水泥土防滲墻在勝利水庫(kù)加固工程中的應(yīng)用

任海民于學(xué)濤玄　鵬

（1.泰安市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，山東泰安 271000；2.泰安市水利和漁業(yè)局，山東泰安 271000）

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水泥土防滲墻在勝利水庫(kù)加固工程中的應(yīng)用

任海民1于學(xué)濤2玄鵬1

（1.泰安市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，山東泰安 271000；2.泰安市水利和漁業(yè)局，山東泰安 271000）

【摘 要】本文主要介紹在勝利水庫(kù)北迎主壩除險(xiǎn)加固工程中，根據(jù)大壩地質(zhì)條件，通過(guò)加固方案比較，選用多頭和單頭小直徑攪拌機(jī)聯(lián)合施工構(gòu)筑水泥土防滲墻的施工工藝，并通過(guò)適宜的施工工序和方法，嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，成功解決了大壩滲流穩(wěn)定問(wèn)題。試驗(yàn)檢測(cè)證明，各項(xiàng)施工技術(shù)指標(biāo)均滿(mǎn)足相關(guān)規(guī)范和設(shè)計(jì)要求，大壩防滲體達(dá)到了設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

【關(guān)鍵詞】小直徑攪拌機(jī)；水泥土防滲墻；質(zhì)量控制重點(diǎn)；應(yīng)用

1 工程概況

勝利水庫(kù)位于黃河流域漕河上游，壩址在泰安市岱岳區(qū)滿(mǎn)莊鎮(zhèn)南留、北留村東，控制流域面積13.8km2。水庫(kù)是1978年在原南留、北留兩座?。?）型和北迎?。?）型水庫(kù)的基礎(chǔ)上擴(kuò)建而成的，現(xiàn)狀總庫(kù)容5483萬(wàn)m3，是一座以灌溉、供水為主的中型水庫(kù)。水庫(kù)主要由大壩、放水洞、引水渠、溢洪道等建筑物組成。自投入運(yùn)行以來(lái)，各建筑物均暴露出比較嚴(yán)重的問(wèn)題，處于帶病運(yùn)行狀態(tài)。2011年10月，經(jīng)水利部大壩安全管理中心核查，核定該壩為三類(lèi)壩。該次除險(xiǎn)加固工程設(shè)計(jì)確定水庫(kù)工程等別為Ⅲ等，大壩、放水洞等主要建筑物級(jí)別為3級(jí)，次要建筑物為4級(jí)。洪水標(biāo)準(zhǔn)采用100年一遇（P=1％）設(shè)計(jì)，1000年一遇（P= 0.1％）校核。設(shè)計(jì)總庫(kù)容5020萬(wàn)m3，興利水位129m，興利庫(kù)容4670萬(wàn)m3，設(shè)計(jì)洪水位128.64m，校核洪水位129m。地震設(shè)計(jì)烈度Ⅵ度。

2 存在問(wèn)題

心墻土料混雜，土質(zhì)均勻性差，組成心墻的壩料主要為壤土，其次為含粗粒壤土。心墻壤土干密度為1.39～1.84g/cm3，壓實(shí)度在73.9％～97.8％之間。室內(nèi)試驗(yàn)滲透系數(shù)為1.08×10-7～8.06×10-4cm/s，現(xiàn)場(chǎng)注水試驗(yàn)滲透系數(shù)為2.78×10-5～1.13×10-3cm/s。心墻頂部為含粗粒壤土透鏡體，土料滲透系數(shù)偏大；心墻土料屬中—高壓縮性，土料壓實(shí)不均，壓實(shí)度較低。高程121.0m以下出現(xiàn)縮孔，容易產(chǎn)生壩體不均勻沉降，從而造成壩體內(nèi)部產(chǎn)生張裂隙，危及大壩安全。

3 工程設(shè)計(jì)方案選擇

針對(duì)工程實(shí)際情況，在選擇加固方案時(shí)，主要對(duì)比了當(dāng)下水庫(kù)加固中比較常用的兩種處理方案：方案一是塑性混凝土防滲墻；方案二是水泥土攪拌樁防滲墻。通過(guò)對(duì)比：?兩種處理方案如按常規(guī)設(shè)計(jì)均能滿(mǎn)足對(duì)壩體防滲的處理要求；?該水庫(kù)壩頂寬度為4m，如若采用方案一，壩頂需加寬4m左右，既改變了壩體下游壩面，又增加了投資，且該方案施工工序多，工序之間銜接難度大，人為因素對(duì)質(zhì)量的影響較大，本身造價(jià)約為320元/m2；?方案二所需施工設(shè)備簡(jiǎn)單，工藝不復(fù)雜，工序之間銜接機(jī)械化程度高且操作簡(jiǎn)便，本身造價(jià)約為150元/m2。綜合多種因素，決定采用方案二。

勝利水庫(kù)北迎主壩（4 +868～5 +559）采用水泥土攪拌樁防滲墻，直徑0.45m，平均墻厚0.392m，最薄處為0.335m。施工樁位偏差不大于30mm，樁位偏移不大于10mm，成樁垂直度不大于0.4％。成樁水泥土強(qiáng)度不小于0.5MPa，滲透系數(shù)不大于1×10-6cm/s。與基巖接觸面應(yīng)增加噴漿量使水泥土盡量與基巖膠合。防滲墻沿心墻軸線布置，最大攪拌深度為23.67m，采用多頭小直徑攪拌法施工。防滲墻與放水洞連接處，對(duì)壩體進(jìn)行高噴灌漿、充填灌漿處理。

4 施工工藝

根據(jù)工程地質(zhì)勘探資料和現(xiàn)場(chǎng)施工條件等綜合分析比較后，確定采用SJ4-550型四頭攪拌機(jī)（施工區(qū)域：5 +447.2～5 +559；4 +868～5 +336.4，深度：3.7～16.5m）和ZGZ-A25單頭深層攪拌機(jī)（施工區(qū)域：5 +336.8～5 +445.6，深度：15.2～24.1m）聯(lián)合施工，通過(guò)四攪二噴法一次成墻，樁機(jī)直徑0.55m，樁距0.4m，一次移位及成墻單元長(zhǎng)度分別為1.6m和0.4m，單元間最小搭接尺寸為0.15m。其施工工藝如下［2］。

4.1 測(cè)量放樣

4.1.1 施工平臺(tái)與高程復(fù)合

平整場(chǎng)地、清除地面障礙物，以形成施工平臺(tái)。進(jìn)行地面高程測(cè)量，標(biāo)記水準(zhǔn)點(diǎn)和測(cè)量點(diǎn)，并將測(cè)量結(jié)果與設(shè)計(jì)文件要求進(jìn)行復(fù)合。施工平臺(tái)高程與設(shè)計(jì)文件要求誤差應(yīng)控制在±15cm內(nèi)。

4.1.2 防滲墻軸線的測(cè)量放樣

按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行防滲墻軸線的測(cè)量放樣，定出基準(zhǔn)線和每一個(gè)樁位。

4.1.3 設(shè)置導(dǎo)流溝

按設(shè)計(jì)防滲墻軸線方向挖一條寬0.5m、深0.8m的導(dǎo)流溝，避免漿液外溢，保證施工場(chǎng)地清潔，而且有利于放樁位控制的輔助線。

4.2 設(shè)備安裝調(diào)試與就位

4.2.1 垂直度校準(zhǔn)

設(shè)備試運(yùn)轉(zhuǎn)成功后，應(yīng)進(jìn)行垂直度較準(zhǔn)，為保證樁體垂直度滿(mǎn)足規(guī)范要求，在主機(jī)上懸掛一吊錘，通過(guò)控制吊錘與鉆桿上、下、左、右距離相等來(lái)控制垂直度，有風(fēng)時(shí)，采用經(jīng)緯儀或全站儀。

4.2.2 確立樁位

SJ4-550型多頭深層攪拌機(jī)與ZGZ-A25型單頭攪拌樁機(jī)均具有獨(dú)立的液壓行走系統(tǒng)，開(kāi)啟液壓行走系統(tǒng)，就位第一樁位。通過(guò)水平標(biāo)尺找正垂直度。拉開(kāi)標(biāo)線和標(biāo)尺，并將其固定在地面，標(biāo)線長(zhǎng)度以不小于10m為宜。

4.3 制漿攪拌與拌和輸送

該工程中水泥漿液制備系統(tǒng)采用LT-D型雙筒立式攪拌機(jī)進(jìn)行，由HBW150型中壓灌漿泵經(jīng)高壓膠管輸送至深層攪拌機(jī)噴漿攪拌。

4.4 預(yù)攪下沉

啟動(dòng)深層攪拌樁機(jī)主動(dòng)電機(jī)，選擇實(shí)驗(yàn)確定的低位檔速，攪拌下沉至設(shè)計(jì)深度。

4.5 噴漿攪拌提升

深層攪拌機(jī)攪拌頭下沉至設(shè)計(jì)深度后，加大供漿量，注漿攪拌30s，然后使攪拌頭在樁底1m范圍內(nèi)上下活動(dòng)一次，待樁口有少量漿液溢出時(shí)，按試驗(yàn)確定的速度噴漿并提升攪拌頭。

4.6 重復(fù)攪拌下沉

按設(shè)計(jì)要求的檔位停漿攪拌下沉至設(shè)計(jì)深度。

4.7 重復(fù)攪拌提升

噴漿攪拌提升達(dá)到設(shè)計(jì)樁頂。

4.8 清洗檢查

每根攪拌樁施工完畢，應(yīng)向集料斗中注入適量清水，開(kāi)啟灰漿泵，清洗并檢查全部管路，直至干凈通暢，并將黏附在攪拌頭的軟土清洗干凈。

4.9 移機(jī)就位搭接

每序成墻移機(jī)行程分別為1.6m或0.4m。設(shè)置長(zhǎng)度標(biāo)尺和標(biāo)線控制移位行程和軸線。

4.10 垂直度周期性校準(zhǔn)

每移機(jī)一次應(yīng)進(jìn)行垂直度找正，即找正液壓臺(tái)車(chē)四水平標(biāo)尺，控制鉆桿垂直度不大于0.4％。

4.11 連續(xù)成墻

重復(fù)上述作業(yè)流程可連續(xù)成墻。

5 施工中注意問(wèn)題

5.1 地質(zhì)復(fù)勘

沿防滲墻軸線布置地質(zhì)復(fù)勘先導(dǎo)孔，先導(dǎo)孔完成后，繪制軸線處地質(zhì)復(fù)勘剖面圖，以校核設(shè)計(jì)圖紙并`對(duì)深度進(jìn)行精確定位，確保樁機(jī)鉆進(jìn)攪拌深度。

5.2 確定現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)參數(shù)

項(xiàng)目開(kāi)工前，必須進(jìn)行水泥土攪拌樁試驗(yàn)樁施工，以檢驗(yàn)機(jī)具性能，確定施工工藝中的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)，如下表所列。

現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)參數(shù)表

5.3 制漿

施工制漿過(guò)程中，所用水泥品種和質(zhì)量必須符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，應(yīng)嚴(yán)格按批復(fù)的水灰比制漿，防止灰漿離析，若停機(jī)4h配置的漿液就不能使用，以確保漿液質(zhì)量。

5.4 預(yù)攪下沉

在攪拌樁第一次預(yù)攪下沉?xí)r，為避免堵管或遇到較硬土層下沉較慢，可適當(dāng)帶漿下鉆，但嚴(yán)禁帶水下鉆。噴漿壓力宜大于0.5MPa，小于1.0MPa。

5.5 樁徑控制

必須采用相應(yīng)規(guī)格的鉆頭，經(jīng)常檢查攪拌頭及鉆頭磨損情況，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)更換或修補(bǔ)，進(jìn)而確保墻體最薄厚度滿(mǎn)足要求。

5.6 樁體完整性

為保證樁體的完整性，應(yīng)首先調(diào)好樁機(jī)下沉及提升速度，嚴(yán)格按照試驗(yàn)參數(shù)確定的速度施工，其次應(yīng)嚴(yán)格控制噴漿和停漿時(shí)間，鉆頭到達(dá)樁底高程后提鉆攪拌到地面，必須保證孔口有翻滾的水泥漿，嚴(yán)禁斷漿事件發(fā)生，如若發(fā)生應(yīng)立即處理，防止斷樁。

5.7 攪拌深度

嚴(yán)格控制攪拌深度，每次攪拌到底部時(shí)，應(yīng)與設(shè)計(jì)及加密斷面進(jìn)行比對(duì)，如采取措施后確實(shí)達(dá)不到設(shè)計(jì)深度，應(yīng)由參建各方會(huì)商處理。

5.8 搭接厚度

為確保樁與樁之間的搭接厚度滿(mǎn)足墻厚的要求，應(yīng)嚴(yán)格控制攪拌機(jī)每次移位的準(zhǔn)確，防止少搭接或漏搭接現(xiàn)象的發(fā)生。

5.9 成樁中斷處理措施

施工過(guò)程中，如遇到特殊情況導(dǎo)致成樁工藝中斷，如能在24h內(nèi)恢復(fù)施工，應(yīng)將攪拌機(jī)下降至停漿點(diǎn)以下0.5m處，待恢復(fù)供漿時(shí)再?lài)姖{鉆攪，以防止出現(xiàn)不連續(xù)樁體。如因故停機(jī)時(shí)間較長(zhǎng)，在24h內(nèi)無(wú)法恢復(fù)，宜先拆卸輸漿管路，妥為清洗，以防止?jié){液硬結(jié)堵管，按冷縫處理方法進(jìn)行處理。

5.10 施工冷縫

施工冷縫處理，施工過(guò)程中因超時(shí)無(wú)法搭接或搭接不良，應(yīng)作為冷縫記錄在案，采取在搭接處補(bǔ)做攪拌樁的措施，確保攪拌樁的施工質(zhì)量。

6 質(zhì)量檢查與檢測(cè)

6.1 開(kāi)挖檢查

在防滲墻體的強(qiáng)度達(dá)到一定值后，建設(shè)、設(shè)計(jì)、檢測(cè)、監(jiān)理及施工等單位進(jìn)行聯(lián)合檢查，對(duì)樁號(hào)5 +500、5 +310兩處防滲墻體進(jìn)行開(kāi)挖檢查，從兩個(gè)探坑開(kāi)挖情況發(fā)現(xiàn)，墻體連續(xù)好、搭接較好、外觀質(zhì)量良好，墻體厚度、樁頭直徑等各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)符合設(shè)計(jì)要求［1］。

6.2 芯樣檢測(cè)

取芯檢測(cè)由山東某測(cè)試中心負(fù)責(zé)，共檢測(cè)10組：試驗(yàn)樁芯樣檢測(cè)4組，抽檢樁芯樣檢測(cè)6組。經(jīng)檢測(cè)，墻體的強(qiáng)度均大于0.8MPa，滲透系數(shù)均小于1×10-6cm/s，符合設(shè)計(jì)要求。

6.3 注水試驗(yàn)檢測(cè)

現(xiàn)場(chǎng)在樁號(hào)4 +900、5 +110和5 +480三處防滲墻頂部布置鉆孔注水試驗(yàn)點(diǎn)，經(jīng)對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行整理計(jì)算，滲透系數(shù)均小于1×10-6cm/s，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

6.4 高密度電法檢測(cè)

山東某測(cè)試中心采用高密度電法（FlashRES64超高密度電法儀）對(duì)防滲墻工程進(jìn)行了全線檢測(cè)，經(jīng)檢測(cè)：水泥土防滲墻墻體在其深度范圍內(nèi)未見(jiàn)明顯電阻異常區(qū)域，連續(xù)性、整體性等各項(xiàng)指標(biāo)均滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

7 結(jié) 語(yǔ)

勝利水庫(kù)大壩除險(xiǎn)加固防滲墻工程施工期為2015年2月26日—6月17日，共完成防滲墻工程量7941.6m2。工程完成后，根據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)及工程加固處理后蓄水運(yùn)行實(shí)際效果現(xiàn)場(chǎng)檢查對(duì)比，防滲效果顯著，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求和實(shí)際的需要，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。■

參考文獻(xiàn)

［1］ DL/T 5425—2009深層攪拌法技術(shù)規(guī)范［S］.北京：中國(guó)水利水電出版社，2009.

［2］ 魯幫勇.多頭小直徑深層攪拌樁在土山水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程中的應(yīng)用［J］.水利建設(shè)與管理，2012（12）：39-42.

Application of cement-soil cut-off wall in Shengli Reservoir Reinforcement Project

REN Haimin1，YU Xuetao2，XUAN Peng1
（1.Tai’an Water Conservancy Survey Design Institute，Tai’an 271000，China；2.Tai’an Water Conservancy and Fisheries Bureau，Tai’an 271000，China）

Abstract:The construction process of jointly constructing cement-soil cut-off wall by multi-head and single-head small diameter blenders is selected in risk removal and reinforcement projectof Shengli Reservoir Beiyingmain dam according to the geological conditions of dam through strengthening plan comparison.Construction quality is strictly controlled through suitable construction procedures and methods.The construction quality is strictly controlled.Dam seepage stability problem is successfully solved.Test results prove that all construction technical indicators can meet relevant specifications and design requirements，and the dam anti-seepage body reaches the design standards.

Key words:small diameter blender；cement-soil cut-offwall；quality control keys；application

DOI：10.16616/j.cnki.11-4446/TV.2016.04.002

中圖分類(lèi)號(hào)：TV543

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號(hào)：1005-4774（2016）04-0005-04