水泥土地連墻技術(shù)在汾河流域生態(tài)修復(fù)核心區(qū)蓄水工程中的應(yīng)用

胡新剛

（山西省水利建筑工程局）

汾河是山西人民的母親河，汾河流域的生態(tài)修復(fù)現(xiàn)已成為全省的一項(xiàng)重要水利工程。汾河流域生態(tài)修復(fù)核心區(qū)，地處中游干流段。蓄水工程范圍，從汾河二壩開始至文峪河入汾河口處，全長(zhǎng)82.2 km，采用全斷面蓄水，共建蓄水閘壩15座，壩型均為可升降的液壓翻板閘壩。在修建液壓翻板閘壩過(guò)程中，閘壩基礎(chǔ)均采用了水泥土地連墻圍封技術(shù)進(jìn)行地基處理，效果良好?，F(xiàn)將有關(guān)技術(shù)介紹如下。

1 水泥土地連墻技術(shù)簡(jiǎn)介

水泥土地連墻技術(shù)，簡(jiǎn)稱地連墻，是利用BJS縱向造墻機(jī)裝置的3根攪拌軸，將BJS回轉(zhuǎn)動(dòng)力傳至下方挖掘頭上，通過(guò)一孔送氣、二孔送漿、三軸掘攪的三維作業(yè)施工方法，在原有位置處，將基土和水泥漿液混合均勻攪拌，使被注入的水泥漿液與基土發(fā)生水化、水解反應(yīng)，最終把軟弱或透水基土凝結(jié)成均勻的地下連續(xù)墻，從而達(dá)到預(yù)期的防滲效果。

水泥土地連墻采用二噴四攪及進(jìn)鉆、退鉆兩個(gè)循環(huán)的施工工藝，在兩次循環(huán)的退鉆時(shí)將漿液噴射。施工時(shí)，要求水泥用量15%，水灰比0.45-0.5，BJS造墻機(jī)樁徑0.5m，1m2墻體0.5m3原狀土。施工后的墻體性能指標(biāo)：滲透系數(shù)A×10-6cm/s（1

表1 水泥土地連墻施工設(shè)計(jì)參數(shù)表

2 灌漿材料與配合比試驗(yàn)

2.1 灌漿材料

水泥土地連墻漿液所用的水泥，采用42.5普通硅酸鹽水泥，并需通過(guò)80 um方孔篩的細(xì)度模數(shù)，且篩余量不大于5%。拌漿用水應(yīng)符合混凝土用水要求，水溫不高于40℃。

2.2 水灰配合比試驗(yàn)

按照建設(shè)單位指令和施工圖紙要求，在開始水泥土地連墻施工作業(yè)前，要選擇具有代表性的地質(zhì)區(qū)段，按設(shè)計(jì)選定的水灰配合比進(jìn)行試驗(yàn)，以便確定施工工藝參數(shù)。

3 水泥土地連墻施工技術(shù)方法

通過(guò)多軸帶氣、帶漿同步攪拌技術(shù)，正向掘進(jìn)攪拌，反向回轉(zhuǎn)提升，來(lái)回一次成墻。攪拌軸帶有麻花鉆頭，攪拌翼和加長(zhǎng)的多片螺旋葉與氣體的升揚(yáng)置換共同作用，使地連墻的混合物上下均勻密實(shí)一致，可有效提高成墻質(zhì)量。墻體每幅間采用套接方式，從而提高墻體的整體性和防滲性能。施工程序見(jiàn)圖1?，F(xiàn)根據(jù)汾河流域生態(tài)修復(fù)核心區(qū)可升降液壓翻板閘壩壩基施工實(shí)踐，將具體施工方法系統(tǒng)介紹如下。

圖1 水泥地連墻施工程序圖

3.1 施工準(zhǔn)備

先清除地面地下障礙，平整壓實(shí)場(chǎng)地，作業(yè)面寬度一般不小于5m。按設(shè)計(jì)圖紙要求，放出墻體施工軸線并作出明顯標(biāo)志。然后，支撐移動(dòng)車使主機(jī)就位，架設(shè)樁架，并安裝制漿、注漿和制氣設(shè)備，在接通水路、電路和氣路后運(yùn)轉(zhuǎn)試車。同時(shí)，開挖儲(chǔ)留溝以便解決鉆進(jìn)過(guò)程中的余漿儲(chǔ)放和回漿補(bǔ)給。

3.2 鉆機(jī)就位

根據(jù)多軸掘削攪拌軸兩邊軸間中心距離，首先，在墻體中心線上劃定每幅間套接的具體位置，偏差控制在±5 cm以內(nèi)。然后，用樁架的導(dǎo)桿垂直來(lái)保證鉆桿的垂直度，并在樁架導(dǎo)柱上劃分標(biāo)尺，以便用來(lái)量測(cè)鉆進(jìn)速度和最終掘進(jìn)深度，控制挖掘深度與設(shè)計(jì)深度偏差掌握在±0.2m。

3.3 漿液制備

按照預(yù)先實(shí)驗(yàn)確定的水灰配合比制作漿液，為防止水泥漿液離析，制漿桶和儲(chǔ)漿桶中的水泥漿液應(yīng)不斷攪動(dòng)，用比重計(jì)或其他檢測(cè)手法量測(cè)，以控制漿液的質(zhì)量。在灰漿攪拌機(jī)與集料斗之間設(shè)置過(guò)濾網(wǎng)，對(duì)水泥漿液進(jìn)行過(guò)濾。

3.4 掘進(jìn)攪拌

啟動(dòng)BJS掘進(jìn)攪拌機(jī)，下降鉆頭與基土接觸，按規(guī)定要求供氣、送漿。開始需慢速攪拌進(jìn)尺，當(dāng)鉆進(jìn)到一定的深度后改為快速掘進(jìn)。在全程掘進(jìn)過(guò)程中，氣體不能間斷，供氣量大小根據(jù)鉆進(jìn)速度和土質(zhì)情況確定，并實(shí)施監(jiān)控。隨時(shí)檢測(cè)攪拌軸的垂直度，以確保攪拌樁的偏傾率小于1/200。

3.5 注漿掘頭

將制備好的漿液，由注漿泵經(jīng)管路直接將漿液送至挖掘頭。注漿量的大小，由裝在操作臺(tái)上的無(wú)級(jí)電機(jī)調(diào)速器、自動(dòng)瞬時(shí)流速計(jì)及累計(jì)流量計(jì)進(jìn)行監(jiān)控，一般根據(jù)掘削量與鉆進(jìn)速度，在80-140 L/min內(nèi)進(jìn)行調(diào)整。

3.6 回轉(zhuǎn)提升

掘進(jìn)達(dá)到設(shè)計(jì)深度并延續(xù)數(shù)分鐘后，便可慢速回轉(zhuǎn)提升轉(zhuǎn)桿。轉(zhuǎn)桿提升速度不應(yīng)太快，以避免形成真空負(fù)壓，使孔壁坍陷，造成墻體空隙。一般情況下，轉(zhuǎn)桿提升速度應(yīng)控制在1.0-1.5m/min范圍。同時(shí)，將置存于儲(chǔ)留溝中的水泥漿與土的混合物導(dǎo)回，以補(bǔ)充填墻材料。

3.7 施工供氣

在掘進(jìn)攪拌和回轉(zhuǎn)提升過(guò)程中，所需供氣由空氣壓縮機(jī)制成，氣體經(jīng)管路壓至鉆頭?？刂茐毫σ话銥?.3-0.4MPa左右，整個(gè)施工過(guò)程中氣體不得間斷。

3.8 成墻移機(jī)

一幅墻體施工完成后，需移機(jī)至下一施工位置，同時(shí)跟進(jìn)配套設(shè)備。當(dāng)提升鉆桿接近基面時(shí)，要關(guān)閉氣路。而后，要及時(shí)向槽孔內(nèi)回填灰漿，留足沉降余量并整平。

4 特殊情況處理措施

（1）當(dāng)施工中遇上地下構(gòu)筑物或較大石塊時(shí)，一般需采取人工與機(jī)械配合方法進(jìn)行清除。也可采取灌漿方法，對(duì)構(gòu)筑物周邊及上下地層進(jìn)行封閉處理。

（2）如遇致密堅(jiān)硬、含水量較低的黏土地層使攪拌下沉困難時(shí)，要采用加大水灰比的施工方法，合理控制每幅墻體的水灰比例。

（3）當(dāng)兩幅墻間施工間隔過(guò)長(zhǎng)或當(dāng)水泥土硬化出現(xiàn)施工接頭時(shí)，可在其任意一側(cè)或在原定施工軸線上，用鉆孔灌注水泥砂漿進(jìn)行連接或采用灌漿、注漿等其他方法有效連接。

5 結(jié)語(yǔ)

在汾河流域生態(tài)修復(fù)核心區(qū)可升降液壓翻板閘壩壩基施工中，采用了水泥土地連墻技術(shù)，實(shí)踐表明，蓄水防滲效果良好，值得大力推廣。