深攪水泥土防滲墻在汾河流域生態(tài)修復(fù)中的應(yīng)用

董維國

（山西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030024）

深攪水泥土防滲墻在汾河流域生態(tài)修復(fù)中的應(yīng)用

董維國

（山西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030024）

介紹了汾河流域生態(tài)修復(fù)工程概況，闡述了深攪水泥土防滲墻的原理、適用條件及在汾河流域生態(tài)修復(fù)工程中的應(yīng)用，分析了該技術(shù)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)和檢測(cè)方法，并就防滲墻強(qiáng)度齡期、施工參數(shù)、外加劑應(yīng)用及質(zhì)量檢驗(yàn)要求提出了相應(yīng)的建議，可為類似工程設(shè)計(jì)提供參考。

深攪水泥土防滲墻；探地雷達(dá)；生態(tài)修復(fù)；汾河流域

1 引言

汾河流域生態(tài)修復(fù)工程以生態(tài)系統(tǒng)自然修復(fù)與保護(hù)為主線，力爭(zhēng)通過5年工程建設(shè)、10年自然修復(fù)，用15年的時(shí)間重現(xiàn)汾河水系大河風(fēng)光，將汾河流域建設(shè)成為全省的生態(tài)長廊、宜居長廊和富民長廊。

汾河中游核心區(qū)干流蓄水閘壩工程為先期實(shí)施項(xiàng)目，該項(xiàng)目干流采用全斷面蓄水，其中，兩側(cè)灘面蓄水高度2.0m，中間主槽蓄水高度根據(jù)其深度分別采用3.5m，4.0m，4.5m和5.0m四種。蓄水閘壩采用可升降的液壓翻板閘，15座翻板閘總長度3876m。閘壩壩基上部主要為級(jí)配不良砂層，具中等透水性；下部主要為低液限粉土層。壩基存在不均勻變形沉降、壩基滲漏、壩頭繞滲、滲透變形、地震液化、壩后沖刷和基坑涌水等工程地質(zhì)問題。

2 深攪水泥土防滲墻

2.1 防滲墻原理

深攪水泥土防滲墻是由水泥土攪拌樁多樁搭接而形成連續(xù)密實(shí)的墻體，是垂直防滲墻中的一種型式。利用深層攪拌樁機(jī)在較軟弱的地層中，邊鉆邊往土層中噴射漿液，同時(shí)鉆頭旋轉(zhuǎn)攪拌，使噴入土層中的漿液與原土充分拌合在一起，形成抗壓強(qiáng)度比天然土強(qiáng)度高得多，并具有整體性、水穩(wěn)定性的樁柱體，樁柱體相互搭接排成一列，形成連續(xù)墻體，作為水利工程堤壩防滲墻。

2.2 適用范圍

深層攪拌法水泥土防滲墻適于淤泥、淤泥質(zhì)土、黏土、粉質(zhì)黏土、粉土、砂土等地質(zhì)條件，尤其對(duì)軟土，可最大限度地利用原土，且攪拌時(shí)無振動(dòng)、無噪音和無污染，可在密集建筑群中進(jìn)行施工，對(duì)周圍原有建筑物影響較小。

深攪水泥土防滲墻一般適用于水頭差小于15m的堤壩或建筑物防滲工程，可置于堤壩壩身、壩基，水閘基礎(chǔ)等部位。

2.3 應(yīng)用實(shí)例

汾河中游核心區(qū)干流蓄水閘壩工程中地基上部主要為級(jí)配不良砂層，具中等透水性；下部主要為低液限粉土層。本工程壩基采用深攪水泥土防滲墻圍封結(jié)構(gòu)壩解決壩基滲漏、滲透變形、地震液化等問題。其結(jié)構(gòu)布置為：壩體段采用圍封處理地基液化，并兼作防滲墻的形式，即垂直河道方向設(shè)2道或3道垂直防滲墻（多軸攪拌水泥土防滲墻）伸入相對(duì)不透水層0.5m，深8～15m；與順河道方向間距6m的深攪水泥土防滲墻形成網(wǎng)格狀圍封結(jié)構(gòu)。

3 主要參數(shù)確定

3.1 防滲墻厚度

深攪水泥土防滲墻厚度取決于防滲水頭差，并應(yīng)考慮施工偏差帶來的影響，可按下式計(jì)算：

式中：S——最小防滲墻厚度，m；

ΔΗ——防滲墻兩側(cè)的水頭差，m；

[J]——設(shè)計(jì)允許坡降，一般取破壞比降的0.33～0.50；

ηj——施工垂直度控制偏差，根據(jù)設(shè)備狀況一般取0.7～0.9。

經(jīng)計(jì)算，深攪水泥土防滲墻最小厚度確定為20cm。

3.2 防滲墻深度

地基處理采用圍封結(jié)構(gòu)為消除地震液化，其防滲墻必須穿透液化土層。根據(jù)地勘資料，本工程防滲墻深度應(yīng)深入相對(duì)不透水層0.5～1.0m，其墻身長度8～15m。

3.3 設(shè)計(jì)參數(shù)

防滲墻主要功能是防滲，因此其滲透性指標(biāo)尤為關(guān)鍵。從堤防工程防滲墻的防滲功能看，防滲墻的滲透系數(shù)越小越好，但防滲墻滲透系數(shù)的降低還受到施工技術(shù)和成本的限制。深攪水泥土防滲墻在用于堤防和水壩時(shí)，滲透系數(shù)一般不大于A×10-6cm/s（1

3.4 褥墊層設(shè)計(jì)

深攪水泥土防滲墻樁頭和底板之間設(shè)置一道柔性墊層，增加地基的均勻性。褥墊層采用碎石墊層。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)碎石墊層碾壓試驗(yàn)并結(jié)合《混凝土面板堆石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》，石料配比采用0.5～1cm石，1～2cm石子，2～4cm石子，按1∶1∶1進(jìn)行摻和，碎石墊層采用手扶振動(dòng)碾碾壓，碾壓遍數(shù)為6遍，孔隙率不大于28%，厚度為0.5m。

3.5 防滲墻樁頭連接設(shè)計(jì)

為保證防滲效果，樁頭采用瀝青水泥砂漿與底板鏈接，瀝青∶水泥∶砂漿配比采用1∶1∶4。

4 深攪水泥土防滲墻檢測(cè)

深攪水泥土防滲墻主控制量檢測(cè)指標(biāo)包括城墻厚度、樁長、樁身連續(xù)性、抗壓強(qiáng)度及滲透系數(shù)等。

4.1 成墻厚度檢測(cè)

檢測(cè)方法：相鄰兩樁檢測(cè)法和平均厚度檢測(cè)法量測(cè)（樁頭開挖進(jìn)行量測(cè)）；評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：不小于0.2m（設(shè)計(jì)有效厚度不小于0.2m）。

4.2 成墻連續(xù)性和樁長檢測(cè)

檢測(cè)方法：無損檢測(cè)（探地雷達(dá)法），探地雷達(dá)技術(shù)是基于地下探測(cè)目標(biāo)與圍巖介質(zhì)間的電性差異為物理基礎(chǔ)，利用發(fā)射天線向地下發(fā)射高頻（106～109Hz）脈沖電磁波，利用地下電磁波傳播路徑，電磁場(chǎng)強(qiáng)度和波形將隨電磁性質(zhì)及幾何形態(tài)變化而變化的規(guī)律，來檢測(cè)判斷所通過介質(zhì)的屬性，達(dá)到確定地下目標(biāo)體的一種探測(cè)方法。該方法探測(cè)效率高，對(duì)場(chǎng)地和目標(biāo)體無損，有較高的分辯率和抗干擾能力。

采用鉆芯法進(jìn)行驗(yàn)證，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)滿足連續(xù)性要求。

4.3 防水滲透系數(shù)檢測(cè)

檢測(cè)方法：鉆芯法、變水頭法；評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：小于A× 10-6cm/s（1

4.4 抗壓強(qiáng)度的檢測(cè)

檢測(cè)方法：鉆芯法、無側(cè)限抗壓；評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：90d齡期不小于0.5MPa。

本工程深攪水泥土防滲墻工程委托南京水利科學(xué)研究院進(jìn)行檢測(cè)，經(jīng)檢測(cè)，以上主控指標(biāo)基本滿足設(shè)計(jì)要求，局部缺陷進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。

5 幾點(diǎn)建議

5.1 防滲墻強(qiáng)度齡期確定

根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》中確定“水泥土強(qiáng)度隨齡期的增長而增大，在齡期超過28d后仍有明顯增長，對(duì)承重?cái)嚢铇度?0d齡期為標(biāo)準(zhǔn)齡期。對(duì)起支擋作用承受水平荷載的攪拌樁，考慮開挖工期影響，可取28d齡期為標(biāo)準(zhǔn)齡期?！北竟こ谭罎B墻主要作用是防止?jié)B透破壞和地震液化，不開挖，應(yīng)取90d為標(biāo)準(zhǔn)齡期。

5.2 施工參數(shù)確定

在施工中水泥摻入量、噴漿壓力、噴漿量、攪拌次數(shù)等參數(shù)，是一個(gè)有機(jī)的統(tǒng)一體，應(yīng)根據(jù)地層情況現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)分別確定。規(guī)范明確說明“當(dāng)噴漿壓力一定時(shí)，噴漿量大的成樁質(zhì)量好；當(dāng)噴漿量一定時(shí)，噴漿壓力大的成樁質(zhì)量好”，提高水泥土攪拌機(jī)配備能力，是保證成樁質(zhì)量的重要條件，因此其最低要求泥漿泵的工作壓力不得小于5.0MPa。

為防止水泥土的不均勻性，原則上在每個(gè)位置每遍攪拌次數(shù)不應(yīng)低于20次，尤其是在淤泥、粉土和黏土層處。

5.3 外加劑應(yīng)用

本工程施工的場(chǎng)地范圍在汾河主河道，地下水位高，深攪水泥土防滲墻施工完成后，40d左右可完整取芯到8m左右，在60d左右可完整取芯到15m。取樣結(jié)果表明，在土體飽和狀態(tài)下，深度越深，深攪水泥土防滲墻凝固越慢。為滿足工期要求，在施工時(shí)可適量摻入早強(qiáng)劑、固化劑等外加劑，有利于滿足工期要求。

5.4 質(zhì)量檢驗(yàn)要求

目前國內(nèi)深攪水泥土防滲墻大多采用國產(chǎn)輕型機(jī)械施工，機(jī)械質(zhì)量控制簡陋，施工質(zhì)量尤為重要，很大程度上取決于機(jī)組人員的素質(zhì)和責(zé)任心。因此，加強(qiáng)全過程的控制，重點(diǎn)為水泥用量、樁長、攪拌頭轉(zhuǎn)數(shù)和提升速度、復(fù)攪次數(shù)和復(fù)攪深度、停漿處理方法等。

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］1004-7042（2016）10-0030-02

董維國（1964-），男，1986年畢業(yè)于清華大學(xué)水利水電工程建筑專業(yè)，高級(jí)工程師。

2016-08-20；

2016-09-27