多頭小直徑防滲墻在航道整治工程中的應用

梁東業(yè)

摘要：以順安河航道整治工程為例，闡述了多頭小直徑水泥土攪拌樁防滲墻在航道整治工程中的應用。通過技術經(jīng)濟比較認為，多頭小直徑水泥土攪拌樁防滲墻具有施工方便、防滲效果好和造價較低等優(yōu)點，可適用于細砂層中。

關鍵詞：多頭小直徑；防滲；航道整治

大力發(fā)展航運是建設交通強國的要求。航道整治工程可大大促進當?shù)氐慕?jīng)濟社會發(fā)展。航道整治工程建設內(nèi)容一般包括航道疏浚工程、護岸工程、防滲工程、航標工程、專項工程等。但航道整治工程的疏浚工程有時挖除了河道底部表面的弱透水層，一定程度上加強了洪水與堤防的聯(lián)系，會對堤防的滲透穩(wěn)定產(chǎn)生不利影響。加之一些堤防本來就比較薄弱，歷史上可能出現(xiàn)過管涌問題。因此，對于堤基含有弱透水層的堤防，在航道整治工程時同步進行堤防防滲處理十分必要。

1 工程概況

順安河航道位于銅陵縣中部，發(fā)源于銅陵縣與青陽縣交界的天門山，流經(jīng)銅陵縣天門鎮(zhèn)、順安鎮(zhèn)、東聯(lián)鄉(xiāng)、西聯(lián)鄉(xiāng)4個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，全長54km，流域面積476平方公里。流域地處溫帶，屬北亞熱帶濕潤性季風氣候區(qū)，四季分明，雨量充沛。航道是20世紀七十年代初水利部門為聯(lián)圩、滅螺、圍墾、泄洪對老河道進行大規(guī)模綜合治理而開挖的一條人工河。河道開挖時未兼顧通航要求，因此航道等級低、通航條件差。1999年至2001年曾對該河進行整治，目前100T級船舶可常年通航，中高水位時可通航300T級船舶，取得了較好的經(jīng)濟效益和社會效益?，F(xiàn)考慮當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展及產(chǎn)業(yè)布局，擬將航道提升為限制性Ⅲ級標準。

整治時航道設計底寬45m，水深3.2m，跨河建筑物凈空尺度要求：單孔雙向通行凈寬60m×凈高10m。設計最高通航水位：12.05m（1985國家高程，下同），設計最低通航水位為1.06m，設計航道邊坡為1：3。航道現(xiàn)狀底高程0.2～1.1m，設計航道底高程-2.14m。

現(xiàn)狀堤頂高程約15.2m，堤防防洪標準為20年一遇，堤防等級為3級。灘地高程約6.0～9.2m。勘探結(jié)果表明，土層分布為素填土、粉質(zhì)粘土、粉砂、細砂、粉質(zhì)粘土等，航道疏浚削除了河底表面的部分弱透水層。根據(jù)調(diào)查，河道在高水位情況下，在地表粘土覆蓋層較薄的堤防背水側(cè)部分地段曾發(fā)生管涌，因此本次航道整治時需對堤防進行防滲處理。

2 地質(zhì)情況

根據(jù)野外鉆探、室內(nèi)試驗和已有資料經(jīng)分析、整理得，在勘探深度范圍內(nèi)揭露的地層主要為人工填土、第四系全新統(tǒng)（Q4）沖積層及第四系更新統(tǒng)（Q3）沖積層?，F(xiàn)將地層性質(zhì)與分布自上而下詳細敘述如下：

①層素填土（Q4ml）：棕紅、褐黃、灰等色，稍濕～濕，中密～密實，為水利部門堤防加固時填筑，不同地段填土的成分不盡相同，堤腳兩側(cè)主要成分為可塑狀態(tài)黏性土混卵石，卵石含量達到40%，堤身主要為硬塑狀態(tài)黏性土。

②層粉質(zhì)黏土（Q4al）：黃灰、褐灰色等，可～軟塑，局部夾薄層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土。

③層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土（Q4al）：灰色、灰黑色，流塑～軟塑狀態(tài)，局部夾可塑狀態(tài)薄層，土質(zhì)較均勻，含腐殖質(zhì)，有異味。

④層粉砂（Q4al）：灰褐色、灰色，飽和，稍密～中密狀態(tài)，局部夾粉土薄層，礦物成分主要為石英、云母。

⑤層細砂（Q4al）：灰色，飽和，稍密～中密狀態(tài)，局部夾薄層流塑淤泥質(zhì)土，礦物成分主要為石英、云母。

⑥層粉質(zhì)黏土（Q4al）：灰黃色，軟塑～可塑狀態(tài)，含鐵錳氧化物，呈透鏡體狀分布。

3 防滲方案的選擇

滲透穩(wěn)定是堤防穩(wěn)定的重要方面。提高堤防滲透穩(wěn)定的方法很多，如土工膜、鋪蓋和各種防滲墻等。防滲墻對于堤防工程是最為有效的防滲處理措施之一[1]。許季軍[2]等提出了確定可靠的防滲依托層厚度、防滲墻體厚度、墻體貫入防滲依托層深度及繞滲寬度等設計參數(shù)的簡化公式。劉川順[3]等研究了垂直防滲墻的布設方案與二元及多元結(jié)構堤基的關系。

垂直防滲的工法有很多，常見的有水泥土攪拌樁防滲墻、垂直鋪塑防滲墻和高壓噴射注漿防滲墻等。現(xiàn)就這3種防滲墻進行技術經(jīng)濟比較。

通過以上技術經(jīng)濟比較，由于多頭小直徑深層攪拌樁防滲墻防滲效果好、造價低且施工方便，故選用多頭小直徑水泥土攪拌樁防滲墻。

4 多頭小直徑水泥土攪拌樁防滲墻設計

水泥土攪拌樁防滲墻采用一次一序施工，設計成墻有效厚度不小于0.24m。鉆孔間距0.32m，樁徑0.4m。墻身28d抗壓強度大于等于0.3MPa，滲透系數(shù)≤i×10-6cm/s（i=1～9）。參考水泥摻入量10%～15%，參考水灰比1：1，應根據(jù)現(xiàn)場試驗結(jié)果對施工參數(shù)做適當調(diào)整。防滲墻設計深度為深入砂層下面的粉質(zhì)粘土層1.0m。

在工程大面積施工前，應在場地附近進行深層攪拌工藝試驗，數(shù)量不少于4根，并成墻，以確定合理的施工技術參數(shù)，主要包括：（1）攪拌樁機鉆進深度、樁底標高，樁頂水泥漿停漿面標高；（2）水泥漿液的水灰比、外加劑的種類；（3）攪拌樁機的轉(zhuǎn)速和提升速度；（4）漿泵的壓力等。

水泥土攪拌樁的質(zhì)量控制應貫穿在施工的全過程，

并在防滲墻上游側(cè)進行開挖檢查，檢查成樁情況，并做現(xiàn)場注水實驗（現(xiàn)場用攪拌樁形成圍井），檢驗墻體滲透系數(shù)。

結(jié)語

（1）當透水層較厚時，對細砂層采用多頭小直徑深層攪拌工法形成半封閉式防滲墻既有較好的防滲效果，又施工方便、造價低廉且沒有完全切斷與地下水的聯(lián)系，是一種較好的防滲工法。

（2）防滲墻成墻厚度、設計滲透系數(shù)和抗壓強度是主要設計指標，也是影響防滲效果的關鍵因素。對于長江沿岸堤防，深攪水泥土防滲墻本身不具備產(chǎn)生滲透破壞的前提條件，因此，深攪水泥土防滲墻質(zhì)量控制標準中，允許比降可以不作為控制性指標。

參考文獻：；

[1]張家發(fā)等，堤防加固工程中防滲墻的防滲效果及應用條件研究，長江科學院院報[J].2001（5）：56～60.

[2] 許季軍，張家發(fā)，程展林.堤防半封閉式防滲墻防滲機理及設計參數(shù)研究[J].人民長江，2001，32（5）：42-43.

[3]劉川順，劉祖德，王長德.沖積地基堤防垂直防滲方案研究[J].巖石力學與工程學報，2002，21（3）：434-438.