jù)其地質(zhì)條件和土體特性，選擇多頭（3 頭直徑為300 mm）小直徑深層水泥土攪拌樁截滲墻技術(shù)。

1 工程概況

1.1 水庫(kù)概況

開封黑崗口調(diào)蓄水庫(kù)位于開封市西北部連霍高速公路以南，鄭開大道以北，高速公路連接線和護(hù)城堤西側(cè)的黑崗口引黃灌區(qū)內(nèi)。 水庫(kù)工程等別為Ⅳ等，規(guī)模為?。?）型水庫(kù)，設(shè)計(jì)總庫(kù)容為910 萬(wàn)m3，設(shè)計(jì)灌溉面積1.67 萬(wàn)hm2，設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)100 年一遇。

1.2 庫(kù)區(qū)地質(zhì)概況

庫(kù)區(qū)地表覆蓋層主要為第四系沉積物，主要由輕、中、重粉質(zhì)壤土、細(xì)沙、極細(xì)沙組成，沉積厚度35～60 m，一般厚40 m 左右。 庫(kù)區(qū)地質(zhì)構(gòu)造基本穩(wěn)定，地震基本烈度為Ⅶ度。

1.3 截滲墻設(shè)計(jì)要求

該工程的水泥摻入量（重量比）為12%～15%[2]，最大成墻深度為25 m，成墻最小有效厚度為22 cm，墻體垂直度小于0.4%，樁徑為300 mm。 墻體滲透系數(shù)小于1×10-6cm/s、抗壓強(qiáng)度大于500 kPa、滲透破壞比降大于200，變形模量小于1 000 MPa。

2 截滲技術(shù)的施工成墻工藝

2.1 漿液原材料要求

（1）水泥。 拌制水泥攪拌樁漿液用普通硅酸鹽水泥，強(qiáng)度等級(jí)不低于42.5，質(zhì)量應(yīng)符合規(guī)范規(guī)定。

（2）水。 水泥攪拌樁漿液拌和用水水質(zhì)應(yīng)符合《混凝土拌和用水標(biāo)準(zhǔn)》JGJ-89 的規(guī)定，未經(jīng)處理的工業(yè)廢水不能使用。

（3）外加劑。 各種外加劑的質(zhì)量應(yīng)符合《水工混凝土外加劑技術(shù)規(guī)程》（DL/T5100-1999）的有關(guān)規(guī)定，其摻量應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)確定。

2.2 墻體施工

墻體施工采用雙動(dòng)力三頭深層攪拌樁機(jī)，施工程序?yàn)椋簶稒C(jī)定位、調(diào)平→噴漿攪拌下沉→配制水泥漿→噴漿攪拌提升→復(fù)攪→清洗管路→樁機(jī)移至下一根樁。 多次重復(fù)上述過(guò)程，就形成連續(xù)截滲墻體[3]。 墻體形成過(guò)程中應(yīng)注意以下事項(xiàng)：

（1）攪拌樁機(jī)按設(shè)計(jì)要求放樣定位，樁位布置與設(shè)計(jì)誤差不得大于5 cm，對(duì)中偏差不大于50 mm，偏斜率應(yīng)小于0.5%，樁徑偏差不得大于4%，墻體嵌入相對(duì)不透水層的深度應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

（2）水泥漿液應(yīng)嚴(yán)格過(guò)濾。 在灰漿拌制機(jī)與集料斗之間設(shè)一道過(guò)濾網(wǎng)。 水泥漿液要隨配隨用。 為防止水泥漿發(fā)生離析， 應(yīng)在灰漿拌制機(jī)中不斷攪動(dòng)，待壓漿前再緩慢倒入集料斗中。

（3）供漿、供水。 供漿、供水必須連續(xù)，一旦中斷，要將旋噴管下沉至停供點(diǎn)以下0.5m，待恢復(fù)供給時(shí)，再旋噴提升。 當(dāng)因故停機(jī)0.5 h 時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)泵體和輸漿管路妥善清洗。

（4）連接。 用壓力膠管連接灰漿泵出口與深層攪拌機(jī)的送漿管進(jìn)口。

（5）試運(yùn)轉(zhuǎn)。 試運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，攪拌速度不得超過(guò)設(shè)計(jì)規(guī)定值的10%，提升速度一般應(yīng)控制在1m/min 左右；送漿管路和供水管路應(yīng)通暢，各種登記表應(yīng)能正確顯示， 檢測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。 水泥漿液攪拌時(shí)間不得小于3 min，自制備到用完時(shí)間不宜超過(guò)2 h，1m 用漿量必須滿足設(shè)計(jì)要求；對(duì)具有孔洞和縫隙的土層，用漿量應(yīng)以孔口微有翻漿為控制標(biāo)準(zhǔn)。

（6）噴漿攪拌下沉。 先啟動(dòng)漿泵至鉆頭出漿，再啟動(dòng)主機(jī)，使其正向轉(zhuǎn)動(dòng)，并選鉆頭向下推進(jìn)檔，直至設(shè)計(jì)深度。記錄攪拌機(jī)1m 下沉和提升的時(shí)間，深度誤差不得大于5 cm，時(shí)間誤差不得大于5 s。 在攪拌壓漿作業(yè)過(guò)程中，要及時(shí)準(zhǔn)確填寫施工記錄。

（7）噴漿攪拌提升。 當(dāng)鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度、漿液到達(dá)出漿口后，要在樁底噴漿30 s，使?jié){液完全到達(dá)樁端。 然后，反向旋轉(zhuǎn)提升鉆桿，并繼續(xù)注漿，使孔口保持微微返漿狀態(tài)。 當(dāng)攪拌頭提到設(shè)計(jì)樁頂時(shí)，停止提升，攪拌、噴漿30 s，以保證樁頭均勻密實(shí)。

（8）復(fù)攪。 攪拌、噴漿數(shù)秒后，使攪拌頭正向轉(zhuǎn)動(dòng)向下推進(jìn)至設(shè)計(jì)深度，再反向轉(zhuǎn)動(dòng)，提至樁頂。 提升時(shí)，灌注的水泥漿量以不堵塞管路為準(zhǔn)。

（9）清洗管路。 每根攪拌樁施工完畢，都要向集料斗中注入清水，開啟灰漿泵，清洗全部管路中殘留的水泥漿，直到攪拌頭出漿孔噴出清水。

2.3 施工過(guò)程中的質(zhì)量控制

截滲墻的質(zhì)量控制主要包括鉆進(jìn)質(zhì)量控制、漿液及灌漿質(zhì)量控制、材料質(zhì)量控制以及一些特殊部位的質(zhì)量控制。 其中，鉆進(jìn)質(zhì)量控制包括：樁位控制、墻體垂直度控制、樁徑控制和樁長(zhǎng)控制。

該工程使用的水泥是河南衛(wèi)輝春江水泥生產(chǎn)的強(qiáng)度等級(jí)為42.5 的普通硅酸鹽水泥，水泥摻入量為12%～15%，水灰比值為0.5～0.6；所用水為地表以下30 m 左右的淺井水，通過(guò)對(duì)水質(zhì)進(jìn)行化驗(yàn)分析，PH 值為7.0 左右，可滿足施工要求。

施工采用的主要機(jī)械為PH-5F、SP-5 型雙動(dòng)力三軸深層多頭鉆攪拌樁機(jī)，鉆頭直徑為300 mm。 用ZJ400 型及1 500 轉(zhuǎn)調(diào)整攪拌機(jī)拌制水泥漿（漿液比重為1.5g/cm3），用HB6-3 型泵供漿。

施工前，按規(guī)范要求進(jìn)行了施工場(chǎng)地平整[3]，并按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行了施工放線。 在施工過(guò)程中，先進(jìn)行1 號(hào)樁、3 號(hào)樁施工，再進(jìn)行2 號(hào)樁施工，成墻有效厚度不小于22 cm。 由于該水庫(kù)為南北長(zhǎng)、東西窄的曲線外線截滲墻，樁機(jī)移動(dòng)、調(diào)平工程量大，在施工位置轉(zhuǎn)換時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制搭接長(zhǎng)度，確保成墻有效厚度，防止錯(cuò)樁造成墻體的滲漏，影響防滲效果。在施工位置轉(zhuǎn)換部位，要求監(jiān)理人員加強(qiáng)旁站監(jiān)理。

在灌漿施工中，要嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求配制漿液，同時(shí)要保證輸漿系統(tǒng)暢通。因此，應(yīng)對(duì)送漿液壓設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)，盡量避免因輸漿系統(tǒng)發(fā)生障礙而出現(xiàn)斷樁現(xiàn)象。同時(shí)，應(yīng)控制好鉆機(jī)下鉆的自動(dòng)計(jì)算儀，確保下鉆深度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。因事故停止灌漿時(shí)，應(yīng)及時(shí)記錄停止灌漿單元成墻深度及時(shí)間。 若在24 h 內(nèi)恢復(fù)施工，再次噴漿時(shí)， 應(yīng)將樁機(jī)攪拌下鉆到停止灌漿面以下0.5 m；若超過(guò)24 h，應(yīng)考慮將該樁和前一根樁進(jìn)行搭接。

2.4 質(zhì)量檢測(cè)

深層攪拌樁截滲墻的檢測(cè)方法主要有貫入或釬探檢測(cè)、開挖檢驗(yàn)、取芯試驗(yàn)、埋測(cè)壓管檢測(cè)等。 為了保證檢測(cè)質(zhì)量，檢測(cè)時(shí)必須委托具有省級(jí)以上專業(yè)檢測(cè)資質(zhì)的檢測(cè)單位進(jìn)行檢測(cè)，各參建單位參加。

該工程在截滲墻達(dá)到28 d 齡期后， 進(jìn)行了質(zhì)量檢查，并進(jìn)行了數(shù)據(jù)分析。 具體結(jié)果如下：

（1）取芯試驗(yàn)。 在截滲墻施工軸線上，按設(shè)計(jì)要求鉆了9 孔，取了21 個(gè)巖芯樣進(jìn)行抗壓強(qiáng)度檢測(cè)。經(jīng)檢測(cè)，樁體抗壓強(qiáng)度在526～1 260 kPa 范圍內(nèi)，檢測(cè)結(jié)果全部滿足設(shè)計(jì)要求。

（2）注水試驗(yàn)。 做注水試驗(yàn)42 段，滲透系數(shù)K在1.24×10-7～1.0×10-6cm/s 之間，均滿足設(shè)計(jì)要求。

（3）開挖檢驗(yàn)。沿截滲墻軸線隨機(jī)布置了4 個(gè)點(diǎn)進(jìn)行了開挖檢查，開挖長(zhǎng)度、寬度、深度分別為3 m、1 m、2 m。 檢查結(jié)果表明：樁身質(zhì)量、樁頂高程、樁間搭接及外觀質(zhì)量都達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

3 結(jié)語(yǔ)

開封黑崗口水庫(kù)工程地質(zhì)較好，且取材方便，利用原土就能較好地保證水泥土截滲墻的強(qiáng)度。但是，整個(gè)工程基本上是彎曲線施工， 使施工過(guò)程中墻體搭接連續(xù)性的難度增大。因此，特別建議在轉(zhuǎn)彎處加強(qiáng)旁站監(jiān)理， 同時(shí)還對(duì)該處的截滲墻體運(yùn)用地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)。一旦出現(xiàn)錯(cuò)樁漏樁，應(yīng)進(jìn)行外側(cè)或內(nèi)側(cè)補(bǔ)樁，從而保證連續(xù)防滲的效果。

[1] 宋新江，崔得密. 水泥土截滲墻滲透與力學(xué)特性[M]. 鄭州：黃河水利出版社，2010.

[2] YBJ225-91，軟土地基深層攪拌加固技術(shù)規(guī)范[S].

[3] QB/BY 10301-2003， 水泥攪拌樁施工工藝及質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)[S].