黃河下游堤防截滲墻施工缺陷樁處理方案分析

賈敬立 馬奇豪

摘?要：水泥土攪拌樁截滲墻是堤防加固的一種新方法，對(duì)于采用水泥土攪拌樁施工的截滲墻，在遭遇復(fù)雜地質(zhì)條件下無(wú)法成樁并造成缺陷樁時(shí)，可以采用高壓旋噴樁進(jìn)行補(bǔ)樁施工。以黃河下游防洪工程（河南段）堤防工程截滲墻施工為例，提出缺陷樁處理方案：在已有的水泥土攪拌樁中心處垂直鉆孔，直至鉆孔到設(shè)計(jì)底部高程，開(kāi)始高壓旋噴注漿;在高壓旋噴樁與水泥土攪拌樁搭接1 m范圍進(jìn)行反復(fù)噴漿，保證有效搭接，最后對(duì)水泥土攪拌樁內(nèi)鉆孔進(jìn)行灌漿回填。經(jīng)過(guò)檢測(cè)，補(bǔ)樁符合設(shè)計(jì)要求。

關(guān)鍵詞：堤防;截滲墻;缺陷樁;水泥土攪拌樁;高壓旋噴樁;黃河下游

中圖分類(lèi)號(hào)：TV871.1; TV882.1?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2020.10.011

A Brief Analysis on the Treatment Scheme of Defective Piles in Dike Cutoff Wall

Construction in the Lower Reaches of the Yellow River

JIA Jingli1， MA Qihao2

（1.Engineering Construction Center of Henan Yellow River Administration Bureau， Zhengzhou 450003， China;

2.Henan Yellow River Reconnaissance and Design Institute， Zhengzhou 450003， China）

Abstract：The cutoff wall of cement-soil mixing pile is a new method for dike reinforcement. For cement-soil mixing pile cutoff wall， high pressure rotary jet grouting pile can be used for pile filling construction when it is unable to form piles under complicated geological conditions. Taking the construction of seepage cut-off wall of dike project of the lower Yellow River Flood Control Project （Henan section） as an example， the treatment scheme of defective piles was put forward： Drill holes vertically in the center of the existing cement-soil mixing pile until the borehole reached to the design bottom elevation and started high-pressure rotary jet grouting; and repeated spraying in the range of 1 m between the high-pressure rotary jet pile and the cement-soil mixing pile. In order to ensure effective lap， finally it grouted and backfilled the holes in the cement-soil mixing pile. After testing， the pile filling had met the design requirements.

Key words： embankment; cutoff wall; defective piles; cement mixing method; high pressure jet grouting pile; Lower Yellow River

1?截滲墻在黃河下游堤防加固中的應(yīng)用情況

在黃河下游堤防背河村莊或企業(yè)拆遷難度大、不宜采取放淤固堤方式情況下，采用截滲墻技術(shù)提高堤身、堤基的防滲性能，是一種較好的堤防加固措施?；炷两貪B墻具有截滲深度大、造價(jià)較低、施工速度較快的優(yōu)勢(shì)，可有效阻斷貫穿堤身的橫向裂縫、獾狐洞穴，亦能阻止樹(shù)根橫穿堤身，且危害大堤的動(dòng)物不能對(duì)墻體造成破壞，可以防止新的洞穴隱患產(chǎn)生。目前黃河下游堤防截滲墻主要有三種：射水法截滲墻，鋸槽機(jī)法截滲墻，水泥土攪拌樁截滲墻。

水泥土攪拌樁截滲墻是堤防加固的一種新方法，通過(guò)多頭小直徑深層攪拌樁機(jī)在堤基深處將土體和水泥漿強(qiáng)制混合，產(chǎn)生一系列物理化學(xué)反應(yīng)，使原有土體改性硬結(jié)成具有整體性、連續(xù)性、水穩(wěn)定性和相當(dāng)強(qiáng)度的防滲墻體。在堤基透水層中設(shè)置水泥土攪拌樁截滲墻到相對(duì)不透水層，延長(zhǎng)滲流途徑，減小滲流流速和出逸比降，起到加固堤防的作用。

在水泥土攪拌樁截滲墻施工中，若遇到特殊地層，可能導(dǎo)致無(wú)法鉆進(jìn)，達(dá)不到設(shè)計(jì)深度要求，從而形成缺陷樁。本文以黃河下游防洪工程（河南段）堤防截滲墻施工為例，提出缺陷樁處理方案，并對(duì)處理方案實(shí)施后的樁體取樣檢測(cè)，以期為處理類(lèi)似工程問(wèn)題提供參考。

2?工程設(shè)計(jì)情況

黃河下游防洪工程（河南段）堤防工程第八標(biāo)段截滲墻工程段落為長(zhǎng)垣臨黃堤0+000—1+400、17+300—18+400，太行堤0+000—10+000，加固堤防長(zhǎng)度為12.5 km，考慮兩端搭接以及平面布置，截滲墻實(shí)際長(zhǎng)度為12.569 km[1]。本次截滲墻工程采用堤頂截滲墻方案，各段落截滲墻設(shè)計(jì)長(zhǎng)度、深度見(jiàn)表1。

3?截滲墻施工中出現(xiàn)的問(wèn)題

3.1?施工中出現(xiàn)的缺陷樁情況及原因

根據(jù)施工單位變更申請(qǐng)報(bào)告，施工單位在施工過(guò)程中遇見(jiàn)不明地層，鉆進(jìn)壓力過(guò)大，鉆進(jìn)緩慢，偶有卡鉆現(xiàn)象，導(dǎo)致無(wú)法繼續(xù)鉆進(jìn)，未能達(dá)到設(shè)計(jì)深度要求。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理認(rèn)證后的截滲墻質(zhì)量缺陷樁統(tǒng)計(jì)，達(dá)不到設(shè)計(jì)深度的單元樁主要集中在長(zhǎng)垣臨黃堤0+140—1+300、17+490—17+550、17+790—17+830、17+870—17+890以及太行堤3+560—3+600、5+960—6+000。各段落單元樁欠高統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表2。

查閱歷史地質(zhì)資料發(fā)現(xiàn)，部分堤段發(fā)生過(guò)險(xiǎn)情，存在老口門(mén)。其中：黃河大堤0+050、0+330處曾于1933年決口，0+980—1+230曾于1933年決口，17+265、17+627、18+663等處曾于1933年漫決，太行堤0+970、1+465、1+560、1+630—1+836、2+177等多處曾于1933年6月漫決。

施工單位為查明無(wú)法鉆進(jìn)原因，委托有關(guān)單位對(duì)無(wú)法鉆進(jìn)部位進(jìn)行鉆探，查明地層情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：施工受阻地層為第三層粉砂土層，粉砂層有鈣質(zhì)結(jié)核及少量碎石，且密實(shí)度好，局部有細(xì)砂，標(biāo)貫擊數(shù)在28擊以上，承載力特征值達(dá)到240 kPa。由于此層粉砂較硬，并且水泥土攪拌樁機(jī)受自身機(jī)械和動(dòng)力的限制，因此遇到此粉砂土層難以鉆進(jìn)，也就不能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)的要求。

通過(guò)對(duì)勘察報(bào)告中的鉆孔柱狀圖及施工單位提供的相應(yīng)位置處缺陷樁施工樁深進(jìn)行對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，個(gè)別樁體已打穿粉砂土層，個(gè)別樁體停滯在粉砂土層。

3.2?類(lèi)似工程問(wèn)題的處理方案

黃河下游防洪工程濮陽(yáng)一標(biāo)（黃河大堤左岸樁號(hào)47+530—47+776）段落，原堤防加固設(shè)計(jì)為堤頂截滲墻方案。施工至黃河左岸大堤樁號(hào)47+658附近時(shí)，在堤頂以下10.70～15.40 m處發(fā)現(xiàn)堤身填土內(nèi)含有粒徑較大的混凝土塊、石塊，無(wú)法進(jìn)行施工。為保障黃河堤防防洪安全，2017年2月設(shè)計(jì)單位上報(bào)了《關(guān)于濮陽(yáng)一標(biāo)截滲墻部分段落（47+600—47+776）加固方案調(diào)整的說(shuō)明》。經(jīng)上級(jí)部門(mén)審查批復(fù)，采用放淤固堤的形式對(duì)該段堤防進(jìn)行加固。

4?缺陷樁處理方案

結(jié)合巖土工程勘察報(bào)告[2]，針對(duì)這次截滲墻施工中出現(xiàn)的缺陷樁問(wèn)題，提出以下處理方案：對(duì)全部缺陷樁欠高部分采用高壓旋噴樁施工工藝進(jìn)行補(bǔ)樁處理，即在已有的水泥土攪拌樁中心處垂直鉆孔，直至鉆孔到設(shè)計(jì)底部高程，開(kāi)始高壓旋噴注漿，并考慮上下搭接1 m。處理示意見(jiàn)圖1。

高壓旋噴樁施工技術(shù)要求為高壓旋噴樁截滲墻滲透系數(shù)<1×10-6 cm/s、抗壓強(qiáng)度>0.5 MPa，水灰比為0.6～1.5。施工中還應(yīng)控制以下指標(biāo)：水泥漿壓力為25～40 MPa，流量為70～100 L/min，回漿密度≥1.3 g/cm3，提升速度粉土層為10～20 cm/min、砂土層為10～25 cm/min，轉(zhuǎn)速為0.8～1.0 r/min。

在缺陷樁中心處鉆孔時(shí)，垂直度偏差不得超過(guò)0.5%，鉆孔孔徑應(yīng)大于噴射管外徑20 mm以上，鉆孔的有效深度應(yīng)超過(guò)設(shè)計(jì)墻底深度0.3 m。在高壓旋噴樁與水泥土攪拌樁搭接1 m范圍內(nèi)應(yīng)進(jìn)行反復(fù)噴漿，保證有效搭接;最后對(duì)水泥土攪拌樁內(nèi)鉆孔進(jìn)行灌漿回填。其他未盡事宜詳見(jiàn)《水利水電工程高壓噴射灌漿技術(shù)規(guī)范》（DL/T 5200—2019）等相關(guān)規(guī)范。

5?項(xiàng)目實(shí)施與檢測(cè)

施工單位按照批復(fù)的設(shè)計(jì)變更方案進(jìn)行了施工。檢測(cè)單位對(duì)處理后的太行堤8+200、5+700、4+500、3+600、0+500，臨黃堤1+250、17+400缺陷樁進(jìn)行了見(jiàn)證取樣，取樣試件共21組（每組3個(gè)）。對(duì)試件的抗壓強(qiáng)度和滲透系數(shù)進(jìn)行了檢測(cè)，檢測(cè)主要儀器為游標(biāo)卡尺、壓力試驗(yàn)機(jī)HJ024、測(cè)力環(huán)156737。檢測(cè)結(jié)果表明，所取試件無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度和滲透系數(shù)均滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求[3]，見(jiàn)表3。

6?結(jié)?語(yǔ)

對(duì)于采用水泥土攪拌樁施工的截滲墻，在遭遇復(fù)雜地質(zhì)條件下無(wú)法成樁而造成缺陷樁時(shí)，可以采用高壓旋噴樁進(jìn)行補(bǔ)樁施工，同時(shí)應(yīng)考慮高壓旋噴樁與水泥土攪拌樁的搭接，并做好補(bǔ)樁的質(zhì)量檢測(cè)工作。

參考文獻(xiàn)：

[1]?馬奇豪.黃河下游防洪工程（河南段）新鄉(xiāng)截滲墻及太行堤堤頂?shù)缆饭こ淘O(shè)計(jì)變更[R].鄭州：河南黃河勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，2018：1-2，12-13，25.

[2]?邢克強(qiáng)，賈祎，姚加民，等.黃河下游防洪工程（河南段）堤防巖土工程勘察報(bào)告[R].鄭州：鄭州巖土工程勘察設(shè)計(jì)院，2018：4-5.

[3]?陳啟凱.黃河下游防洪工程（河南段）堤防工程第八標(biāo)段截滲墻檢測(cè)報(bào)告[R]. 鄭州：中國(guó)水電十一局有限公司中心試驗(yàn)室，2018：7-8.

【責(zé)任編輯?許立新】