水泥攪拌樁防滲技術在平原水庫中的應用

張宇昕

（山東新匯建設集團有限公司，山東東營 257000）

水泥攪拌樁防滲技術在平原水庫中的應用

張宇昕

（山東新匯建設集團有限公司，山東東營 257000）

結合工程實例，對平原水庫中常用的水泥攪拌樁、垂直鋪塑等防滲技術的適用條件、優(yōu)缺點進行了比較分析，闡述了水泥攪拌樁在東營地區(qū)水庫圍壩防滲工程中的應用，以及施工工藝及質(zhì)量控制措施，以供同類工程參考。

平原水庫；水泥攪拌樁；垂直鋪塑；防滲技術

陳北水庫位于東營市利津縣陳莊鎮(zhèn)以北、東港高速路以西，水庫設計庫容980萬m3，總占地211.2hm2。水庫工程新筑圍壩2.0km，加高、加固圍壩3.46km；開挖截滲溝2.55km；預制混凝土板護砌壩坡8.63萬m2；新建入庫泵站（附自流進庫閘）1座；新建出庫涵洞1座。水庫設計庫容980萬m3，設計蓄水位9.2m，設計蓄水深5.0m，堤頂高程10.0m，防浪墻頂高程11.0m；入庫泵站流量15.0m3/s；出庫涵洞設計流量為1.5m3/s。工程批復概算總投資1.01億元，于2011-02開工建設，2013-02竣工。

1 壩基截滲設計

1.1 壩基地質(zhì)概況

庫區(qū)地層均由砂壤土及黏性土構成，類型為軟弱～中軟土，場地類別為Ⅲ類；屬可進行建設一般地段。場地地層分布較穩(wěn)定，成層規(guī)律明顯，地層結構及成因簡單，無軟土層存在。場地標準凍土深度為0.60m。

1.2 不透水層選定

根據(jù)地質(zhì)勘察資料，壩基土第2層粉質(zhì)砂壤土、第3夾層粉質(zhì)砂壤土、第4層粉質(zhì)砂壤土，此3層土均屬中等透水性土層；第3層粉質(zhì)壤土，屬微透水性土，平均厚度3.2m，層頂埋深5.40～7.40m，地層連續(xù)；第5層粉質(zhì)壤土，屬微透水性土，平均厚度3.2m，層頂埋深18.0～19.0m，地層連續(xù)。第3層、第5層土均適宜作為隔水層，且第5層防滲透性好于第3層，但第5層埋深大于第3層，防滲措施工程量及投資均較大，故本工程選取第3層粉質(zhì)壤土作為壩基不透水層。

1.3 防滲方案比選

1）防滲方案。方案一：多頭水泥攪拌樁防滲墻，是通過專用攪拌機械將水泥漿灌入地層中，并在灌注過程中上下攪拌，使水泥與土體間發(fā)生水化反應，從而增加土體密實度，形成一道連續(xù)、均勻的防滲墻體，本方案形成防滲體滲透系數(shù)可達1×10-8～10×10-8m/s。

方案二：垂直鋪塑，是采用開溝設備構筑地下連續(xù)溝槽,利用泥漿護壁造槽,同時利用機械或人工垂直將防滲土工膜鋪入溝槽內(nèi),充分利用土工塑膜的良好隔水性，形成一道連續(xù)的防滲結構,用以截斷滲漏通道的一種技術，本方案形成滲透系數(shù)可達1×10-12～10×10-12m/s。

2）方案比較。方案一水泥摻入量按15%計入（每平米摻入量70kg），水泥價格按400元/t計；方案二采用0.5mm厚聚乙烯寬幅膜。經(jīng)測算，方案一綜合單價為116.7元/m2（含現(xiàn)場經(jīng)費、間接費、利潤、稅金等），方案二綜合單價較低為88.9元/m2。

3）方案選定。兩方案均能滿足水庫防滲要求，有效減少滲漏損失，且施工機械簡單、施工安全可靠、成墻效果好、地層適用性好。方案一突出優(yōu)點是無需開挖溝槽，對周圍構筑物無影響；方案二突出優(yōu)點是防滲效果更好、適應變形能力強。經(jīng)綜合考慮，選定方案一。

2 施工工藝及質(zhì)量控制

2.1 主要設計指標

將水泥攪拌樁布置于水庫圍壩內(nèi)坡腳以外5.0m處，樁底深入相對不透水層內(nèi)1m。各段范圍及深度分別是：北壩段，圍壩樁號3+181～5+ 461～0+250，長度2530m，深度6.6m；南壩西段，圍壩樁號1+771～3+181，長度1410m，深度4.6m；東壩段，圍壩樁號0+250～1+771，長度1521m，深度5.6m。

2.2 施工工藝

2.2.1 工藝流程

攪拌機械就位→預攪下沉→噴漿攪拌提升→噴漿復攪下沉→復攪提升到地面→關閉攪拌與輸漿機械→移至下一樁位。

2.2.2 施工關鍵環(huán)節(jié)操作方法

1）對正樁位，調(diào)整鉆機機身，保證鉆桿的垂直度，啟動鉆機下鉆，待攪拌鉆頭接近地面時，啟動空壓機送氣，開始鉆進；2）鉆到設計孔深時，關閉送氣閥門，噴送固化劑漿液；3）確認固化劑漿液已到樁底時，提升攪拌鉆頭；4）提升至設計樁頂標高時，停止噴漿；5）打開送氣閥，關閉送漿閥，攪拌鉆頭提升到樁頂時停止提升，在原位轉動2min，以保證樁頭均勻密實；6）鉆頭再鉆到設計樁底，進行二次攪拌；7）將攪拌鉆頭提出地面，停止主電機、空壓機；8）移動到下一個樁位。

2.2.3 施工過程重點技術措施

1）為保證樁體攪拌均勻，樁機鉆頭應焊接至少6個橫向攪拌刀片，且在每個橫向刀片上焊接1～2個豎向攪拌刀片，豎向攪拌刀片長度大于5cm，寬度不小于2cm。

2）在樁機井架的正面和側面吊掛不小于2kg的垂球，以防止施工時樁機傾斜，導向架的垂直偏差不大于0.3%。

3）為保證各段樁體水泥漿的配合比均勻一致，在水泥漿罐側壁標示水面、水泥漿面位置，并做到“隨拌隨用”，一般一次拌制2～3根樁所需的水泥漿，水泥漿的輸送及噴射作業(yè)應連續(xù)進行。

4）鉆頭鉆至設計深度時，要滯留2～5min，以保證固化劑漿液到達樁底。

5）整個制樁過程一定要保證邊噴漿、邊提升連續(xù)作業(yè)。當空氣濕度大、漿體流動性差、噴氣壓力大、單位樁長噴漿量大時，開通灰罐進氣閥。

6）施工過程中，應經(jīng)常檢查泥漿泵的壓力、漿液流量、鉆機轉速、提升速度及耗漿量等。

2.3 質(zhì)量控制及檢測

1）試樁。正式施工前首先根據(jù)設計要求進行試樁，以確定噴漿壓力、濕噴量、鉆進速度、提升速度等技術參數(shù)。

2）樁位控制。樁機定位偏差控制在±5cm；樁頂高程控制，按設計樁頂高程開挖導槽，用導槽底部高程高出樁頂高程20cm控制樁頂高程，防滲墻施工完畢后，鑿除頂部20cm墻體。

3）噴漿控制。水泥流量、注漿壓力采用人工控制，嚴格控制每桶攪拌桶的水泥用量及液面高度，用水量采取總量控制，并用比重儀隨時檢查水泥漿的比重；土體應充分攪拌，嚴格控制鉆孔下沉、提升速度，使原狀土充分破碎，有利于水泥漿與土均勻拌和；壓漿階段輸漿管道不能堵塞，不允許發(fā)生斷漿現(xiàn)象，全樁須注漿均勻，不發(fā)生土漿夾心層。樁間搭接供漿控制；樁與樁搭接間歇時間不能超過24h，如因特殊原因超過24h，與后續(xù)樁無法搭接時，采用緊靠原樁邊進行局部補樁或注漿措施。

4）成墻檢測。成樁后3d內(nèi)，對墻體進行開挖觀測檢驗，從墻體顏色、尺寸、連續(xù)性、整體性等方面對墻體做出質(zhì)量評定；截滲墻施工完畢14d后，對防滲墻內(nèi)側鄰墻開挖一個長3～5m、寬1m、深2m的檢查坑，對墻體的垂直度、樁體直徑、最小墻體厚度、樁頂高程、防滲效果等指標進行檢測；截滲墻體施工28d后，現(xiàn)場截取整段樁體并分成3段進行樁的無側限抗壓強度試驗，28d的無側限抗壓強度不應小于1.0MPa。

3 結語

多頭深層水泥攪拌樁截滲墻在本工程中的應用，表現(xiàn)出了地質(zhì)適用性好、成墻效果好、施工效率高、造價低，完全達到了設計防滲效果。因此，深層水泥攪拌樁截滲墻對于本地區(qū)防滲施工具有較好的參考意義。

（責任編輯崔春梅）

TV543

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1009-6159（2014）-01-0007-02

2013-10-11

張宇昕（1979—），男，工程師