安鄉(xiāng)縣安造垸水泥土防滲墻試驗(yàn)研究

周 兵

（安鄉(xiāng)縣水利局，湖南 常德 415600）

1 基本情況

安造垸位于安鄉(xiāng)縣境內(nèi)，東臨虎渡河,西靠松滋河?xùn)|支,北與湖北省公安縣接壤,南抵松滋、虎渡兩河匯流。地勢(shì)北高南低，地面一般高程為（29.0～36.0）m。安造垸轄深柳、安全、安障及黃山頭4 個(gè)鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）。全垸一線大堤總長(zhǎng)81.50 km，保護(hù)面積為204.6 km2，保護(hù)總?cè)丝?1.19 萬(wàn)人，其中農(nóng)業(yè)人口18.14 萬(wàn)人，耕地面積為15.7 萬(wàn)畝。安造垸堤防加固工程主要建設(shè)內(nèi)容包括堤防護(hù)坡9.40 km、堤防護(hù)腳21.64 km、堤身防滲26.71 km、堤基防滲41.50 km、防汛路面73.188 km、穿堤建筑物23 座。

為保證工程質(zhì)量要求，在工程施工全面鋪開之前，選取安造垸29+370～29+400、44+835～44+865 兩個(gè)典型堤段進(jìn)行水泥土攪拌防滲墻觀測(cè)試驗(yàn)（工程位置詳見圖1），總長(zhǎng)60 m。29+400～29+370 段現(xiàn)狀堤頂高程為39.35 m，堤頂寬8.0 m 左右，從堤頂自上而下地層為：上部為堤身素填土，主要成分為粉質(zhì)黏土、砂壤土，均勻性較差，稍濕，厚約6.0 m，其下為粉細(xì)砂層，灰褐色，松散-稍密，飽和，含泥質(zhì)，厚約9.8 m，為主要滲漏層，下部為深厚粉質(zhì)黏土層，可作為相對(duì)不透水層，該段設(shè)計(jì)為堤基防滲，采用水泥土攪拌防滲墻，墻厚300 mm，墻深15.8 m。堤身水泥摻量10%、堤基部分水泥摻量15%。44+835～44+865 堤現(xiàn)狀堤頂高程為38.61 m，堤頂寬12.0 m 左右，從堤頂自上而下地層為：上部為堤身素填土，主要成分為粉質(zhì)黏土、砂壤土，均勻性較差，稍濕，厚約8.0 m，其下為粉細(xì)砂層，灰褐色，松散-稍密，飽和，含泥質(zhì)，厚約7.51 m，為主要滲漏層，下部為深厚粉質(zhì)黏土層，可作為相對(duì)不透水層，設(shè)計(jì)為堤基防滲，采用水泥土攪拌防滲墻，墻厚300 mm，墻深15.51 m。堤身、堤基水泥摻量均為15%。

圖1 試驗(yàn)堤段位置示意圖

2 試驗(yàn)?zāi)康摹⒓夹g(shù)要求和施工過(guò)程

2.1 試驗(yàn)?zāi)康?/h3>

本次水泥土攪拌防滲墻觀測(cè)試驗(yàn)的主要目的包括:

1）驗(yàn)證300 mm 等厚度深攪水泥土防滲墻在本地區(qū)的可實(shí)施性；

2）取得不同地層水泥摻入量、注漿泵壓力、機(jī)械轉(zhuǎn)速、下鉆及提升速度等施工參數(shù)；

3）取得300 mm 等厚度深攪水泥土防滲墻施工工效，分析施工成本。

2.2 施工技術(shù)要求

水泥土攪拌防滲墻觀測(cè)試驗(yàn)技術(shù)要求包括:

1）墻體厚度不小于300 mm；

2）墻體深度符合設(shè)計(jì)要求；

3）軸線定位偏差不大于50 mm；

4）槽段搭接厚度不小于300 mm；

5）鉆孔深度誤差不大于50 mm；

6）成墻垂直度誤差不大于0.5%；

7）水泥土體單軸抗壓強(qiáng)度R28≥0.3 MPa，滲透系數(shù)K＜5×10-5cm/s，墻體允許滲透比降J＞50；

8）相鄰樁體對(duì)中偏差不大于20 mm；

9）水泥漿液中水灰比初步控制為1∶1，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況適當(dāng)調(diào)整。

2.3 施工過(guò)程

試驗(yàn)項(xiàng)目采用三軸攪拌樁機(jī)進(jìn)行施工，三軸攪拌樁機(jī)單幅成墻長(zhǎng)1.1 m，搭接12.5 cm，有效單幅成墻長(zhǎng)0.975 m；施工工藝包括2 攪2 噴和4 攪2 噴。泵送壓力為（0.3～0.4）MPa，堤基水泥摻量為15%、堤身10%，水灰比為1∶1，下沉和提升速度（0.5～0.9）m/min。施工前用GY-1 型工程鉆機(jī)采用Φ91 mm 鉆具干鉆法鉆進(jìn)取芯進(jìn)行超前探孔，孔位布置于設(shè)計(jì)施工位置，每50 m 布設(shè)1 孔2 臺(tái)，共成墻60 幅,每幅墻長(zhǎng)0.975 m。

3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

3.1 前期施工工藝段質(zhì)量檢查

水泥土攪拌防滲墻實(shí)施完成7 d 后，分別對(duì)2ZK-4（29 +396）、2ZK -5（29 +395）、2ZK-6（29+394）、2ZK-7（29+393）、2ZK-8（29+392）、5ZK-6 （44+840.6）、5ZK-7（44+836.7）墻體進(jìn)行了淺部開挖，通過(guò)觀察，墻體內(nèi)部搭接良好，完整、均勻且連續(xù)。通過(guò)檢測(cè)墻厚H≥300 mm，樁位偏差及墻間搭接均滿足設(shè)計(jì)要求。墻體現(xiàn)場(chǎng)開挖情況詳見圖2。

圖2 墻體開挖現(xiàn)場(chǎng)

3.2 鉆孔取芯及注水試驗(yàn)檢測(cè)

試驗(yàn)施工完成7 d 后，第三結(jié)構(gòu)通過(guò)取芯觀察并結(jié)合注水試驗(yàn)，鉆孔注水檢測(cè)防滲墻滲透系數(shù)7 孔，共進(jìn)行21 段注水試驗(yàn)，對(duì)所有7 個(gè)取芯孔的注水試驗(yàn)所測(cè)得的滲透系數(shù)K＜5×10-5m/s，均滿足設(shè)計(jì)要求。鉆孔取芯檢測(cè)7 孔防滲墻，按鉆孔深度在上、中、下部選取具有代表性芯樣共63 個(gè)進(jìn)行芯樣抗壓強(qiáng)度檢測(cè)，檢測(cè)芯樣齡期在10 d 左右，結(jié)果為（0.10～12.2）MPa。

工藝試驗(yàn)完成28 d 后，同樣通過(guò)取芯觀察并結(jié)合注水試驗(yàn)，鉆孔注水檢測(cè)防滲墻滲透系數(shù)4 孔，共進(jìn)行12 段注水試驗(yàn)，對(duì)所有4 個(gè)取芯孔的注水試驗(yàn)所測(cè)得的滲透系數(shù)K＜5×10-5m/s，均滿足設(shè)計(jì)要求。鉆孔取芯檢測(cè)4 孔防滲墻，按鉆孔深度在上、中、下部選取具有代表性芯樣共12 個(gè)進(jìn)行芯樣抗壓強(qiáng)度檢測(cè)，檢測(cè)芯樣齡期在28 d 左右，結(jié)果為（0.3～4.3）MPa。

4 結(jié)論和建議

4.1 主要試驗(yàn)結(jié)論

從試驗(yàn)段前期施工工藝段的質(zhì)量檢查，可以得出如下主要結(jié)論：

1）2ZK-4 及5ZK-6 成墻連續(xù)、均勻，樁徑大小均勻，樁徑墻厚均滿足設(shè)計(jì)要求。

2）鉆孔取芯檢測(cè)7 孔防滲墻，按鉆孔深度在上、中、下部選取具有代表性芯樣共63 個(gè)進(jìn)行芯樣抗壓強(qiáng)度檢測(cè)，檢測(cè)芯樣齡期在10 d 左右，結(jié)果為（0.10～12.2）MPa，71.4%滿足設(shè)計(jì)要求，芯樣不合格部位多數(shù)集中在下部淤泥層（10 m 以下），少數(shù)集中在中上部。

3）鉆孔注水檢測(cè)防滲墻滲透系數(shù)7 孔，共進(jìn)行21 段注水試驗(yàn)，均滿足設(shè)計(jì)要求。

4）根據(jù)28 d 成果數(shù)據(jù)，鉆孔取芯檢測(cè)4 孔防滲墻，按鉆孔深度在上、中、下部選取具有代表性芯樣共12 個(gè)進(jìn)行芯樣抗壓強(qiáng)度檢測(cè)，檢測(cè)芯樣齡期在28 d 左右結(jié)果為（0.3～4.3）MPa，100%滿足設(shè)計(jì)要求。其中上部（0～5）m 及下部（10～15）m 水泥含量較高，芯樣強(qiáng)度較高，中部（5～10）m 水泥含量較低，芯樣抗壓強(qiáng)度較低。

4.2 成樁強(qiáng)度偏小的可能原因分析

根據(jù)7 d 水泥攪拌樁樁體取芯情況，有局部位置成樁強(qiáng)度小于0.2 MPa。分析其原因，主要有以下幾個(gè)方面：

1）芯樣不合格部位多數(shù)集中在10 m 以下，地質(zhì)條件復(fù)雜，凝固時(shí)間應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng)。

2）泥漿比重太小，漿液中水泥的含量少，造成攪拌樁的成樁質(zhì)量差。水泥漿比重過(guò)大，壓漿泵無(wú)法正常壓漿，也會(huì)造成攪拌樁的成樁質(zhì)量差。根據(jù)28 d 水泥攪拌樁樁體取芯情況，上部（0～5）m 及下部（10～15）m水泥含量較高，芯樣強(qiáng)度較高，中部（5～10）m 水泥含量較低，芯樣抗壓強(qiáng)度較低。

4.3 下一步施工中需要注意的問(wèn)題

根據(jù)水泥土攪拌樁試驗(yàn)參數(shù)情況，按相關(guān)規(guī)范要求，建議后續(xù)大規(guī)模施工中采用以下措施：

1）在28 d 齡期抗壓強(qiáng)度檢測(cè)報(bào)告正式出具前，按照2 攪2 噴、（0.6～0.8）m/min 提升速度的施工工藝用于安造垸防滲墻施工。

2）及時(shí)整理好先導(dǎo)孔地質(zhì)資料，繪制地質(zhì)剖面圖用于指導(dǎo)防滲墻施工，施工過(guò)程中要根據(jù)地質(zhì)情況及時(shí)調(diào)整施工工藝和相關(guān)施工參數(shù)，盡量做到既要確保施工質(zhì)量，又不浪費(fèi)水泥、污染環(huán)境和提高施工成本。

3）鑒于7 d 齡期抗?jié)B系數(shù)全部滿足設(shè)計(jì)要求，建議待試驗(yàn)段28 d 齡期后對(duì)2 攪2 噴大于0.6 m/min提升速度的試驗(yàn)樁再進(jìn)行鉆孔取芯，檢測(cè)28 d 抗壓強(qiáng)度是否滿足設(shè)計(jì)要求，可以根據(jù)檢測(cè)結(jié)果推薦既能確保質(zhì)量，又能進(jìn)一步提高工效的、更優(yōu)化的施工工藝。

4）鑒于28 d 水泥攪拌樁樁體取芯情況，抗?jié)B系數(shù)、抗壓強(qiáng)度全部滿足設(shè)計(jì)要求，可使用2 攪2 噴0.6 m/min 提升/下沉速度進(jìn)行后續(xù)施工。