水泥土地連墻工程應用中的幾點思考

【摘要】在水利工程建設地基防滲工程中，普遍選擇經(jīng)濟適用性的施工工藝，水泥土地連墻施工工藝簡單、施工場地要求低、施工成本少，是個很好的選項。本人對在實際工程應用中，經(jīng)常有些思考，與大家商榷。

【關鍵詞】水利工程；水泥土；地連墻；應用

1、前言

水泥土地連墻在水利工程中的大量應用，尤其是在地基防滲工程中的應用，是較近一段時期才相對多起來，在實踐應用時經(jīng)常有些誤區(qū)，給參建各方造成困惑，本文就水泥土地連墻在某工程中的應用及其成果進行陳述，并對工程施工中的一些思考與大家進行商榷。

2、工程介紹

2.1工程概述

國內(nèi)某新建工程，主要任務是防洪、河道蓄水、游船通行，以及為兩岸景觀建設搭建平臺。

工程建設內(nèi)容包括：河道拓寬并新建堤防和加固堤防；主槽護岸；壅水閘壩及船閘2座；灘岸防護、二級平臺填筑及地連墻均約24km；兩岸新建排污暗涵約24km；風峪河、許坦渠入汾口治理；其他配套設施建設。

工程地基防滲主要由水泥土地連墻承擔，水泥土地連墻最大孔深18.0m，防滲面積約17.0萬m2。

水泥土地連墻設計指標：

⑴有效墻厚不小于20cm；

⑵滲透系數(shù)：K≤A×10-6cm/s（1

⑶抗壓強度：≥0.5MPa；

⑷壓縮模量：≤1000 MPa；

2.2工程地質(zhì)條件

工程區(qū)地處斷陷盆地北端，地貌單元屬洪沖積平原區(qū)。目前地表處于相對穩(wěn)定期，區(qū)域穩(wěn)定性尚好。工程區(qū)地震動峰值加速度值為0.20g，反應譜特征周期值為0.35s，相應地震基本設防烈度為Ⅷ度。蓄水池地層巖性自上而下分七層：

第①層為現(xiàn)代人工堆積（QS）雜填土，包含低液限粉土、碎石混合土等，厚0.4～10.5m；第②層為第四系全新統(tǒng)洪沖積（Q4pal）級配不良砂，厚7.5～17m；第③層為第四系全新統(tǒng)洪沖積（Q4pal）低液限粘土（粉土），厚2.2～30m；第④層為第四系全新統(tǒng)洪沖積（Q4pal）級配不良砂，厚度1.8～21.8m，局部夾低液限粘土透鏡體；第⑤層為第四系上更新統(tǒng)洪沖積（Q3pal）低液限粘土（粉土），厚度1.8～6.9m；第⑥層為第四系上更新統(tǒng)洪沖積（Q3pal）級配不良砂，厚度10.8～21.9m；第⑦層為第四系上更新統(tǒng)洪沖積（Q3pal）低液限粘土（粉土），該層未揭穿。地下水埋深1.5～13.0m。

建議在不同地段選用不同的隔水層，即在分布厚度大于2m的第③層低液限粘土地段可采用第③層低液限粘土層作為相對隔水層，對第③層低液限粘土分布厚度小于2m或缺失地段采用第⑤層低液限粘土作為相對隔水層。

2.3施工方案

水泥土地連墻施工前，為取得合理、適宜的施工工藝及保證施工質(zhì)量的相應技術措施。

首先，水泥摻入比選擇

通過有資質(zhì)有試驗室進行了水泥摻入比試驗，對摻入比分別為10%、12%、15%進行了配比試驗，試驗成果如下：

①工程用土的最小干密度是1.23g/cm3、最大干密度是1.73 g/cm3；砂粒含量是84.7%；粉粒含量是13.9；粘粒含量是1.4%。

②摻入比試驗成果見下表：

水泥土地連墻摻入比試驗成果匯兌表

摻入比7天抗壓強度（Mpa）28天抗壓強度（Mpa）滲透系數(shù)

（a×10-6cm/s）壓縮模量（Mpa）

50kpa100kpa200kpa400kpa500kpa

10%1.82.15.99

12%2.43.33.86

15%3.04.39.51142.473.29232.17351.85083.988

設計標準0.5A=1～10≤1000

③實際施工選用15%的摻入比。

其次，選擇施工機械

根據(jù)國內(nèi)深層攪拌機械能力狀況，并結(jié)合本工程地質(zhì)條件和攪拌樁設計指標，借鑒類似工程施工經(jīng)驗及本工程攪拌樁的布置形式，選用三頭深層攪拌機施工。

施工設備主要技術參數(shù)見表1。

表1 深層攪拌機械技術參數(shù)表

攪拌

裝置攪拌葉片外徑（mm）≥380

攪拌葉片個數(shù)（每個攪拌軸）4

攪拌軸轉(zhuǎn)數(shù)（r/min）（正反）選II檔42.6

電機功率（kW ）45*2+55

提升速度最大提升速度（m/min）1.5

減速機電機轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分）980

出軸轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分）43

潤滑方式油泵、循環(huán)、潤滑

生產(chǎn)

能力最大加固深度（m）≤26.0

效率（m2/臺班）80～120

再次，樁孔位置設計

水泥土地連墻均由三軸深層攪拌機按聯(lián)體形式布置。布置方式見圖1。

2.4施工工藝及流程

本次水泥土地連墻施工工藝試驗采用三軸樁機聯(lián)動兩攪兩噴成樁工藝進行。試驗成果滿足設計要求，實際施工中應業(yè)主要求，采用四攪兩噴的施工工藝。

水泥土地連施工工藝及流程為：

（1）施工準備：平整場地、布置排水溝以及按計劃修建供水供電設施、施工道路等。

（2）測量放線：每組攪拌樁成墻長度為1.02m，施工完畢嚴格按設計不小于15cm的搭接長度要求移機，后一組地連墻有效成墻長度為0.87cm，為控制每次移機在軸線方向上的誤差，在施工現(xiàn)場對每組墻均做出明顯的標識，加以妥善保護。

（3）成墻施工：攪拌機沿導向架攪拌下沉，同時按要求注入水泥漿液，下沉速度不大于0.8m，攪拌深度不小于設計孔深，到達設計墻底深度時，靜止下沉繼續(xù)注入漿液1分鐘，然后停止注入漿液并開始提升攪拌機，提升速度不大于1.0m，提升到設計墻頂高程以上0.5m時，恢復注入水泥漿液，再次下沉攪拌、注入漿液、靜噴、停漿、提升攪拌，直至完成四攪兩噴的成墻施工。

遷移攪拌機到下一組攪拌樁的位置，如此連續(xù)施工，形成不間斷的水泥土地連墻。

（4）質(zhì)量控制與檢查

施工質(zhì)量注重過程控制，主要從以下幾個方面對每組樁進行掌控：

從二個維度對孔位進行控制檢測；

對攪拌軸進行垂直度檢測；

對漿液密度和注入量進行檢測；

對攪拌深度和樁頂高程進行檢測。

質(zhì)量檢查主要水泥原材和墻體質(zhì)量進行檢驗檢查，水泥原材按照《深層攪拌法技術規(guī)范》的相關規(guī)定進行進場檢驗，滿足要求后，向監(jiān)理報審同意后投入工程應用。墻體質(zhì)量檢查主要從以下幾個方面進行：

鉆孔與取樣檢測

鉆孔取樣檢測的目的是檢測墻的強度的防滲能力。

在攪拌樁施工完畢28d后，由業(yè)主代表和監(jiān)理工程師共同隨機指定檢查孔位置，重點對施工中有特殊情況、或?qū)κ┕み^程質(zhì)量控制有疑惑的部位，進行鉆孔取芯。

對鉆孔進行靜水頭注水試驗，計算防滲系數(shù)K值。

對鉆孔芯樣，由監(jiān)理工程師指定不同深度的芯樣送有資質(zhì)的實驗室進行抗壓強度和滲透系數(shù)的檢測。

開挖檢查

在墻體施工完成28d后進行開挖檢查，主要檢查墻體的外觀質(zhì)量、樁體的均勻性、樁間搭接、墻厚等是否滿足設計要求。

圍井注水檢測

在業(yè)主代表和監(jiān)理工程師的指定部位進行圍井施工，完成28天后，對圍井進行頂部開挖和墻體測量，在業(yè)主代表和監(jiān)理工程師的見證下，在圍井內(nèi)注入清水，對圍井內(nèi)的水位進行測量，實測圍井內(nèi)的滲流量穩(wěn)定后，計算滲透系數(shù)K值。

④檢驗成果均能滿足設計要求。

3、個人思考

3.1試驗成果采用的思考

水利工程建設中，尤其是防滲墻這類的隱蔽工程施工，前期均要求進行生產(chǎn)性試驗，以選取能達成設計意愿的工藝參數(shù)，或是驗證設計確定的工藝參數(shù)的準確性和可行性。因此，生產(chǎn)性試驗經(jīng)常會選擇幾組參數(shù)進行，提供選擇經(jīng)濟實用而又能確保工程質(zhì)量的可行性施工工藝參數(shù)，而業(yè)主、監(jiān)理單位，甚至質(zhì)量監(jiān)督部門，出于對工程質(zhì)量的重視，有時可能也有對施工單位欠缺一些基本的信任，往往趨向于選擇更為保守的工藝參數(shù)，這一選擇同時是在放棄施工單位的合理的成本控制為前提的。

比如：本工程通過生產(chǎn)性試驗，三個摻入比（摻入比分別為10%、12%和15%）均能滿足設計要求的情況下，實際施工中強制要求采用15%的參入比，僅原材一項就增加施工成本20%（在考慮質(zhì)量保障率的情況下，正常應該選擇12%的摻入比）。

再如，生產(chǎn)性試驗成果表明，采用兩噴兩攪的工藝是能夠滿足設計各項指標要求的，而出于對工程質(zhì)量的過分擔憂，實際施工采用四攪兩噴的工藝，每組攪拌樁的成墻時間上增加了一倍，對施工工期和成本都是一種浪費。

3.2設計指標與試驗成果對比的思考

本工程設計水泥土地連墻的抗壓強度指標為≥0.5Mpa，是兼顧考慮水泥土地連墻的使用壽命、抗變能力、抗震要求，是較為合理的設計指標。

生產(chǎn)性試驗成果證明，隨著水泥摻入比的加大，墻體的抗壓強度是成正比增加的，而抗壓強度的增加使水泥土地連墻這種適應變形能力強的防滲體更趨向于剛性體結(jié)構，對有抗震要求的工程防滲體反而較為不利。

本工程實際施工選擇15%的摻入比，檢驗成果均為抗壓強度>4.0Mpa，是設計指標要求的數(shù)倍，而本工程位于地震高頻發(fā)、高烈度地區(qū)，過高的抗壓強度不要設計最初想要的成果。

3.3質(zhì)量要求與施工工期、成本的思考

本工程，設計要求明確規(guī)定每組攪拌樁間的搭接長度不小于15cm，這個距離是按最小墻體厚度要求計算出來的搭接長度值，加上最大孔深的最大偏斜距離值，而得出的最小搭接要求值。這種最為保守的質(zhì)量要求，在實際施工中就是減少了每組攪拌樁的成墻面積，不僅是加大施工成本，對施工工期也是不必要的增加。

解決這一問題的關鍵是控制施工中的孔位和垂直度的偏差，水泥土地連墻所能施工的地層均是柔性地層，施工機械的抗變性能力又往往很大，只要能合理掌控孔位和垂直度兩個參數(shù)的偏差，墻體的搭接是有保障的。

4、結(jié)論

以上觀點均是個人在工程施工過程中的一些粗淺的思考，疏漏和思考的不周之處必要較多，請各位同仁批評指正。