蘆溝水庫(kù)水泥土攪拌樁截滲墻施工工藝探討

溫洪海，郭 淮

（江蘇淮源工程建設(shè)監(jiān)理有限公司,江蘇 淮安 223001）

1 工程概況

蘆溝水庫(kù)總庫(kù)容13.37 萬(wàn)m3，根據(jù)國(guó)家《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50201-2014）所規(guī)定的分等、分級(jí)指標(biāo)，蘆溝水庫(kù)屬?。?）型水庫(kù)，工程等別為Ⅴ等，主要建筑物為5 級(jí)，次要建筑物等級(jí)為5 級(jí)，設(shè)計(jì)洪水重現(xiàn)期為10 年一遇，校核洪水重現(xiàn)期為50 年一遇。本次除險(xiǎn)加固內(nèi)容主要包括大壩土方加固，壩體防滲處理，新建護(hù)坡，壩后增設(shè)護(hù)壩地，移建溢洪道，拓浚尾水渠，拆建兩座輸水涵洞，增設(shè)必要的管理設(shè)施，新建壩頂防汛道路。工程由大壩防滲加固，拆除重建溢洪道和放水涵洞等組成。根據(jù)招標(biāo)文件和圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求，大壩（樁號(hào)為0+000～0+480）采用多頭小直徑深層攪拌樁進(jìn)行防滲施工。

2 水泥土攪拌樁截滲墻施工要求及設(shè)備選型

2.1 水泥土攪拌樁截滲墻施工要求

按照施工規(guī)范及設(shè)計(jì)圖確定下鉆深度、噴漿面、停漿面、樁長(zhǎng)，為加強(qiáng)漿液控制，應(yīng)在噴漿機(jī)恰當(dāng)位置設(shè)置精確的計(jì)量裝置，確保漿液泵送的連續(xù)性，用衡器計(jì)量準(zhǔn)確用量并記錄。施工過(guò)程中必須進(jìn)行攪拌樁直徑、成墻厚度等參數(shù)的定期檢查，并定期復(fù)查鉆頭使用情況，確保其直徑磨損在2 mm范圍內(nèi)。施工過(guò)程中應(yīng)確保攪拌截滲機(jī)機(jī)身保持水平狀態(tài)，確保導(dǎo)向架處于垂直狀態(tài)，其垂直偏差控制在0.5%以內(nèi)。攪拌樁樁位偏差≤30 mm，并派專人進(jìn)行噴漿下沉、噴漿提升、樁搭接寬度、成墻厚度等的計(jì)錄，并控制誤差。對(duì)于因故障而停止的噴漿成樁施工過(guò)程二次噴漿接樁施工時(shí)，噴漿重疊長(zhǎng)度應(yīng)控制在2.0 m以上。為了最大限度的滿足施工設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，且保證進(jìn)度的情況下，施工單位決定使用灰漿比重1.5、摻入量15%的兩個(gè)參數(shù)進(jìn)行蘆溝水庫(kù)除險(xiǎn)加固水泥土攪拌樁截滲墻施工。攪拌樁截滲墻施工誤差[1]的控制要求見(jiàn)表1。

表1 蘆溝水庫(kù)水泥土攪拌樁截滲墻施工偏差控制范圍

2.2 施工機(jī)械設(shè)備

本工程標(biāo)段攪拌樁的施工主要選用JS-20 B型攪拌截滲機(jī)，該型號(hào)攪拌截滲機(jī)具有三頭攪拌能力，三向軸間距均為0.35 m，借助雙層液壓底盤步履行走，調(diào)平簡(jiǎn)便。蘆溝水庫(kù)水泥土攪拌樁截滲墻施工段土壤性質(zhì)、密實(shí)度及含水率等參數(shù)直接影響攪拌截滲機(jī)成墻施工質(zhì)量，實(shí)際成墻施工參數(shù)必須與施工段參數(shù)相適應(yīng)，才能確保攪拌樁成墻施工質(zhì)量。為保證施工段防滲加固效果符合設(shè)計(jì)要求，必須進(jìn)行參數(shù)試驗(yàn)且達(dá)到如下要求：水泥入滲量≤15%，水灰比為1∶1.5，漿液比重1.64 g/cm3，樁徑與樁距分別為420 mm和350 mm，攪拌樁截滲墻搭接寬度為110 mm，成墻寬度理論值為256 mm，成墻深度為220 m，鉆桿升降速度0.32 m/min～1.55 m/min，攪拌截滲機(jī)最小工作寬度4.5 m。根據(jù)實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果，各項(xiàng)參數(shù)均符合設(shè)計(jì)要求。

表2 蘆溝水庫(kù)水泥土攪拌樁截滲墻施工主要施工機(jī)械設(shè)備

3 水泥土攪拌樁截滲墻施工工藝

水泥土攪拌樁截滲墻施工主要以水泥為固化劑，并采用特定的深層攪拌機(jī)械設(shè)備，將水泥固化劑噴入土層，并充分利用土體與水泥泥漿固化劑的充分?jǐn)嚢瑁股顚油馏w與泥漿充分發(fā)生理化反應(yīng)，搭接水泥土并固結(jié)而成整體性高、水穩(wěn)性強(qiáng)、連續(xù)性好、抗?jié)B性能優(yōu)的水泥土截滲墻體。在深層土體中水泥泥漿與土體發(fā)生的理化反應(yīng)主要包括水泥的水解、水化反應(yīng)，離子交換及團(tuán)粒反應(yīng)，硬結(jié)凝固及碳酸化反應(yīng)[2]等。

3.1 測(cè)量放線及場(chǎng)地平整

在水泥土攪拌樁截滲墻施工前，必須確保施工場(chǎng)地的平整，蘆溝水庫(kù)大壩土方加固堤頂高度至少達(dá)到5.8 m，場(chǎng)地內(nèi)連片成堆的塊石、樹(shù)根、雜草等必須清除。按照截滲墻設(shè)計(jì)軸線方向開(kāi)挖一條450 mm×350 mm（寬×深）的集漿槽，采取覆蓋措施避免漿液溢出，并保證樁基位置輔助控制線測(cè)量放線。

3.2 樁機(jī)就位及調(diào)平

在樁機(jī)施工過(guò)程中，在軸線上下游等方向?qū)痘{(diào)平誤差控制在±0.1 m，而且盡量使用水平尺進(jìn)行樁機(jī)基座水平程度檢測(cè)，而樁機(jī)機(jī)架放置情況及垂直度檢測(cè)通過(guò)垂線長(zhǎng)度10m的雙向錘球進(jìn)行，樁機(jī)機(jī)架垂直度偏差控制在5‰范圍，此外，還要確保三個(gè)連通液壓管液面始終位于同一水平面。

3.3 輸漿及復(fù)攪控制

漿液攪拌下沉的過(guò)程中必須保證輸漿泵開(kāi)啟送漿至設(shè)計(jì)深度，由噴漿記錄儀進(jìn)行輸漿情況的自動(dòng)記錄，在攪拌提升過(guò)程中確保漿液連續(xù)輸入直至孔口，在孔口進(jìn)行人工翻漿確保土層最大程度吃漿。采用單頭樁機(jī)二次帶漿由上而下復(fù)攪至墻底，再由三頭樁機(jī)不帶漿復(fù)攪3.5 m設(shè)計(jì)深度，完成一輪輸漿施工。進(jìn)行油壓調(diào)距后使樁機(jī)沿軸線方向移動(dòng)，單頭樁機(jī)和三頭樁機(jī)移動(dòng)距離分別為350 mm和230 mm，再進(jìn)行樁位標(biāo)定和樁機(jī)調(diào)平，完成下輪輸漿，直至一個(gè)單元墻施工的完成，以此類推，連續(xù)成墻。

3.4 施工成墻

JS-20B型攪拌截滲機(jī)包含主機(jī)、水泥漿攪拌系統(tǒng)及動(dòng)力系統(tǒng)等部分。而主機(jī)又包括動(dòng)力轉(zhuǎn)動(dòng)及變速系統(tǒng)、液壓步履系統(tǒng)、深度儀、調(diào)平裝置、導(dǎo)向架等組成部分。攪拌截滲機(jī)就位后，啟動(dòng)主機(jī)動(dòng)力轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)后，將帶動(dòng)主機(jī)鉆桿轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)啟動(dòng)，在設(shè)計(jì)推動(dòng)力的作用通過(guò)泥漿泵將漿液經(jīng)由輸漿管輸入鉆桿，再將鉆桿鉆頭下沉至土層設(shè)計(jì)深度實(shí)現(xiàn)噴漿，而后再提升至孔口，通過(guò)上述下沉和提升的過(guò)程，實(shí)現(xiàn)泥漿與土體的充分拌合。而后，鉆機(jī)順著軸線方向向前運(yùn)動(dòng)，開(kāi)始下一環(huán)節(jié)的樁體施工。成墻施工工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 一次成墻工藝施工流程

3.5 施工質(zhì)量控制

水灰比的合理確定是保證深層攪拌施工質(zhì)量的前提，通過(guò)施工前的試驗(yàn)及類似工程施工經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)本工程JS-20B型攪拌截滲機(jī)機(jī)型及水庫(kù)大壩深層土體地質(zhì)條件確定水灰比。鉆機(jī)鉆進(jìn)、提升及復(fù)攪速度也需嚴(yán)格控制，并根據(jù)攪拌截滲機(jī)機(jī)型、土體地質(zhì)條件、輸漿量設(shè)計(jì)、漿液比重及摻加比等參數(shù)確定速度。

本工程水泥土攪拌樁截滲墻施工水泥漿制備選擇42.5 #普通硅酸鹽水泥，并按最佳水灰比進(jìn)行水泥漿拌制，拌合完成的水泥漿通過(guò)輸漿泵輸送至儲(chǔ)漿罐后，測(cè)量漿液高度，確定泥漿用量。水泥檢驗(yàn)合格后方可進(jìn)行漿液拌合，并嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)配合比拌合，防止?jié){液離析，拌制而成的漿液過(guò)篩后由輸漿泵輸送。水泥漿液的配合比直接影響固結(jié)土層強(qiáng)度及攪拌樁截滲墻的防滲效果，并保證注漿漿液具有良好的流動(dòng)性，增強(qiáng)其在深層土層內(nèi)的擴(kuò)散性及注漿管路的通暢性，防止管路堵塞。而且良好的漿液配比還能在其固結(jié)初始期保證漿液達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，防止地下水的沖蝕[3]。

嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)進(jìn)行攪拌噴漿提升速度與次數(shù)的控制，確保提升速度與噴漿量的匹配性，才能保證墻體固結(jié)施工質(zhì)量。對(duì)于特殊地質(zhì)條件及堤身較薄弱地段應(yīng)放緩提升速度并增加噴漿量。攪拌樁搭接間歇時(shí)間控制在24 h內(nèi)，如無(wú)法保證上述時(shí)間則應(yīng)與前樁對(duì)接施工，待成墻達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度后進(jìn)行搭接處套鉆注漿或高壓注漿，保證接頭連接施工質(zhì)量。

4 結(jié)論

蘆溝水庫(kù)大壩土方加固，壩體防滲處理等除險(xiǎn)加固工程運(yùn)行結(jié)果表明，多頭小直徑深層攪拌樁防滲施工造價(jià)低、技術(shù)性強(qiáng)、施工速度快、耐久性好。根據(jù)工程除險(xiǎn)加固實(shí)際情況及地質(zhì)條件選用適宜的施工參數(shù)，保證盱眙縣蘆溝水庫(kù)壩體除險(xiǎn)加固及堤基防滲處理效果。蘆溝水庫(kù)水泥土攪拌樁截滲墻施工方法對(duì)于類似水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程具有借鑒意義。