劉瑞鵬

（山西省水利工程質(zhì)量與安全監(jiān)督站，山西 太原 030002）

1 工程概況

某工程采用水泥土地連墻對(duì)兩岸進(jìn)行防滲處理，最大孔深19.1 m。水泥土地連墻有效厚度不小于20 cm；透系數(shù)K≤A×10-6cm/s（1＜A＜10）；水泥攪拌樁抗壓強(qiáng)度≥0.5 MPa；壓縮模量≤1 000 MPa。

2 工程地質(zhì)

工程區(qū)地貌單元屬洪沖積平原區(qū)，第①層為現(xiàn)代人工堆積（QS）雜填土，包含低液限粉土、碎石混合土等，厚0.4～10.5 m；第②層為第四系全新統(tǒng)洪沖積（Q4pal）級(jí)配不良砂，厚7.5～17 m；第③層為第四系全新統(tǒng)洪沖積（Q4pal）低液限粘土（粉土），厚2.2～30 m；第④層為第四系全新統(tǒng)洪沖積（Q4pal）級(jí)配不良砂，厚度1.8～21.8 m，局部夾低液限粘土透鏡體；第⑤層為第四系上更新統(tǒng)洪沖積（Q3pal）低液限粘土（粉土），厚度1.8～6.9 m；第⑥層為第四系上更新統(tǒng)洪沖積（Q3pal）級(jí)配不良砂，厚度10.8～21.9 m；第⑦層為第四系上更新統(tǒng)洪沖積（Q3pal）低液限粘土（粉土），該層未揭穿。地下水埋深 1.5～13.0 m。

3 工藝試驗(yàn)

試驗(yàn)點(diǎn)選取在水泥土地連墻附近，水泥土地連墻試驗(yàn)長(zhǎng)度取4 個(gè)攪拌樁段，約4 m。施工機(jī)械采用XPJ-25 深層水泥攪拌機(jī)、Y112M-6 灰漿攪拌機(jī)、UB-34KW 泵漿機(jī)。擬定葉片直徑為450 mm，軸間距為360 mm；兩幅墻搭接長(zhǎng)度為280 mm。根據(jù)當(dāng)前施工水平，并考慮墻體深度，控制樁位偏差不大于20 mm，垂直度偏差不超過(guò)0.5%。

理論墻體有效厚度驗(yàn)算公式：

式中：de——有效墻厚度，cm；

R——攪拌樁半徑，cm；

l——樁間距，cm；

δ——樁位偏差，cm；

h——樁深，cm；

ξ——垂直度，%。

計(jì)算可得，樁頂墻體有效厚度為416 mm，樁底墻體有效厚度為202 mm，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)墻體有效厚度不小于200 mm 的要求。

3.1 水泥土地連墻工藝參數(shù)初定

通過(guò)分析、類(lèi)比同地區(qū)、相近地質(zhì)條件下兩個(gè)水泥土地連墻工程的施工工藝參數(shù)及成果，初定了本工程水泥土地連墻工藝參數(shù)。

3.1.1 水泥摻量

類(lèi)比工程施工地質(zhì)均為粉土，采用兩攪兩噴的施工工藝，分別對(duì)3 種水泥摻入比進(jìn)行了水泥土地連墻工藝試驗(yàn)。試驗(yàn)成果見(jiàn)表1。

表1 類(lèi)比工程水泥土地連墻試驗(yàn)成果

由類(lèi)比工程的檢測(cè)結(jié)果可以知，水泥摻入比為15%時(shí)，兩個(gè)類(lèi)比工程的水泥土抗壓強(qiáng)度、滲透系數(shù)、壓縮模量等參數(shù)均滿(mǎn)足本工程設(shè)計(jì)要求。鑒于類(lèi)比工程地質(zhì)為粉土層，本工程地質(zhì)主要為粉砂層，粉砂的比表面積小于粉土，水泥用量略小于兩個(gè)類(lèi)比工程也能滿(mǎn)足本工程設(shè)計(jì)指標(biāo)的要求?？紤]地質(zhì)變異性，本工程試驗(yàn)方案初定水泥摻入比為15%。

3.1.2 水泥漿液的水灰比

根據(jù)類(lèi)比工程檢測(cè)結(jié)果可知，重量水灰比為1.5∶1時(shí)，水泥土地連墻滲透系數(shù) K＞A×10-6cm/s（1＜A＜10），不滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求；水灰比為1∶1 時(shí)，水泥土地連墻滲透系數(shù)、抗壓強(qiáng)度、壓縮模量均滿(mǎn)足本工程設(shè)計(jì)要求。因此，本工程試驗(yàn)方案初定水泥漿液的水灰比為1∶1。

3.1.3 噴攪工藝及下沉、提升速度

根據(jù)類(lèi)比工程水泥土地連墻試驗(yàn)成果，兩攪兩噴的施工工藝能夠滿(mǎn)足水泥土地連墻的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)要求。為提高本工程水泥土地連墻均勻性及質(zhì)量保證率，本工程試驗(yàn)方案擬定的施工工藝為四攪兩噴。

下沉、提升的速度應(yīng)與水泥土攪拌機(jī)性能相適應(yīng)，土體攪拌的次數(shù)超過(guò)20 次時(shí)，水泥土能夠攪拌均勻。本工程選用的XPJ-25 深層水泥土攪拌機(jī)葉片的寬度為0.1 m，攪拌葉片與攪拌軸的垂直夾角為15°，攪拌葉片4 枚，攪拌頭的回轉(zhuǎn)速度26 r/min。參考類(lèi)比工程1，初定提升速度為0.8 m/min，下沉速度為1.0 m/min。按下式計(jì)算土體攪拌次數(shù)：

式中：N——土體的攪拌次數(shù)；

n——攪拌頭的回轉(zhuǎn)速，r/min；

h——攪拌葉片的寬度，m；

β——攪拌葉片與攪拌軸的垂直夾角，°；

ΣZ——攪拌葉片的總枚數(shù)；

V——攪拌頭的提升速度，m/min。

計(jì)算可得，土體的攪拌次數(shù)為45 次，能夠保證水泥土攪拌均勻。

3.1.4 注入漿量

根據(jù)漿液水灰比、土體干密度、水泥摻入比及水泥土攪拌樁的有效成墻面積計(jì)算水泥漿液最小用量。第一次、第二次攪拌下沉?xí)r注入量均按照總注入量的50%控制，分別計(jì)算攪拌下沉?xí)r每分鐘的漿液最小注入量。其中，土體干密度1.58 g/cm3，每幅攪拌樁有效成墻面積為0.44 m2，每幅樁每延米的水泥用量為104.3 kg，每幅樁每延米的1∶1 水泥漿液最小用漿量為138.2 L，下沉每分鐘用漿量應(yīng)不少于69.1 L。

3.2 施工方法

3.2.1 鉆先導(dǎo)孔

施工前，沿水泥土地連墻軸線每50 m 布置1 個(gè)先導(dǎo)孔，先導(dǎo)孔深度應(yīng)深入設(shè)計(jì)防滲墻下限以下5 m。根據(jù)地質(zhì)復(fù)勘結(jié)果繪制地層剖面圖，確定低液限粘土層的埋深，保證地連墻深入不透水層。

3.2.2 測(cè)量放樣及樁機(jī)定位

施工時(shí)，依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，通過(guò)水泥土地連墻控制線定出攪拌樁中心線。依據(jù)放樣手簿放出樁體位置，在樁體位置上，插打鋼筋，并涂抹紅漆標(biāo)記。樁機(jī)移動(dòng)到指定樁位并對(duì)中，保證樁體位置偏差不大于20 mm，兩幅樁搭接長(zhǎng)度不小于280 mm。通過(guò)在樁機(jī)上放置水平尺和懸掛吊錘整平樁機(jī)，保證樁體垂直度不超過(guò)0.5%。

3.2.3 制備水泥漿

選用普通硅酸鹽水泥（水泥型號(hào)P.O 42.5）生產(chǎn)水泥漿液。水泥漿液嚴(yán)格按確定的配合比生產(chǎn)，采用定量容器控制拌合用水量，采用電子秤控制水泥用量，采用比重計(jì)控制漿液比重。為防止水泥漿液離析，制漿桶和儲(chǔ)漿桶中的水泥漿液應(yīng)不斷攪動(dòng)。水泥漿液應(yīng)隨配隨用，停滯時(shí)間不得超過(guò)3 h，否則作為廢漿處理。

3.2.4 預(yù)拌下沉及提升攪拌

水泥土攪拌樁機(jī)的冷卻水循環(huán)正常后，啟動(dòng)攪拌樁機(jī)電機(jī)，放松攪拌樁機(jī)吊索，使攪拌樁機(jī)沿導(dǎo)向架攪拌切土下沉，邊噴漿、邊攪拌，鉆頭下沉至設(shè)計(jì)深度位置時(shí)，停止鉆進(jìn)，并停留30 s。鉆頭提升過(guò)程中，鉆頭攪拌，適量噴漿，且在樁頂部位停留30 s。

3.2.5 復(fù)攪下沉及提升攪拌

按照相同的施工參數(shù)，對(duì)水泥土攪拌樁再進(jìn)行攪拌下沉及提升攪拌，邊攪拌下沉、邊噴漿。如遇停電、機(jī)械故障原因，補(bǔ)噴時(shí)間不宜超過(guò)12 h，補(bǔ)噴重疊段應(yīng)大于100 cm；因故停工超過(guò)12 h，應(yīng)使下一序樁與前一序樁在兩側(cè)搭接，搭接長(zhǎng)度不小于2 根樁徑，并在搭接樁間鉆孔灌注水泥砂漿連接。

3.2.6 清洗、移位

若樁機(jī)停止施工或施工間歇時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)，向水泥漿攪拌桶中加入清水，開(kāi)啟灰漿泵，清洗全部管中殘存的水泥漿，并將粘附在攪拌頭的軟土清洗干凈。樁機(jī)移至下一樁位，重復(fù)進(jìn)行上述步驟的施工。

3.3 質(zhì)量檢測(cè)

成墻28 d 后，采用開(kāi)挖檢查、鉆孔檢查、圍井檢查等方法對(duì)水泥土地連墻抗壓強(qiáng)度、滲透系數(shù)、完整性進(jìn)行檢測(cè)。

3.3.1 開(kāi)挖檢查

通過(guò)試驗(yàn)樁開(kāi)挖對(duì)墻體的完整性、均勻性、樁體連接質(zhì)量及墻體厚度進(jìn)行檢查，開(kāi)挖深度為3 m。從開(kāi)挖出露墻體看，水泥土地連墻連續(xù)、均勻，搭接處墻體厚度在27～33 cm 間，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

3.3.2 鉆孔取芯

采用地質(zhì)鉆在兩幅樁的搭接處進(jìn)行鉆孔取芯。從取得的芯樣看，芯樣呈青灰色，芯樣中原狀土與水泥漿膠結(jié)密實(shí)，水泥分布均勻，芯樣完整性好。在試驗(yàn)室養(yǎng)護(hù)后，通過(guò)室內(nèi)檢測(cè)，各芯樣強(qiáng)度均大于0.5 MPa，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

3.3.3 圍井檢查

圍井由相互搭接的水泥土樁構(gòu)成，樁體質(zhì)量與試驗(yàn)樁相同，圍井軸線長(zhǎng)度為7.2 m，本工程采用注水法進(jìn)行滲透系數(shù)檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如表2。

表2 圍井檢測(cè)成果表

滲透系數(shù)計(jì)算公式：

式中：K——滲透系數(shù)，m/d；

Q——穩(wěn)定流量，m3/d；

t——墻體厚度，m；

L——圍井周邊墻體軸線長(zhǎng)度，m；

H——圍井內(nèi)試驗(yàn)水位至井底的深度，m；

h0——地下水位至井底的深度，m。

經(jīng)計(jì)算，滲透系數(shù)K=7.05×10-7cm/s，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)論

擬定的水泥土地連墻試驗(yàn)參數(shù)可以作為本工程施工參數(shù)，用于指導(dǎo)同類(lèi)工程的工藝試驗(yàn)。針對(duì)埋深較大的水泥土地連墻，應(yīng)嚴(yán)格控制樁位偏差、垂直度、樁徑以及樁間距，避免因施工參數(shù)不合理造成墻體下部有效厚度不足，甚至不連續(xù)的問(wèn)題。