【摘要】在我國(guó)的西北地區(qū)，受地理環(huán)境及地質(zhì)條件的限制，對(duì)深層攪拌防滲墻施工工藝的科學(xué)研究和實(shí)際運(yùn)用相對(duì)較少。在高臺(tái)縣小海子水庫(kù)下庫(kù)北壩處理時(shí)，筆者有幸參與了深層攪拌防滲墻施工，對(duì)施工全過程進(jìn)行了詳細(xì)的描述。

【關(guān)鍵詞】水庫(kù)；深層攪拌法；防滲墻；質(zhì)量檢測(cè)

引言

深層攪拌法是利用水泥作為固化劑，通過特制的深層攪拌機(jī)械，在地基深部將軟土和固化劑強(qiáng)制拌和，促使混合體內(nèi)發(fā)生一系列的物理～化學(xué)反應(yīng)后，形成具有整體性、穩(wěn)定性和一定強(qiáng)度的水泥加固土，從而改善了基礎(chǔ)的物理力學(xué)性能，提高了地基承載力，達(dá)到加固軟土地基的目的。根據(jù)結(jié)構(gòu)的要求，加固體可布置成柱狀、壁狀和塊狀三種不同的加固形式。深層攪拌機(jī)按攪拌頭的數(shù)量，分為單頭、雙頭和多頭等不同類型。攪拌軸一般由內(nèi)、外雙層管組成，外管下端安裝有攪拌頭，上端與立架的起吊設(shè)備相連，并由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，內(nèi)管供輸送水泥漿等介質(zhì)。

1、工程概況

高臺(tái)縣小海子水庫(kù)位于甘肅省張掖市高臺(tái)縣南華鎮(zhèn)小海子村，為一座旁注式平原洼地水庫(kù)。水庫(kù)始建于1958年，歷經(jīng)數(shù)次續(xù)建、修復(fù)、加固加高處理后，形成現(xiàn)在的上、中、下三個(gè)庫(kù)，水庫(kù)總庫(kù)容為1048.1萬(wàn)m3，為中型Ⅲ等工程，承擔(dān)著友聯(lián)灌區(qū)的南華、駱駝城、巷道、宣化、黑泉等5個(gè)鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）、48個(gè)行政村、2個(gè)國(guó)營(yíng)農(nóng)場(chǎng)共計(jì)10萬(wàn)畝農(nóng)田及林草地的灌溉調(diào)蓄任務(wù)。下庫(kù)北壩長(zhǎng)4803m，壩頂寬度5m，壩頂高程1370.5m，最大壩高8.67m，上游壩坡為1：2.25，下游壩坡為1：2，壩體為壤土填筑均質(zhì)壩。本次加固的重點(diǎn)是下庫(kù)北壩，利用深層攪拌法施工工藝，在壩體內(nèi)形成一道懸掛式防滲墻，將壩體與壩基連成統(tǒng)一的防滲體，有效延長(zhǎng)滲徑，減少滲水通道和滲透破壞。

2、加固方案選擇

根據(jù)下庫(kù)北壩壩體滲流數(shù)據(jù)分析，在正常蓄水位下，壩體部分鋪蓋缺失，壩后排水溝普遍離坡腳較近，并經(jīng)過屢次的挖深，排水溝已切入粉質(zhì)粘土層面以下1.5～2.1m，以下0.5～1.5m左右的粉質(zhì)粘土層結(jié)構(gòu)疏松、薄弱，將會(huì)逐漸發(fā)展成為滲流出口；下庫(kù)大壩填筑質(zhì)量差，壩體平均壓實(shí)度0.93，平均滲透系數(shù)為5.09×10-4cm/s，易溶鹽含量平均值為4.43%，均難于滿足規(guī)范要求，存在壩體、壩基滲漏安全隱患；下游壩坡存在鼓起疏松、返堿泛白，壩頂及壩坡存在縱向裂縫及獸穴。

為了解決上述問題，當(dāng)?shù)厮姓鞴懿块T、流域管理部門及設(shè)計(jì)單位擬定了多種加固處理方案，包括高壓噴射灌漿、旋噴樁連續(xù)墻、深層攪拌防滲墻、用土工膜延長(zhǎng)上游鋪蓋等方案。綜合分析比較后，確定對(duì)下庫(kù)北壩段壩體、壩基采用深層攪拌地下連續(xù)防滲墻處理，處理方案工程造價(jià)低，工期短，處理效果可以滿足壩體防滲要求，還能有效降低沖刷破壞。

深層攪拌地下連續(xù)防滲墻布置在下庫(kù)北壩壩頂軸線處，長(zhǎng)度為4803m，墻體軸線距壩頂上游邊緣距離2.5m。大壩壩頂高程為1370.80，防滲墻頂部高程為1369.2，鑒于各段壩基粘土層層厚不同，并根據(jù)滲流分析結(jié)果確定，在樁號(hào)0+000～1+200段防滲墻自壩底起深入粘土層以下2m，在樁號(hào)1+200～4+803段防滲墻自壩底起深入粉砂層以下2m。

深層攪拌地下連續(xù)墻施工選用三頭設(shè)備，裝配3根攪拌軸，軸間距320mm，攪拌頭直徑440mm，一次形成深層攪拌地下連續(xù)墻單元墻長(zhǎng)度960mm，每一單元墻體有效長(zhǎng)度為910mm。同一單元內(nèi)樁體間搭接寬度不小于120mm，單元與單元樁體間的搭接寬度不小于170mm，理論最小墻體厚度為306.18mm，即最小墻體（搭接部位）厚度不小于300mm。

3、施工準(zhǔn)備

3.1先導(dǎo)孔

工程施工前，根據(jù)設(shè)計(jì)要求完成先導(dǎo)孔的鉆孔施工，復(fù)核地質(zhì)勘察資料的準(zhǔn)確性，確定深層攪拌防滲墻底部高程、水泥摻入量和水灰比等參數(shù)。先導(dǎo)孔采用150型地質(zhì)鉆機(jī)施工，孔間距50m，共布置96個(gè)先導(dǎo)孔。先導(dǎo)孔的深度應(yīng)深入相對(duì)隔水層不小于5.0m，或深入設(shè)計(jì)的防滲墻底高程之下不小于5.0m。

3.2成墻試驗(yàn)

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，在壩體附近選擇一處同等地質(zhì)條件的空曠區(qū)進(jìn)行成墻試驗(yàn)，驗(yàn)證深層攪拌防滲墻施工工藝的適用性，確定適合本工程地質(zhì)條件的水灰比、漿液比重、提升速度、旋轉(zhuǎn)速度等施工參數(shù)，為工程施工做好準(zhǔn)備。試驗(yàn)過程中各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)控制如下：

3.2.1孔位控制：為確保搭接長(zhǎng)度、墻體厚度及整體性，放一條平行于設(shè)計(jì)地下連續(xù)墻體軸線的輔助線，根據(jù)樁孔距、搭接要求，制作孔位放樣標(biāo)尺，設(shè)備按定位標(biāo)尺移位，使樁位偏差不大于10mm，滿足設(shè)計(jì)要求。

3.2.2墻體垂直度控制：施工前，用經(jīng)緯儀校正設(shè)備塔架的垂直度，并在設(shè)備底盤上的三根連通管上做好刻度標(biāo)記，確保施工時(shí)墻體垂直偏差不大于0.3%。

3.2.3攪拌頭控制：攪拌頭的直徑不小于設(shè)計(jì)要求，施工時(shí)攪拌頭直徑偏差不大于10mm，定期進(jìn)行檢查，超出偏差范圍及時(shí)進(jìn)行更換。

3.2.4深度控制：設(shè)備安裝深度儀，嚴(yán)格按照施工圖紙要求控制下鉆深度、噴漿面、停漿面，確保地下連續(xù)墻深度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

3.2.5漿液控制：嚴(yán)格按照批準(zhǔn)的水灰比配制水泥漿，水泥漿液應(yīng)隨配隨用，灰漿攪拌機(jī)應(yīng)不間斷攪動(dòng)，若停止則時(shí)間不得超過4小時(shí)，且漿液不得離析，否則作廢漿處理。

3.2.6輸漿控制：輸漿時(shí)精確記錄輸漿量，并使?jié){液泵送連續(xù)，應(yīng)保證水泥漿液濃度并使之與攪起的泥土充分?jǐn)嚢?，使在下沉和提升過程中孔口始終微微翻漿。

3.2.7速度控制：下沉和提升速度符合施工工藝要求，根據(jù)地層情況控制下沉速度，一般在0.8～1.2m/min，提升速度控制一般控制在0.8～1.5 m/min范圍內(nèi)，提升速度要和輸漿量匹配且輸漿連續(xù)。

4、深層攪拌防滲墻施工

4.1施工工藝

4.1.1樁機(jī)定位：深層攪拌樁機(jī)移至指定樁位，對(duì)中、調(diào)平、校正塔架垂直度，進(jìn)行設(shè)備的地面試運(yùn)轉(zhuǎn)，檢查管路、線路、儀表等完好情況。

4.1.2制備漿液：按試驗(yàn)室指定的水灰比進(jìn)行漿液的制備。水泥采用P.SMR 42.5中抗硫水泥，配制時(shí)準(zhǔn)確計(jì)量，攪拌均勻，攪拌完成后存入儲(chǔ)漿桶內(nèi)待用。當(dāng)氣溫在10℃以上時(shí)，漿液存放時(shí)間不得超過3h；當(dāng)氣溫在10℃以下時(shí)，不超過4h；漿液存放時(shí)控制漿體溫度在5～40℃范圍內(nèi)。

4.1.3攪拌下沉：?jiǎn)?dòng)攪拌樁機(jī)，使主機(jī)動(dòng)力裝置帶動(dòng)鉆桿轉(zhuǎn)動(dòng)，開啟灌漿泵和記錄儀，按確定的下沉速度攪拌下沉至設(shè)計(jì)要求的高程。

4.1.4攪拌提升：樁機(jī)攪拌下沉至設(shè)計(jì)要求墻底高程后，在墻底攪拌，待孔口返漿正常時(shí)，按確定的速度提升至設(shè)計(jì)要求的墻頂高程，停漿面高于墻頂高程30～50cm為宜。

4.1.5樁機(jī)縱移：完成上一個(gè)單元墻的施工后，樁機(jī)沿墻軸線方向縱移，每次縱移長(zhǎng)度91cm。樁機(jī)移位到下一個(gè)單元墻的位置后，人工用放樣標(biāo)尺復(fù)核樁位，無(wú)誤時(shí)即可開始本單元墻的施工，如此往復(fù)形成連續(xù)的水泥土地下防滲墻。

4.2特殊情況處理

4.2.1因故停工：停工時(shí)間較短恢復(fù)施工時(shí)，能下沉到原施工停漿面0.5m以下，可重新攪拌提升；若停工時(shí)間較長(zhǎng)恢復(fù)施工后，無(wú)法下沉至停漿面以下0.5m時(shí)，采用下一單元墻處理時(shí)，在上一單元墻的一側(cè)或兩側(cè)同時(shí)布置搭接施工。若停工時(shí)間超過24小時(shí)且無(wú)法用攪拌搭接法處理時(shí)，采用高噴灌漿自下而上噴漿至停漿面以上50cm。

4.2.2接頭處理：前一作業(yè)面的單元墻與后續(xù)作業(yè)面單元墻搭接處間隔時(shí)間很長(zhǎng)，無(wú)法進(jìn)行搭接時(shí)，下一單元墻施工前與已施工完的單元墻預(yù)留一定距離（70-90cm），然后采用高壓擺噴灌漿，按設(shè)計(jì)墻底和墻頂高程進(jìn)行搭接處理。

4.2.3斷樁處理：施工中出現(xiàn)斷樁時(shí)，導(dǎo)致原樁位無(wú)法進(jìn)行復(fù)攪下沉施工，可采用相應(yīng)處理辦法，即在對(duì)應(yīng)斷樁處進(jìn)行鉆孔，采用高壓旋噴灌漿處理。處理高程范圍為斷樁底高程以上0.5m處到斷樁設(shè)計(jì)墻底高程以下0.5m，同時(shí)，沿深攪墻軸線樁間凈距平移30mm，進(jìn)行下一根深攪單元墻施工，待水泥土攪拌墻有一定強(qiáng)度后，在30mm處用鉆機(jī)鉆孔至斷樁底高程，然后采用水泥砂漿進(jìn)行全孔灌漿。深攪墻斷樁處的高噴施工按正常高噴布孔施工。

4.2.4遇障礙物的處理：施工中，如遇到地下障礙物（埋石等）無(wú)法下沉?xí)r，障礙物埋深較淺時(shí)，直接挖出后回填繼續(xù)施工，障礙物埋深較深時(shí)，在遇障礙物處進(jìn)行鉆孔高壓旋噴灌漿處理，處理高程范圍為遇障礙物處高程以上0.5m處至水泥土防滲墻設(shè)計(jì)底高程段。

5、施工質(zhì)量檢測(cè)

高臺(tái)縣小海子水庫(kù)加固施工完成后，為了有效檢驗(yàn)防滲墻的完整性和連續(xù)性，根據(jù)項(xiàng)目質(zhì)量評(píng)定及施工驗(yàn)收規(guī)范的要求，建設(shè)單位、施工單位共同委托第三方檢測(cè)單位完成本項(xiàng)目的施工質(zhì)量檢測(cè)。檢測(cè)單位按照委托事項(xiàng)，編制了檢測(cè)方案，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理工程師批復(fù)后，對(duì)本項(xiàng)目的施工質(zhì)量進(jìn)行了全面檢測(cè)工作。

工程質(zhì)量的檢測(cè)采用開挖檢測(cè)法、鉆孔取芯檢測(cè)法、探地雷達(dá)無(wú)損檢測(cè)法等多種方法進(jìn)行，檢測(cè)區(qū)域根據(jù)檢測(cè)方法的不同，均衡布置在施工壩段。檢測(cè)數(shù)量按施工數(shù)量5%控制，質(zhì)量檢測(cè)在防滲墻達(dá)到28d齡期后進(jìn)行。

5.1開挖檢測(cè)法

開挖檢測(cè)對(duì)壩體會(huì)具有一定的破壞性，因此開挖檢查布置了共5處。開挖前查詢?cè)际┕び涗洠瑢㈤_挖段盡量布置在施工中出現(xiàn)停漿、復(fù)攪及搭接處理等特殊情況的地段。開挖采用小型挖掘機(jī)輔以人工進(jìn)行，開挖深度控制在壩頂以下2.5m以內(nèi)，盡量減少對(duì)壩體的人為傷害。

5.2探地雷達(dá)無(wú)損檢測(cè)法

探地雷達(dá)是一種具有高分辨率的物探探測(cè)技術(shù)，廣泛應(yīng)用在深度小于30m工程勘察領(lǐng)域，可對(duì)地下淺部埋藏的目標(biāo)體進(jìn)行檢測(cè)。水泥土防滲墻與周圍介質(zhì)存在一定的物性差異，這就為適用探地雷達(dá)探查防滲墻的連續(xù)性提供了良好的條件。探地雷達(dá)檢測(cè)共分段布置了8處，每處的檢測(cè)長(zhǎng)度為50m。

5.3鉆孔取芯法檢測(cè)是直接檢測(cè)深層攪拌樁的樁身完整性最為直觀和最為真實(shí)的手段。通過鉆孔取芯將水泥土芯樣完整地取出地面，直觀鑒定樁身的均勻性、顏色及樁長(zhǎng)是否達(dá)到設(shè)計(jì)值，并對(duì)芯樣可以送試驗(yàn)室檢測(cè)無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度、滲透系數(shù)等性能指標(biāo)。取芯鉆孔共布置了10個(gè)，均勻布置在0+500～3+500段的壩體上。

通過多種方法的綜合檢測(cè)，工程質(zhì)量最終確定為合格。綜合檢測(cè)評(píng)定認(rèn)為，地下防滲墻的搭接寬度、墻體有效寬度均勻一致，墻體質(zhì)量較好，不存在內(nèi)部空洞、孔隙等質(zhì)量問題，鉆孔取芯基本完整，單元樁與單元樁間搭接良好，部分單元樁的孔斜超出控制值，但仍在符合質(zhì)量范圍內(nèi)；墻底界面明顯，界面（樁底）深度滿足設(shè)計(jì)要求，個(gè)別樁體存在不密實(shí)現(xiàn)象，但不影響正常使用。防滲墻樣品試驗(yàn)室檢測(cè)數(shù)據(jù)表明，墻體滲透系數(shù)在4.51×10-7～9.03×10-7cm/s間，抗壓強(qiáng)度在0.36～0.51Mpa間，滿足設(shè)計(jì)要求。

6、結(jié)束語(yǔ)

小海子水庫(kù)下庫(kù)北壩經(jīng)過深層攪拌水泥土防滲墻處理后，壩基的防滲性能顯著提高，據(jù)水庫(kù)管理站日常觀測(cè)數(shù)據(jù)顯示，壩后的地下水位明顯下降，排水陰溝的水流量明顯減少，防滲墻的施工，有效地消除了壩體與壩基間的滲漏通道，延長(zhǎng)了壩基的滲徑。通過近一年來(lái)的觀察，原來(lái)在壩外側(cè)坡腳生長(zhǎng)旺盛的白楊樹、紅柳等植物，由于地下水位的下降，出現(xiàn)了樹木枯萎死亡現(xiàn)象，并且范圍持續(xù)擴(kuò)大。相關(guān)的數(shù)據(jù)及現(xiàn)象同時(shí)驗(yàn)證，深層攪拌水泥土防滲墻在高臺(tái)縣小海子水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程中是成功的。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：汪生琪，出生于1974年9月，男，漢，青海省湟中縣，職稱：工程師，學(xué)歷：本科。主要研究方向：水電工程施工管理。