深層攪拌防滲墻施工技術(shù)在中小河流域治理中的應(yīng)用

呂 平

(上饒市水利科學(xué)研究所，江西 上饒334000)

1 工程概況

某河流縣城段河道較為狹窄，河床淤積，加之現(xiàn)有防洪設(shè)施不完善，經(jīng)常于汛期出現(xiàn)洪水災(zāi)害，嚴(yán)重影響著縣城居民的正常生產(chǎn)、生活秩序，本次治理工程的目的是在縣城北岸形成完善的防洪體系。治理工程加固土堤2 713 m，內(nèi)外邊坡均為1∶2.5，迎水面采用10 cm厚C15 混凝土預(yù)制塊護(hù)坡。堤身堤基防滲采用深層攪拌防滲墻技術(shù)。

為達(dá)到設(shè)計(jì)要求，實(shí)現(xiàn)除險(xiǎn)加固的工作目標(biāo)，深層攪拌防滲墻施工采用以下技術(shù)指標(biāo):

1)墻體滲透系數(shù)K ≤I ×10－6cm/s，1≤I ≤9。

2)墻體抗壓強(qiáng)度R90≥0.8 MPa。

3)墻體垂直度≤3‰。

4)成墻厚度應(yīng)≥18 cm。

5)水泥摻入比6% ～12%。

6)墻體滲透破壞比降＞200。

2 深層攪拌防滲墻技術(shù)的基本原理

深層攪拌防滲墻施工所用的固化劑為水泥，水泥漿液的輸入通過(guò)主動(dòng)鉆桿和鉆頭完成，在鉆頭葉片的作用下，水泥漿與地基軟土得到拌合并最終固化，共同結(jié)成具有足夠強(qiáng)度、水穩(wěn)性和整體性的水泥土，在樁間套的輔助下，連續(xù)防滲水泥土墻于地下形成，最終實(shí)現(xiàn)堤身堤基防滲的目標(biāo)［1］。

由于不同土質(zhì)的吸漿量往往存在差異，因此在實(shí)際施工中應(yīng)結(jié)合具體情況對(duì)漿液配比、工藝參數(shù)進(jìn)行針對(duì)性選擇，確保防滲效果滿足設(shè)計(jì)要求。

3 深層攪拌防滲墻施工方法及質(zhì)量控制

3.1 深層攪拌防滲墻施工方法

1)設(shè)備選型。施工設(shè)備應(yīng)與工程實(shí)際情況和需求相適應(yīng)，本次工程選擇BJS 系列三頭小直徑深層攪拌鉆機(jī)。

2)其次是確定工藝參數(shù)，開(kāi)展配比試驗(yàn)。工藝參數(shù)(如攪拌軸的提升、下沉速度、水灰比等)的合理選擇直接影響著成墻質(zhì)量，因此在施工開(kāi)始前，應(yīng)于施工場(chǎng)地軸線外的代表性地段進(jìn)行成墻試驗(yàn)。

3)通過(guò)開(kāi)挖、取芯、抗?jié)B、抗壓等試驗(yàn)對(duì)樁間搭接的可靠性、水泥土攪拌的均勻度、防滲墻的平整度等加以確認(rèn)，并以此為依據(jù)對(duì)漿液配比、工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化和完善，待監(jiān)理單位檢查通過(guò)后方可實(shí)施。

由于漿液配比對(duì)固結(jié)土層的防滲效果和強(qiáng)度產(chǎn)生直接影響，因此在配比試驗(yàn)中應(yīng)滿足:

1)漿液必須具有理想的流動(dòng)性，為漿液擴(kuò)散范圍的增加提供保障。

2)漿液必須具有理想的穩(wěn)定性，以免因過(guò)早沉淀問(wèn)題的出現(xiàn)而影響灌注質(zhì)量。

3)漿液必須具有理想的黏結(jié)力與強(qiáng)度，以便在凝結(jié)初期不會(huì)被地下水大范圍沖蝕。結(jié)合本次工程的地質(zhì)情況和試驗(yàn)結(jié)果，本次工程的水灰比選為0.8～2.0。

深層攪拌防滲墻施工順序?yàn)?

1)樁機(jī)就位與調(diào)平。

2)鉆桿下鉆注漿，達(dá)到設(shè)計(jì)要求深度后反轉(zhuǎn)提升同時(shí)注漿，至孔口處停止，I 序樁的施工結(jié)束。

3)沿防滲墻軸線將鉆機(jī)主機(jī)向前移動(dòng)0.15 m，按照與I 序樁相同的施工方法完成II 序樁的施工。以此類(lèi)推，直至完成軸線長(zhǎng)1.35 m單元墻的全部施工任務(wù)。

4)將鉆機(jī)主機(jī)整體向前移動(dòng)1.05 m，按照相同方式完成下一個(gè)單元墻的施工任務(wù)。

3.2 深層攪拌防滲墻施工質(zhì)量控制

主要包括以下5個(gè)方面:

3.2.1 漿液的制作與輸送

工程采用32.5 普通硅酸鹽水泥，使用前，技術(shù)人員對(duì)水泥質(zhì)量進(jìn)行抽查，合格后按照最優(yōu)水灰比拌制水泥漿液。拌制所得水泥漿液不得出現(xiàn)離析現(xiàn)象，并要求在最短的時(shí)間內(nèi)運(yùn)往指定位置的儲(chǔ)漿罐儲(chǔ)藏。在進(jìn)入輸漿泵前，需要對(duì)漿液進(jìn)行過(guò)濾處理，避免出現(xiàn)堵塞，漿液泵送應(yīng)保持連續(xù)性，無(wú)特殊原因不得中途停止。

3.2.2 樁機(jī)就位和調(diào)平

樁機(jī)就位應(yīng)沿防滲墻軸線方向，對(duì)準(zhǔn)誤差±10 mm。使用水平尺調(diào)平機(jī)座，使用樁機(jī)架正、側(cè)兩面的雙向錘球校正機(jī)架垂直度(垂線長(zhǎng)≥10 m，垂直度偏差≤3‰)。三頭樁機(jī)3個(gè)連通液壓管的液面高度是否一致也在檢查范圍內(nèi)。

3.2.3 攪拌、注漿

鉆進(jìn)、提升、復(fù)攪應(yīng)勻速進(jìn)行，攪拌下沉、送漿需同時(shí)進(jìn)行，待到達(dá)設(shè)計(jì)深度后于樁底持續(xù)噴漿30s。在提升的過(guò)程中同樣需要輸入漿液。工作人員對(duì)于供漿的控制應(yīng)以孔口少量翻漿為標(biāo)準(zhǔn)。

3.2.4 樁間搭接

深攪機(jī)移位是墻體搭接質(zhì)量控制的主要措施，單樁套接成檣的施工操作應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，各次位移的距離應(yīng)以墻厚、樁徑作為計(jì)算依據(jù)，使施工設(shè)計(jì)中關(guān)于防滲墻厚度的要求能夠得到有效滿足。樁間搭接的間隔時(shí)間應(yīng)控制在24 h以?xún)?nèi)，若因特殊情況未能滿足這一要求，應(yīng)與前一根樁進(jìn)行對(duì)接，待墻體達(dá)到一定強(qiáng)度后，再通過(guò)套鉆注漿的方式于接頭處進(jìn)行連接處理。

3.2.5 供漿控制

為防止因停電中斷供漿而引起的輸漿泵、管堵塞問(wèn)題，同時(shí)確保施工質(zhì)量，施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)備有相應(yīng)功率的發(fā)電機(jī)組。若因特殊情況停機(jī)超過(guò)30 min，則需及時(shí)清洗輸漿泵和管路。

4 施工常見(jiàn)問(wèn)題的處理

主要包括3個(gè)方面的內(nèi)容:

4.1 鉆進(jìn)困難

一般發(fā)生在密實(shí)地層的鉆進(jìn)過(guò)程中。應(yīng)對(duì)方法有2個(gè):①更換具有更強(qiáng)切削能力的鉆頭或在鉆頭上加焊鋸齒釘;②降低漿液濃度，穿過(guò)該層后再對(duì)漿液濃度進(jìn)行恢復(fù)。

4.2 障礙物

若堤身內(nèi)存在管道、塊石或遭遇如通訊線等無(wú)法拆除的過(guò)堤障礙物，則深攪樁機(jī)的施工往往被迫終止，此時(shí)，可于施工安全區(qū)范圍內(nèi)換用高壓旋噴法繼續(xù)施工。

4.3 送漿中止

在送漿中止發(fā)生后，工作人員應(yīng)立即將噴漿管伸入停漿點(diǎn)以下至少0.5 m，待漿液供應(yīng)恢復(fù)后繼續(xù)施工;若停漿時(shí)間過(guò)長(zhǎng)并已經(jīng)導(dǎo)致了斷樁后果，可通過(guò)補(bǔ)樁或補(bǔ)強(qiáng)灌漿的方式進(jìn)行處理。

6 結(jié) 語(yǔ)

本次工程涉及防滲墻面積33 242 m2，試驗(yàn)結(jié)果顯示最大滲透系數(shù)為9.2 ×10－6cm/s，最小R90 強(qiáng)度為0.83 MPa，最大垂直度偏差為2.7‰，最小墻體厚度為19 cm，均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。投入運(yùn)行后，汛期土堤大面積滲水的問(wèn)題消失，管涌、泡泉得到全面阻斷，施工效果顯著。

在堤身(堤基)的防滲處理工作中，深層攪拌防滲墻屬于新興的施工技術(shù)，該技術(shù)具有效果佳、干擾少、進(jìn)度快、造價(jià)低等諸多優(yōu)勢(shì)，因而很快在我國(guó)提防工程防滲處理工作中得到了非常廣泛的應(yīng)用。不過(guò)在實(shí)際操作的過(guò)程中，工作人員應(yīng)注意對(duì)施工段的地質(zhì)情況、施工條件等問(wèn)題進(jìn)行全面、準(zhǔn)確的了解，并以所得結(jié)果為依據(jù)合理選擇工藝參數(shù)，以便為創(chuàng)建優(yōu)質(zhì)工程提供更多保障。

［1］王豐. 固化劑對(duì)深層攪拌防滲墻質(zhì)量的影響［J］. 黑龍江水利科技，2012，40(11):105 －106.