深層攪拌與高噴灌漿組合截滲技術在堤防工程的應用

傅 敏

(江西省撫州市水電勘測設計院，江西撫州344000)

0 引言

從深層攪拌技術與高噴灌漿技術的特點來看，兩種技術存在結合的可能。

兩種技術的原理都是將水泥漿與原土進行混合以后形成水泥土固結體，不同的是攪拌的方式存在差異。

深層攪拌技術在攪拌方法上采用的是機械攪拌，高噴灌漿技術在攪拌方法上采用的是噴射高壓液流攪拌。

不管是何種攪拌方式，其所形成的水泥土固結體的性質是類似的，都能夠形成一個完整的、連續(xù)的整體［1］。

所以，深層攪拌技術與高噴灌漿技術在結合應用，從技術層面上來講是可以實現的。

根據以上認識，將兩種技術結合在一起應用于實際工程中，降低了工程造價，發(fā)揮了兩種技術各自的優(yōu)勢，使工程的整體效果得以實現。因為兩種技術大規(guī)模結合用于實踐在國內還不多，所以在施工前，需要進行大量的試驗研究，通過試驗結果顯示，工程效果比較理想［2］。

文章以某河流防洪堤一期工程為例，對兩種技術結合應用的效果進行分析。

1 深層攪拌與高噴灌漿技術的原理

與用于堤防工程防滲的其它技術相比，深層攪拌技術具有工程效果好、造價低的特點，在黃河、長江、松花江、淮河等流域中已經得到了比較廣泛的應用。

在本文所研究的某河流防洪堤一期工程中，深層攪拌技術的應用也標志著該技術在該河流域正式開始應用［3］。

深層攪拌技術與高噴灌漿技術的結合，首先是在某一段施工區(qū)域進行深層攪拌施工，然后在相鄰的一段進行高噴灌漿施工，并且使兩段施工區(qū)域良好的進行銜接。

將兩種施工技術有機的結合起來，也能夠保證堤防工程形成一個有一定強度的、穩(wěn)定的、整體的、不透水的水泥防滲墻。

2 工程概況

某河流域堤防工程施工段位于廣西地區(qū)，防洪堤沿著河流左岸布置，全長3.57 km。工程設計中，防洪墻全部采用鋼筋混凝土結構，主要的建筑物類型包括主提工程、護岸工程、堤后集水渠及排澇泵站等［4］。

為了折減滲壓水頭，預防堤基土在擋洪期間，由于承壓水壓力過大，發(fā)生滲透破壞，設計在堤底部前1 m距離建造防滲墻。防滲墻施工工期為1 a，總面積達到4.2萬m2。

工程所在地的地質類型為第四系人工堆積層、殘積層及沖擊層，地質情況比較復雜，因此在施工中要先進行導孔勘察，最終確定防滲墻所要穿過的地質結構分別為:

1)人工填土層:土質類型主要是雜填土，成分復雜，結構松散，由生活垃圾及建筑垃圾等構成，其中夾雜著船舶拋棄物、碎磚瓦塊等，在局部地區(qū)還包含素填土、砌石及拋填塊石等［5］。

2)沙壤土:主要由粉細砂及粉黏粒構成，局部夾雜黏壤土。

3)壤土:主要由黏粉粒構成，少量還有粉細砂。

4)泥沙層。主要由粉黏粒及粉細砂構成。

3 施工方案設計

在原來的設計方案中，防滲墻的上半段采用深層攪拌技術，下半段采用振動沉模板成墻技術。但是經過到施工現場勘查以后發(fā)現，由于下半段的地下障礙物比較多，包含木樁、條石及碎磚瓦等，如果采用振動沉模板成墻技術，那么下半段防滲墻的施工難度非常大［6］。

所以臨時對原有施工方案進行了調整，將振動沉模板成墻技術改為深層攪拌技術與高噴灌漿技術集合的施工方案，并給出以下理由:

1)從施工經濟性與可靠性方面來看，深層攪拌技術都沒有問題。

但是由于該施工地段部分區(qū)段地質條件比較復雜，深層攪拌技術無法實施。

2)高噴灌漿技術針對復雜地質條件下的施工是沒有問題的，但是其成本過高。

3)深層攪拌技術和高噴灌漿技術相結合的施工方案，在施工中，能用深層攪拌技術的地方必須用深層攪拌技術，不能用的地方采用高噴灌漿技術，保證施工的經濟性。

4)在以往深層攪拌技術的應用中，遇到礫石地層、堅硬的卵石地層或者要經過高壓線等特殊地段時，有選擇高噴灌漿技術進行銜接的經驗，而且取得了不錯的效果，只不過施工的規(guī)模比較小［7］。

從兩種方案造價對比來看，單獨采用高噴灌漿技術的成本比單獨采用深層攪拌技術的成本高出10%左右，工程總投資相應增加5%左右，采用兩種技術相結合的方法能夠有效的降低工程成本及投資。

根據施工現場的實際地質情況以及施工方案改進建議，經過反復討論，最終決定采用兩種技術結合的施工方案。

4 防滲墻施工

防滲墻施工內容包括以下2個方面:施工參數的確定和防滲墻施工。

4.1 施工參數的確定

為了對深層攪拌的施工參數進行確定，在施工之前，首先進行了生產性的試驗，試驗選擇3種水灰比，分別為1.2∶1、1.5∶1、1.7∶1，深層攪拌樁位于 0+786附近，樁徑320 mm，深度12 m，城墻長度為6.75 m。

經過7 d以后進行開挖檢查，并進行室內實驗，根據室內實驗結果與現場檢查結果進行對比分析，最終確定深層攪拌技術施工技術的各項參數分別為:水泥摻入比≥12%;水灰比選擇1.7∶1;防滲墻墻體厚度控制在220～300 mm;墻體抗壓強度＞0.5 MPa;滲透系數 ＜1.0×10-7cm/s。

采用高壓噴射灌漿技術，也要進行試驗，試驗水灰比選擇1∶1，在1+096附近做一個5 m深旋噴單樁和一個圍井(1.5 m×1.6 m×14 m)。

7 d以后進行開挖檢查，并進行注水試驗與室內實驗，將注水試驗與室內實驗結果與工程實際情況結合分析以后，確定采用高噴灌漿技術的各項施工參數分別為:水壓力35～40 MPa;水流量75 L/min;氣壓力0.5～0.7 MPa;氣流量0.8～1.5 m3/min;水灰比1:1;孔距:旋噴1.0 m，擺噴1.5 m;擺噴擺角25°;提升速度:旋噴 8 ～10 cm/min，擺噴 8 ～12 cm/min;墻體厚度 ＞120 mm;抗 壓 強 度 ＞2.0 MPa;滲透系數≥4.0×10-7cm/s。

4.2 防滲墻施工

因為工期短，所以施工采用分段施工方法，投入5套設備同時進行。

深層攪拌技術采用樁機、制漿機、輸漿泵3臺設備，共3套;高噴灌漿技術采用高噴臺車、回轉式鉆機、高壓水泵、灌漿泵、空壓機及制漿機6臺設備，共2套。

因為施工地段地質條件復雜，首先應該通過導孔對地下障礙分布情況進行探明，以此來確定兩種技術分別使用的范圍，然后制定出整體施工方案以及兩種技術組合施工的方案。組合施工可分2種情況:①兩種技術施工水平方面結合;②兩種技術施工垂直方向結合。

4.2.1 水平方向結合

所謂水平方向結合，就是兩種施工技術在同一軸線上，軸線的兩側分別采用深層攪拌防滲墻和高噴灌漿防滲墻［8］。

施工方法:先進行深層攪拌技術施工，并將施工起點與終點的標記做好，如圖1所示。在需要采用高噴灌漿技術的區(qū)段布置高噴孔位，采用擺噴施工方法:在兩種技術施工銜接的部位鉆孔，用旋噴方法進行銜接。

圖1 深層攪拌施工成墻效果圖

4.2.2 垂直方向結合

在上層采用深層攪拌技術，此時要注意深層攪拌防滲墻的底部高程盡可能的保持一致，這樣方便高噴灌漿防滲墻的銜接。

然后進行高噴灌漿孔位布置，孔位盡可能的靠近深層攪拌防滲墻軸線，通常距離深層攪拌防滲墻軸線的距離不超過樁徑的一半。

最后進行高噴灌漿防滲墻施工，從底部開始擺噴，提升到深層攪拌防滲墻底部時，改為旋噴，在旋噴上提達到1m以后停止，將噴漿口提升到地面，成墻效果如圖2所示。

圖2 高噴灌漿施工成墻效果圖

5 墻體質量檢查

5.1 開挖檢查

分別進行探坑開挖與探井深度開挖，從開挖檢查的結果來看，不管是深層攪拌防滲墻還是高噴灌漿防滲墻，銜接部位的界限比較明顯，而且銜接情況良好。

尤其是墻體中的碎磚瓦塊的膠結效果也比較理想，墻體的連續(xù)性較好，厚度也滿足設計要求。

5.2 取樣進行室內實驗

在墻體不同高度上分別進行鉆孔取芯，對芯樣進行室內抗壓試驗、抗?jié)B試驗，通過試驗結果可知，深層攪拌防滲墻的抗壓強度為0.7～2.5 MPa，滲透系數為1.03×10-7～9.64×10-7cm/s;高噴灌漿防滲墻的抗壓強度為2.33～6.0 MPa，滲透系數為4.0×10-7～7.0×10-7cm/s，從這一結果可以看出，兩種墻體的抗壓、抗?jié)B指標均達到設計要求。

6 結語

對于地質條件較為復雜的地區(qū)，在堤防工程中采用技術組合方法進行施工是一種新的常識，在某河流域堤防工程施工中，采用深層攪拌技術與高噴灌漿技術結合的方法，提高的施工速度，降低了成本，施工效果也達到設計的要求，效益顯著，這是單一的施工方法所不能達到的。

［1］熊元鑫.淺談深層攪拌水泥土防滲墻在堤防工程中的應用［J］.科學之友，2011(1).

［2］周英雄，袁曉峰，付忠正.深層攪拌樁結合高壓噴射灌漿在堤防防滲處理中的應用［J］.江西水利科技，2012，38(04):282-283.

［3］張國峰，李健康.垂直鋪塑截滲技術在渭河治理工程中的應用［J］.水利規(guī)劃與設計，2005(02):76-79.

［4］連承峰，王立權，王軍.深層攪拌樁截滲技術在堤防基礎處理中的應用［J］.黑龍江水專學報，2000，27(03):68-69.

［5］胡超，陳兆霞，孫道玉.多頭小直徑深層攪拌截滲技術與高噴技術的組合在梧州河東堤工程的應用［J］.地質裝備，2005，6(03):28-30.

［6］徐林波，宮學坤.漳衛(wèi)新河治理工程中多頭小直徑深層攪拌截滲技術的應用［J］.海河水利，2001(02):25.

［7］陳黎.高壓噴射灌漿和深層攪拌法在止水帷幕中的應用研究［J］.江西建材，2014(07):51.

［8］盧廷仁，都吉慶，劉長高，劉慶連.水泥土截滲墻技術在水庫除險加固中的應用［J］.東北水利水電，2007，25(05):21-22.