土石壩防滲工程中水泥土攪拌樁的施工技術(shù)

倪曉軍

摘 要：水泥土攪拌樁是一種利用水泥和基礎(chǔ)土石強(qiáng)制攪拌后制成的具有良好連續(xù)性和整體性的樁體結(jié)構(gòu)。在施工過(guò)程中使用水泥攪拌進(jìn)行防滲施工具有工程造價(jià)低、施工難度小等優(yōu)點(diǎn)，不僅可以起到良好的防滲效果，而且可以作為承載樁使用。本文以實(shí)際工程為例，首先對(duì)水泥攪拌樁的特點(diǎn)進(jìn)行了分析，然后對(duì)土石壩防滲工程中水泥土攪拌樁的施工技術(shù)進(jìn)行了分析和探討。

關(guān)鍵詞：土石壩 防滲工程 水泥攪拌站

1.工程概況

某水庫(kù)主要由泄洪閘、土石壩、溢流壩構(gòu)成，在水庫(kù)的右側(cè)為排水溝。根據(jù)工程地質(zhì)勘測(cè)資料發(fā)現(xiàn)，本工程右岸土石壩所在地區(qū)為重粉質(zhì)沙壤土，土層的承載力和抗?jié)B能力低。根據(jù)本工程的地質(zhì)情況設(shè)計(jì)使用水泥攪拌樁作為承載基礎(chǔ)和防滲基礎(chǔ)。

2.水泥攪拌樁的施工特點(diǎn)

水泥攪拌樁可以使土和樁共同作用，并形成重力式擋墻；使用原位土作為混合料，不需要進(jìn)行原材料的開(kāi)采，可以節(jié)省大量的資源；可以根據(jù)土質(zhì)情況選擇水泥漿、泥粉、石灰和粉煤灰作為加固材料。水泥攪拌樁施工具有噪音小、震動(dòng)小等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)施工環(huán)節(jié)影響比較?。皇┕こ杀镜?、施工速度快；可以根據(jù)工程實(shí)際情況布置成任意形式，可以滿足不同施工的要求，如圖1所示。

3.水泥土攪拌樁布設(shè)要點(diǎn)

3.1測(cè)量、放樣

嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙，借助全站儀完成施工軸線的定位、測(cè)量和放線，顯著標(biāo)記鉆孔的位置，并精確測(cè)量和記錄每次鉆孔方位。

3.2場(chǎng)地平整和樁機(jī)到位

樁機(jī)到位前需調(diào)平設(shè)備運(yùn)行范圍內(nèi)的場(chǎng)地，進(jìn)而保障機(jī)身處于平整狀態(tài)；鉆機(jī)到位后利用水平尺進(jìn)行水平校準(zhǔn)，確保機(jī)身水平；借助鉆架懸掛垂線球的方式來(lái)把控鉆桿和機(jī)架的垂直性，控制垂直度偏差不超過(guò)1%；鉆頭需對(duì)位校準(zhǔn)，控制成樁后樁位偏差在5cm范圍內(nèi)。

3.3布設(shè)攪拌樁

本項(xiàng)目中右岸土石壩底層的持力層主要是泥巖或砂質(zhì)粘土層，復(fù)合基礎(chǔ)承載力低于150kPa，項(xiàng)目施工時(shí)需在垂直于結(jié)合面的方向上于壩頂建設(shè)一道水泥土攪拌樁實(shí)現(xiàn)大壩的防滲。防滲參數(shù)范圍：攪拌孔以單排兩序孔為主，施工軸線位于壩軸線上游1m處，樁徑為45cm，樁心距為33.33cm，施工范圍是由右岸土石壩樁號(hào)DR0+000～DR0+080，共計(jì)80m長(zhǎng)，鉆孔深度范圍上到EL.35.0m，下到EL.170m。攪拌樁需貫穿壩體回填層，樁端深入砂質(zhì)或泥巖粘土層厚度不低于1.00 m，樁長(zhǎng)約9～17m，合計(jì)240根。

3.4水泥的摻量

采用普通的硅酸鹽水泥作為攪拌樁固化劑，水泥型號(hào)為42.5MPa水泥，水灰比把控在0.50～0.55，墻體滲透系數(shù)不超出i×10-6cm/s。

3.5水泥土攪拌樁的施工要點(diǎn)

（1）材料、施工工序

水泥土攪拌樁的材料為42.50 MPa的普通硅酸鹽水泥，結(jié)合工程實(shí)際施工地質(zhì)情況，借助現(xiàn)場(chǎng)室內(nèi)試驗(yàn)明確最佳的水泥用量、水灰比及最合適的外加劑，控制樁體滲透系數(shù)不低于i×10-6cm/s，水泥摻入比為10%～12%。

施工工序?yàn)椋恒@孔定位→攪拌下沉→注漿攪拌提升→重復(fù)攪拌下沉→二次提升攪拌。

（2）漿液的制備

漿液制備時(shí)，控制最佳水泥摻量為15%，攪拌均勻且充分。水泥漿拌和分2次進(jìn)行，分別為攪拌桶中攪拌和攪拌池中攪拌，盡可能保證漿液的均勻。為方便把控制漿過(guò)程，15%水泥摻量可轉(zhuǎn)換為1.76g/cm3的水泥漿比重，每完成一次制漿均需采用比重計(jì)對(duì)漿液比重進(jìn)行測(cè)量，滿足設(shè)計(jì)需求時(shí)才可進(jìn)行打漿操作，漿液大于2h后需舍棄。

（3）樁機(jī)就位

平整機(jī)設(shè)備在場(chǎng)地內(nèi)進(jìn)行行走時(shí)，要確保機(jī)身鋪墊的平整性，鉆機(jī)就位后要對(duì)其水平狀態(tài)進(jìn)行校正，鉆桿要保持垂直，并利用垂球懸掛到鉆架上對(duì)機(jī)架的垂直度進(jìn)行控制。鉆機(jī)垂直度誤差不能超過(guò)1%。成樁后樁位的誤差要低于5cm。

（4）施工技術(shù)要點(diǎn)

為確保樁體結(jié)構(gòu)的水泥量滿足設(shè)計(jì)需求，需嚴(yán)格依照實(shí)驗(yàn)確定的水灰比制作漿液，并合理把控制漿速度；鉆孔前需清潔場(chǎng)地障礙，避免機(jī)械不穩(wěn)定，同時(shí)需進(jìn)行樁機(jī)的調(diào)試，確保其運(yùn)行正常，保證輸漿管和注漿管通暢；攪拌樁施工時(shí)，需認(rèn)真記錄施工的各項(xiàng)參數(shù)，包括施工日期、樁位、鉆孔時(shí)間、水灰比、提升速度、注漿時(shí)間、施工結(jié)束時(shí)間等；攪拌樁設(shè)備在成樁時(shí)最初2次提升速度為2.00～3.00min/m，選用流量計(jì)把控輸漿速率，保持注漿泵出口壓力為0.40～0.60MPa。

（5）攪拌樁的搭接

樁和樁搭接空余周期不超過(guò)1d，若特殊情況下大于1d。需在最后1根樁上孔鉆預(yù)留榫頭，便于后續(xù)樁的搭接；若樁和樁搭接間隔時(shí)間太久，第2根樁不能進(jìn)行搭接時(shí)，需獲得設(shè)計(jì)方、建設(shè)方和監(jiān)理部門(mén)的同意后，以局部補(bǔ)樁或注漿的方式進(jìn)行處理；樁的搭接施工需嚴(yán)格依照《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》進(jìn)行。

（6）施工質(zhì)量把控

①做好現(xiàn)場(chǎng)管理工作，項(xiàng)目部需向監(jiān)理部提交有針對(duì)性、完善的施工現(xiàn)場(chǎng)管理方案和專(zhuān)項(xiàng)施工措施。實(shí)際開(kāi)工前前期需針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工人員組織開(kāi)展專(zhuān)業(yè)的技術(shù)培訓(xùn)，并進(jìn)行施工技術(shù)交底，聘請(qǐng)不低于2名的專(zhuān)業(yè)工程技術(shù)員輪流開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)指導(dǎo)，技術(shù)員需非常清楚攪拌樁施工流程和土石壩加固技術(shù)。

②合理把控樁體的強(qiáng)度和均勻性，由于水泥土攪拌樁選用固結(jié)劑為水泥，故為保障樁體強(qiáng)度需嚴(yán)格控制水泥摻量。施工過(guò)程中，項(xiàng)目部需派遣不少于2名的專(zhuān)業(yè)人員對(duì)施工過(guò)程參數(shù)進(jìn)行如實(shí)記錄，其中包括制漿時(shí)水泥摻入量、施工樁號(hào)、攪拌速率、噴漿度量、首鉆鉆入和提升速度，復(fù)鉆鉆入和提升速度等。一旦參數(shù)超出設(shè)計(jì)值，需馬上報(bào)告施工技術(shù)員和操作人員進(jìn)行修正。

（7）鉆芯取樣

施工后采用鉆芯檢測(cè)后滲透系數(shù)為4.32×10-6cm/s，低于5×10-6cm/s的設(shè)計(jì)值。經(jīng)過(guò)檢測(cè)樁基承載力滿足設(shè)計(jì)值。

3.6水泥土攪拌樁施工的注意事項(xiàng)

（1）樁機(jī)設(shè)備到位后需馬上進(jìn)行穩(wěn)定性加固和調(diào)平，確保鉆機(jī)鉆桿在規(guī)定的垂直度范圍內(nèi)，攪拌樁施工時(shí)需認(rèn)真記錄鉆孔情況，定期對(duì)水泥標(biāo)號(hào)、樁體外觀質(zhì)量、水灰比、噴漿速率、鉆速、孔深，以及攪拌時(shí)間、提升速度等指標(biāo)進(jìn)行測(cè)量。

（2）攪拌樁施工設(shè)備需配備自動(dòng)檢測(cè)鉆機(jī)鉆孔深度的裝置，以及檢測(cè)水泥噴漿壓力和速度的儀器，施工前需反復(fù)校驗(yàn)鉆孔、制漿及噴漿等設(shè)備，施工過(guò)程中要不定期進(jìn)行檢修。

（3）為確保成樁的防滲質(zhì)量，攪拌樁施工過(guò)程需連續(xù)進(jìn)行，控制樁機(jī)鉆入和提升速度均勻不變，若特殊狀態(tài)需中斷噴漿過(guò)程，需嚴(yán)格依照設(shè)計(jì)需求開(kāi)展反復(fù)鉆孔和噴漿拌和，鉆機(jī)重復(fù)鉆孔深度需超過(guò)中斷噴漿點(diǎn)，且不低于1m，待噴漿系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)后，按照設(shè)計(jì)的提升速度進(jìn)行噴漿提速和攪拌。

（4）做好施工環(huán)保和安全工作，現(xiàn)代施工時(shí)需保證施工環(huán)境和施工安全，由于本工程受交通制約很小，大多數(shù)可進(jìn)行隔離施工；若工程距居民區(qū)很近或需要交通配合，可借助消塵技術(shù)和隔音板進(jìn)行施工場(chǎng)地處理，降低施工對(duì)周?chē)h(huán)境造成的污染及給居民帶來(lái)的干擾。

4.試驗(yàn)測(cè)試

4.1測(cè)試范圍和內(nèi)容

本次測(cè)試范圍主要是右岸土石壩水泥土攪拌樁防滲項(xiàng)目，測(cè)試內(nèi)容包括防滲墻的墻體連貫性、勻稱性及滲透系數(shù)等，主要方法有開(kāi)挖檢查法、探地雷達(dá)法及注水實(shí)驗(yàn)法等。

4.2測(cè)試結(jié)果

此次對(duì)水泥土攪拌施工完成的塑性水泥土防滲墻項(xiàng)目的測(cè)試結(jié)果顯示：探地雷達(dá)法測(cè)試時(shí)，圖像展現(xiàn)的穩(wěn)定性非常好，無(wú)顯著異常區(qū)域，由此判定防滲墻體的連續(xù)性很好；注水試驗(yàn)共選用了10孔20段，測(cè)得范圍為2.08×10-6～2.60×10-6cm/s，結(jié)果均符合設(shè)計(jì)需求；隨機(jī)開(kāi)挖顯示，防滲墻墻體的密實(shí)性非常高，無(wú)夾泥和分縫情況。

5.結(jié)論

綜上所述，本文以實(shí)際工程為例，對(duì)土石壩防滲工程施工中水泥土攪拌樁的應(yīng)用進(jìn)行了分析，施工后水泥攪拌樁防滲墻體均勻性良好，樁位偏差保持在設(shè)計(jì)要求范圍值內(nèi)。無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求，防滲效果良好，發(fā)揮了承載樁和防滲的雙重作用。

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