宋健 宋力 黃靜

(1．江蘇八建集團(tuán)有限公司，江蘇啟東 226200; 2．江蘇省水利科學(xué)研究院材料結(jié)構(gòu)研究室，江蘇揚(yáng)州 225002; 3．鹽城利通工程咨詢有限公司，江蘇射陽 224300)

多頭小直徑水泥土攪拌樁在防滲工程中的應(yīng)用

宋健1宋力2黃靜3

(1．江蘇八建集團(tuán)有限公司，江蘇啟東 226200; 2．江蘇省水利科學(xué)研究院材料結(jié)構(gòu)研究室，江蘇揚(yáng)州 225002; 3．鹽城利通工程咨詢有限公司，江蘇射陽 224300)

防滲處理是保證土壩安全的一項(xiàng)重要措施，目前，對土壩防滲處理有多種方法，以某中型水庫為例，對多頭小直徑水泥土攪拌樁在防滲處理中的應(yīng)用進(jìn)行了探索，結(jié)果表明，深層攪拌樁是既經(jīng)濟(jì)又有技術(shù)保障的防滲手段之一。

防滲處理，攪拌樁，截滲墻

1 工程概況

某中型水庫，工程等別為Ⅲ級，設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)300年一遇。壩頂寬6 m左右，設(shè)計(jì)采用多頭(本工程采用5頭)小直徑水泥土攪拌樁對其進(jìn)行堤身、堤基的防滲處理。

2 地質(zhì)情況

壩身土：該層為素填土，東壩、南壩為黃褐色粉質(zhì)壤土混有黃灰色砂壤土，土質(zhì)不甚均勻;西壩為黃色粉砂、砂混雜褐黃色壤土，干密度 12．2 kN/m3～15．9 kN/m3，密實(shí)度不甚均勻，局部透水性較強(qiáng)，滲透系數(shù) A×10－6cm/s～A×10－3cm/s。

壩基土：黃褐色壤土、中粉質(zhì)壤土，可塑，夾粉砂薄層，厚度不穩(wěn)定，滲透系數(shù)3．3 ×10－6cm/s～7．0 ×10－6cm/s，西壩局部為黃色粉砂，飽和，滲透系數(shù) 5．79 ×10－4cm/s～1．03 ×10－3cm/s;下臥層為灰色、灰黃色、黃色粉砂，含壤土團(tuán)塊，飽和，厚度不穩(wěn)定，呈松散～稍密狀態(tài)，經(jīng)判別為地震液化土層，與下伏灰色粉砂呈漸變過渡，滲透系數(shù)4．38 ×10－4cm/s～1．02 ×10－3cm/s，西壩局部為灰色、灰黃色粉質(zhì)壤土和灰色、灰褐色壤土，可塑，滲透系數(shù)3．9× 10－5cm/s;其下為灰色粉砂，局部含壤土夾層，飽和，土質(zhì)不甚均勻，以松散為主，局部中密，經(jīng)判別為地震液化土層，該層滲透系數(shù)3．13 ×10－4cm/s～1．05 ×10－3cm/s;下部為黃色、褐黃色重壤土、粘土，可塑，滲透系數(shù)3．0 ×10－7cm/s～5．0 ×10－6cm/s。

3 設(shè)計(jì)要求

1)截滲墻布置在壩頂偏迎水坡一側(cè)，設(shè)計(jì)頂高程29．81 m(超水庫設(shè)計(jì)洪水位0．5 m)，底高程13．1 m～14．4 m(進(jìn)入穩(wěn)定不透水層0．5 m ～1．0 m)。2)固化劑采用 P．O32．5 級普通硅酸鹽水泥，水泥摻入量根據(jù)試驗(yàn)確定。在試驗(yàn)中水泥土按10%～15%摻入比進(jìn)行，并測定各級摻入比的水泥土重度、滲透系數(shù)、抗壓、抗剪強(qiáng)度、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度，試驗(yàn)取90 d齡期的試塊并應(yīng)按照有關(guān)規(guī)范進(jìn)行;通過試驗(yàn)合理確定選用水泥摻入比。3)水灰比通過現(xiàn)場施工試驗(yàn)確定，一般要求不低于1．2。4)截滲墻體搭接形式見圖1。

圖1 截滲墻體搭接形式

4 截滲墻施工工藝原理和流程

4．1 工藝原理

水泥土攪拌樁截滲墻是以水泥作固化劑，通過樁機(jī)就地將土體和固化劑強(qiáng)制拌和，水泥顆粒表面的礦物很快與水發(fā)生水解和水化反應(yīng)，在土體顆粒間形成各種水化物。這些水化物有的繼續(xù)硬化，形成水泥石骨料，有的則與周圍具有一定活性的粘土顆粒發(fā)生反應(yīng)，通過離子交換和團(tuán)?；饔檬馆^小的土顆粒形成較大的土團(tuán)粒;通過硬凝反應(yīng)，逐漸生成不溶于水的穩(wěn)定的結(jié)晶化合物，從而使土的強(qiáng)度提高。此外，水泥水化物中的游離Ca(OH)2能吸收水中和空氣中的CO2，發(fā)生碳酸化反應(yīng)，生成不溶于水的CaCO3，這種碳酸化反應(yīng)也能使水泥土增加強(qiáng)度。通過以上反應(yīng)，使軟土硬結(jié)成具有一定整體性、水穩(wěn)定性、不透水性和一定強(qiáng)度的水泥土防滲墻，以達(dá)到截滲的目的。

4．2 工藝流程

施工工藝流程圖見圖2。

圖2 施工工藝流程圖

5 施工過程

5．1 測量放樣

根據(jù)施工圖紙要求測放出防滲墻中心線位置，并測量中心位置的高程，以便與設(shè)計(jì)底高程計(jì)算分段確定樁長。高程測量后即開始導(dǎo)向溝的開挖。測放中心線時(shí)，遇有堤身彎曲段則軸線按弧形走勢，通過曲率半徑測放，防止產(chǎn)生陡彎段，造成防滲墻搭接不牢留下滲漏通道;對急彎地段放成折線搭接，施工時(shí)因接頭樁整根重復(fù)搭接而可靠連接。導(dǎo)向溝開挖后，則根據(jù)樁機(jī)每幅施工成墻長度進(jìn)行定位放樣。

5．2 原材料質(zhì)量

本工程防滲墻材料試驗(yàn)主要為原材料檢驗(yàn)、水灰比和摻入比試驗(yàn)。材料進(jìn)場首先驗(yàn)證發(fā)貨單、質(zhì)保書，然后根據(jù)規(guī)范要求分批抽樣送具相應(yīng)資質(zhì)的檢測單位進(jìn)行設(shè)計(jì)要求項(xiàng)目的檢測，合格后再投入使用。開工前應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行水灰比和摻入比試驗(yàn)。

5．3 漿液配比

根據(jù)水灰比、摻入比試驗(yàn)結(jié)果，通過理論計(jì)算確定每桶漿的水泥和水的用量，采用電子繼電器控制水量及人工數(shù)包方式控制水泥用量的方式嚴(yán)格按試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行漿液的制作，制漿過程中用比重計(jì)對漿液質(zhì)量進(jìn)行跟蹤檢查。制漿應(yīng)正反攪拌不少于2 min。

攪拌桶出漿口，安置篩網(wǎng)進(jìn)行漿液過濾，清除水泥渣質(zhì)，確保供應(yīng)的水泥漿液優(yōu)質(zhì)，不堵塞輸漿管路和攪頭上的噴漿眼。

5．4 攪拌噴漿

樁機(jī)對位后，則送漿、送氣進(jìn)行鉆進(jìn)。鉆進(jìn)攪拌時(shí)按規(guī)定一次注漿完畢，漿液由注漿泵經(jīng)管路送至鉆頭，注漿量由無級電機(jī)調(diào)速器和自動(dòng)瞬時(shí)流速計(jì)及累計(jì)流量計(jì)監(jiān)控注漿的同時(shí)全程不間斷供氣，氣體經(jīng)管路壓至鉆頭，供氣量由手動(dòng)閥和氣壓表配給;一般控制壓力為0．3 MPa～0．4 MPa左右。若中途出現(xiàn)堵管、斷漿等現(xiàn)象，應(yīng)立即停泵，查找原因進(jìn)行修理，待故障排除后再掘進(jìn)攪拌。當(dāng)因故停機(jī)超過0．5 h，應(yīng)對泵體和輸漿管路妥善清洗。

攪拌下沉速度應(yīng)控制在0．5 m/min～1．0 m/min，提升速度控制在1．0 m/min～1．5 m/min，此速度的控制還取決于鉆桿旋轉(zhuǎn)的速度。噴漿時(shí)應(yīng)保持漿壓穩(wěn)定、供漿連續(xù)，確保整個(gè)樁體噴漿量均勻連續(xù)。

5．5 攪拌成墻順序

根據(jù)工程特點(diǎn)采用順槽式單孔全套復(fù)攪式，如圖3所示。

圖3 單孔全套復(fù)攪式示意圖

6 質(zhì)量檢驗(yàn)

6．1 探坑檢驗(yàn)

隨著現(xiàn)場實(shí)施的進(jìn)展，在完成壩段范圍500 m左右開挖一組探坑，開挖深度2 m～3 m，長度4 m～5 m，通過揭露觀測，樁體水泥土攪拌均勻，強(qiáng)度類似于硬塑老粘土，搭接牢靠無接縫。

6．2 鉆芯取樣檢測

由業(yè)主委托揚(yáng)州大學(xué)實(shí)施鉆芯取樣，共鉆芯54組，取樣162組。經(jīng)室內(nèi)試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)，上中下三段滲透系數(shù)分別為0．19×10－6～8．2× 10－6，0．22 ×10－6～ 7．1 × 10－6，0．22 × 10－6～ 6．0 × 10－6，抗壓系數(shù)分別為0．5 MPa ～1．4 MPa，0．5 MPa～1．3 MPa，0．5 MPa ～1．3 MPa。檢測結(jié)果均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

6．3 地質(zhì)雷達(dá)檢測

由業(yè)主委托中國礦大(徐州)實(shí)施，總檢測長度1 470 m，分淺層和深層兩步進(jìn)行，檢測結(jié)果截滲墻整體連續(xù)性良好。

7 結(jié)語

目前，防滲手段主要有地下連續(xù)墻、鋪塑、振動(dòng)成模、高壓噴射灌漿、多頭深層攪拌樁以及灌漿等等，通過技術(shù)、經(jīng)濟(jì)的比較，多頭深層攪拌樁是既經(jīng)濟(jì)又有技術(shù)保障的防滲手段之一。通過本工程的施工，認(rèn)為截滲墻的質(zhì)量主要是取決于固結(jié)劑的質(zhì)量、水灰比和摻入量的確定、攪拌頭葉片和攪拌速度以及垂直度的控制。

［1］趙德龍．多頭小直徑水泥土攪拌樁防滲墻在八條路水庫除險(xiǎn)加固工程中的應(yīng)用［J］．陜西水利，2011(3)：101-102．

［2］白永年．中國堤壩防滲加固新技術(shù)［M］．北京：中國水利水電出版社，2001．

［3］王和富．小議水利工程防滲加固中應(yīng)用多頭小直徑深層攪拌樁截滲墻技術(shù)［J］．科技資訊，2011(4)：120-121．

［4］張亦冰，高宗昌．多頭小直徑水泥攪拌樁在水庫除險(xiǎn)加固中的應(yīng)用［J］．中國農(nóng)村水利水電，2007(5)：91-92．

［5］陳敏柏．多頭小直徑水泥土攪拌樁截滲墻施工工藝參數(shù)的選擇［J］．治淮，2009(11)：29-30．

The application of multiple minor diameter cement mixing pile in anti-seepage project

SONG Jian1SONG Li2HUANG Jing3

(1．Jiangsu 8th Construction Co．，Ltd，Qidong 226200，China; 2．Laboratory of Material Structure，Jiangsu Academy of Hydrological Science，Yangzhou 225002，China; 3．Yancheng Litong Enginering Consulting Co．，Ltd，Sheyang 224300，China)

Anti-seepage treatment is an important measurement for ensuring earth dam safety．So far，there are lots of methods to earth dam antiseepage treatment．This essay took medium-sized reservoir as an example，explored the application of multiple minor diameter cement mixing pile in anti-seepage treatment，as a result，deep mixing piles is one of the anti-seepage means which is both economical and also technical safeguard supportable．

anti-seepage treatment，mixing piles，cut-off wall

TU473．16

A

10.13719/j.cnki.cn14-1279/tu.2013.10.082

1009-6825(2013)10-0096-03

2013-01-11

宋 健(1972-)，男，助理工程師; 宋 力(1977-)，男，高級工程師; 黃 靜(1982-)，女，助理工程師