多頭小直徑深層攪拌樁防滲墻在水庫大壩防滲工程中的應(yīng)用

袁翠平 劉小剛 沈 昊

（1.南京市水利規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司，江蘇 南京 210012；2.南京市水利建筑工程總公司一公司，江蘇 南京 210012）

1 工程概況

臥龍山水庫屬中型水庫，位于南京市溧水縣北部低山丘陵區(qū)秦淮河支流二干河中游。水庫主要建筑物有：主壩一座、灌溉輸水涵洞一座和泄洪閘一座。

2009年水庫大壩實(shí)施除險(xiǎn)加固，根據(jù)勘察資料及水庫運(yùn)行情況，壩體亟需防滲處理。從技術(shù)可行、施工方便、經(jīng)濟(jì)合理的角度分析，對大壩位于樁號K0+007～K0+246范圍采取多頭小直徑深層攪拌樁水泥土防滲墻的防滲方案。具體設(shè)計(jì)為：墻體厚度0.30 m，成墻深度 7.20～13.20 m，墻體深入壩基土內(nèi)不小于1.0 m。

2 壩體防滲處理技術(shù)要求

2.1 施工技術(shù)要求

（1）固化劑。主劑采用不低于42.5級普通硅酸鹽水泥或礦渣水泥，水泥摻入量（占天然土重的百分比）為15%。

（2）水灰比。根據(jù)地質(zhì)報(bào)告反映的土層性質(zhì)、土的孔隙率、孔洞裂隙情況、土層含水量及室內(nèi)試驗(yàn)數(shù)據(jù)確定水灰比采用0.5～2.0。

（3）樁頭直徑。20 cm，兩鉆孔中心距45 cm。

（4）搭接。設(shè)計(jì)要求的樁與樁之間搭接長度應(yīng)不小于50 mm，隨墻深增加相應(yīng)增加搭接長度。

（5）垂直度。施工前應(yīng)使樁機(jī)水平，使鉆桿保持垂直，垂直度誤差不大于1/300。

2.2 技術(shù)指標(biāo)要求

（1）單軸抗壓強(qiáng)度大于1.0 MPa；

（2）滲透系數(shù)k小于A×10-6cm/s（A=1～9）；

（3）滲透破壞比降大于45。

3 截滲墻質(zhì)量檢測

3.1 探坑位置

防滲墻墻體施工28 d后，在樁號K0+120和K0+180處截滲墻背水側(cè)開挖2個(gè)探坑。

3.2 墻體外觀質(zhì)量檢測

截滲墻施工中樁體材料攪拌的均勻性和各樁體間搭接厚度是影響截滲墻質(zhì)量的關(guān)鍵所在。為此，現(xiàn)場采用開挖探坑對截滲墻外觀質(zhì)量進(jìn)行描述，開挖后截滲墻外觀質(zhì)量敘述如下：

（1）樁號K0+120探坑。探坑長度5.20 m，深度2.1 m，經(jīng)對墻體觀察，水泥土截滲墻攪拌均勻并連續(xù)，樁體間連接性較好，截滲墻較為平順，未發(fā)現(xiàn)墻體有蜂窩和孔洞等質(zhì)量缺陷。

（2）樁號K0+180探坑。探坑長度5.0 m，深度2.3 m，經(jīng)對墻體觀察，該探坑水泥土截滲墻攪拌均勻且連續(xù)，樁體間搭接較好，截滲墻表面較為平順，未發(fā)現(xiàn)施工質(zhì)量缺陷。

3.3 墻體外觀質(zhì)量評價(jià)

從兩個(gè)探坑開挖情況可知，每個(gè)探坑墻體均攪拌均勻且連續(xù)，樁體間搭接較好，墻體表面平順，未發(fā)現(xiàn)孔洞、蜂窩和松散等工程質(zhì)量缺陷。

4 墻體最小厚度

4.1 墻體最小厚度檢測

水泥土攪拌樁截滲墻是由多樁體搭接組成，要求樁與樁之間有一定的搭接厚度。由于截滲墻最小厚度沿深度方向無法直接測試，即使在截滲墻兩側(cè)開挖試坑，也不易檢測其厚度。本次通過在一側(cè)開挖探坑，根據(jù)樁徑是定值的特點(diǎn)，采用測量樁體間樁心距計(jì)算其截滲墻最小厚度的方法。

水泥土墻體最小厚度檢測結(jié)果：通過現(xiàn)場對2個(gè)探坑墻體最小厚度檢測，經(jīng)計(jì)算水泥土截滲墻最小厚度（由于檢測結(jié)果詳表占用篇幅較大，文章中不列入）為：樁號K0+120探坑兩樁間最小厚度平均值為32.9 cm，最小厚度為31.3 cm；樁號K0+180探坑最小厚度平均值為31.7 cm，最小厚度為30.0 cm。

4.2 墻體最小厚度檢測結(jié)果分析

墻體平均最小厚度均滿足設(shè)計(jì)值要求的30.0 cm，每個(gè)樁間檢測最小厚度的最小值也滿足設(shè)計(jì)要求，所有測點(diǎn)均達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

5 水泥土截滲墻室內(nèi)滲透性試驗(yàn)

分別對樁號 K0+040、K0+120、K0+125、K0+180和 K0+185水泥土試樣進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，試驗(yàn)成果統(tǒng)計(jì)列于表1中。

樁號 K0+040、K0+120、K0+125、K0+180、和K0+185水泥土截滲墻墻體試塊測得各組滲透系數(shù)在1.57E-07～7.45E-07 cm/s之間，均滿足設(shè)計(jì)要求的 k＜1E-06 cm/s。

6 水泥土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)

水泥土單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，是測定在無側(cè)向約束條件下，抵抗軸向壓力的極限強(qiáng)度σmax，即qu。試驗(yàn)方法：將人工按配合比制備并經(jīng)養(yǎng)護(hù)達(dá)到齡期試樣或現(xiàn)場取樣切削加工后水泥土試樣置于試驗(yàn)機(jī)壓板中間，以每分鐘軸向應(yīng)變1%速率施加壓力，按軸向應(yīng)變1‰測記一次測力計(jì)讀數(shù)，直至試樣破壞。

6.1 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度成果

室內(nèi)無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)成果列于表2中。

6.2 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)分析意見

樁號 K0+040、K0+120、K0+125、K0+180和K0+185五個(gè)樁號無側(cè)限抗壓強(qiáng)度平均值分別為：2.45 MPa、4.19 MPa、2.99 MPa、2.36 MPa 和 3.33 MPa，滿足設(shè)計(jì)要求。

7 水庫大壩防滲效果分析

7.1 滲流監(jiān)測

根據(jù)《土石壩安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》，壩體滲流監(jiān)測設(shè)2個(gè)橫斷面，共設(shè)6個(gè)測點(diǎn)，每個(gè)橫斷面鉆孔埋設(shè)3根測壓管，每根管內(nèi)設(shè)滲壓計(jì)，通過每個(gè)斷面管內(nèi)壓力分布確定大壩浸潤線位置。工程運(yùn)行后，某段時(shí)間測壓管觀測數(shù)據(jù)見表3。

從水庫的監(jiān)測資料分析，水庫水位在18.33～18.34 m時(shí)，防滲墻前后水位差0.46～0.66 m。防滲墻截滲效果明顯，說明壩體防滲墻已經(jīng)發(fā)揮作用，達(dá)到了預(yù)期效果。

表1 墻體水泥土試樣室內(nèi)滲透試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)表

表2 墻體水泥土試樣無側(cè)限抗壓強(qiáng)度成果表

表3 壩體測壓管觀測數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

7.2 加固前后現(xiàn)場檢查對比

加固前，水庫在高水位期背水坡平臺有滲漏現(xiàn)象，表現(xiàn)為多處濕潤區(qū)。加固后，同樣水位工況下，背水坡平臺原濕潤區(qū)滲漏現(xiàn)象消失。

8 結(jié)論

經(jīng)檢測，臥龍山水庫大壩防滲墻體攪拌均勻，樁體連接較好，墻體較為平順，墻體最小厚度滿足設(shè)計(jì)要求。防滲墻試塊室內(nèi)試驗(yàn)滲透系數(shù)及無側(cè)限抗壓強(qiáng)度達(dá)到技術(shù)指標(biāo)要求。根據(jù)滲流監(jiān)測和現(xiàn)場檢查對比，防滲墻已發(fā)揮較好的防滲效果。

多頭小直徑深層攪拌樁防滲墻具有施工難度小、工程造價(jià)經(jīng)濟(jì)，且防滲效果明顯的優(yōu)點(diǎn)，其在臥龍山水庫大壩防滲工程中的成功應(yīng)用對其他類似工程的加固設(shè)計(jì)有很好的借鑒作用。

［1］SL274-2001碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［2］白永軍，吳土寧，王洪恩，等.土石壩加固［M］.北京：水利電力出版社，1992.

［3］JGJ 79-2012建筑地基處理技術(shù)規(guī)范［S］.