土壩水泥粉噴樁防滲墻的效果和檢測

尹剛

勝利油田管理局供水公司，山東 東營257000

土壩水泥粉噴樁防滲墻的效果和檢測

尹剛

勝利油田管理局供水公司，山東 東營257000

勝利油田孤北水庫應用深層攪拌技術于圍壩南壩段建造水泥粉噴樁防滲墻，以解決水庫嚴重的滲透破壞安全隱患，但由于施工中存在較嚴重缺陷，加固后下游仍繼續出現滲透破壞。通過對南壩段粉噴樁防滲墻的現場鉆孔取芯，檢查成樁和接縫狀態，結果表明樁深越深，成樁質量越差；室內滲透和現場注水試驗表明，粉噴樁在淺層具有一定的防滲效果，利用其作為截滲設施，關鍵在于施工質量控制。

1 前言

用深層攪拌加固軟土地基，我國1980年即開始應用于工程實踐。用深層攪拌在地基內將原土和固化劑強制攪拌，形成具有一定強度和穩定性的凝結水泥土，從而實現對軟土的加固。當固化劑采用水泥粉體而非漿液，則稱為粉噴樁。

1999年10月勝利油田將粉噴樁用于孤北水庫南壩建造防滲墻?？⒐ず笪醋髻|量檢驗，而壩下滲透破壞現象未能消除，因此于2002年5月對粉噴樁的質量進行探查，同時為滲漏治理的對策研究提供基礎資料。

2 工程概況

孤北水庫是一座引黃供水的平原水庫，設計蓄水位5.0m，原地面高程0.4～1.2m，設計總庫容5000×104m3，水庫圍壩總長15.58km。

圖1 南壩0+000～0+600斷面

水庫圍壩為均質土壩，就地在庫區內取土。圍壩下部為水力沖填，即用高壓水沖挖形成泥漿，輸送至壩體范圍沉積形成壩體；上部碾壓填筑。水力沖填前未清基，建基面及沖填土料中均含蘆葦等植物及根系，腐爛后已在土體中留有孔洞，且土體中含較多腐殖質。

圍壩設計壩頂高程6.7m，頂寬7.0m，上下游壩坡分別為1:3和1:2.5。壩體內在壩軸線下游2.5m設排水砂墻，墻寬1.0m，頂高程4.0m，墻底有橫向碎石導滲溝通向下游。壩體典型剖面見圖1。

壩基上部為黃河最新沉積地層，由粉土和粉質黏土構成。

水泥粉噴樁防滲墻軸線位于壩軸線上游2.5m處，墻頂高程6.5m，墻底高程-11.0m，樁長17.5m，樁徑Φ500mm。

3 滲漏情況調查

孤北水庫1994年12月竣工投入運行。1996年11月庫水位4.7m，在南壩樁號0+000～0+400段、東壩南段14+500～15+656段壩下集滲溝多處出現滲透破壞，溝底分布大小不一泡泉。1998年5月滲透破壞繼續發展，在0+200～0+500段出現14個較大泡泉群，小者直徑0.2m，一般約0.4m，最大達1.65m。經研究，1998年10月決定對南壩0+200～0+500、長300m段實施水泥粉噴樁截滲處理，施工期庫水位4.13～4.20m。

1999年4月庫水位4.17m，檢查發現粉噴樁防滲墻的實施未能達到目的，滲透破壞更趨嚴重，在該段泡泉群數量增至30個，范圍明顯擴大，并且大量冒出渾水。1999年10月在0+200～0+650段壩下集滲溝堆填反濾壓浸。2001年12月庫水位3.62m，檢查發現在集滲溝下游20～30m繼續出現滲透破壞，泡泉群數量達到40個，出露高程在0.58～1.03m。

4 探查方法和布置

探查工作除對粉噴樁防滲墻進行外，對壩體壩基土體也進行了驗證性鉆探。

(1) 粉噴樁探查

以鉆探檢查成樁狀態，并在鉆孔中分段進行注水試驗，以得到現場試驗的滲透系數值。在樁號0+250～0+450間每50m設一鉆孔，共5孔，孔深18.5m。0+400、0+450處鉆孔設在樁接縫處，其余設于樁中心處，鉆孔直徑110mm。鉆孔取芯判斷其成樁狀態，并對有代表性的芯樣進行無側限抗壓強度和室內滲透試驗。

(2) 壩體壩基土體鉆探

在樁號0+150、0+300、0+450設三個鉆探剖面，0+150剖面代表未設粉噴樁的情況。每剖面在壩軸線處、軸線下游8.0m和20.0m各設一鉆孔，孔深分別為18.5m、15.0m和13.5m，均為取樣孔，另在0+000～0+600段壩軸線上增設了6個鑒別鉆孔。鉆孔取樣主要進行室內滲透試驗。另外，在壩軸線上的6個鉆孔中進行了22組現場注水試驗。

5 探查成果

(1) 粉噴樁的成樁狀態

根據鉆孔取芯可以明顯判別全樁自上而下可分5段：0～2m為灰黑色水泥結石，成樁良好，但攪拌不均勻；2～4m為水泥結石，夾薄層含水泥結石顆粒的土，基本成樁；4～8m為水泥土，成樁差，巖芯采取率低；8～11m基本為原土，水泥顆粒稀少，可聞到水泥氣味；11m以下似經擾動原土，無水泥結石顆粒，無水泥氣味。

(2) 粉噴樁接縫狀態

0～6m段接縫明顯，以下不可辨。0～4m段接縫有明顯縫隙，縫寬1～5mm。

(3) 粉噴樁芯樣試驗成果

粉噴樁芯樣室內試驗進行了14組無側限抗壓強度試驗、7組滲透試驗，其成果按成樁情況分三段進行統計，其均值列于表1。

(4) 粉噴樁鉆孔注水試驗成果

在5個鉆孔內共進行了16段、段長3.0m的現場注水試驗，仍按成樁情況分三段進行成果統計，所得均值列于表1。

(5) 壩體壩基土體鉆探試驗成果

本次鉆探壩體壩基土層可分為4層，①層分為2個亞層。水平滲透系數的室內試驗共進行了32組。在軸線上的6個鉆孔進行了22段注水試驗，試驗段長在透水性相對較強的土層中為1.0m，相對較弱的為2.0m。分層統計的成果列于表2。

6 探查成果分析

表1 粉噴樁試驗成果表

表2 壩體壩基土體滲透試驗成果表

(1) 從孤北水庫南壩0+200～0+500段水泥粉噴樁的鉆探檢查可見，其成樁和接縫狀態均存在缺陷。比較粉噴樁和壩體壩基土的相應滲透系數試驗數值說明，樁體滲透性比原土的要小2.4～4.5倍，粉噴樁具有一定的防滲效果。

(2) 由深層攪拌形成的水泥土防滲墻一般要求墻體滲透系數≤1×10-5cm/s。從表1室內試驗成果看，粉噴樁墻體滲透系數基本可以達到這一要求，但現場鉆孔注水試驗成果遠大于此限值，不能滿足要求。

(3) 粉噴樁注水試驗的滲透系數水泥土段比不成樁段要大，室內試驗則相反。這是由于在水泥土段注水試驗段包含了建基面，而該處存在腐殖層和土體中孔洞，因而試驗成果是合理的。

(4) 粉噴樁鉆取的芯樣可見有攪拌不均勻現象，成樁狀態差別明顯，施工質量差，致使截滲達不到要求。由表1水泥土段室內試驗成果可見滲透系數k值可以達到≤1×10-5cm/s的要求，因此采取粉噴樁截滲措施也不是不可以，關鍵在于施工質量控制。

(5) 孤北水庫南壩由于自身和粉噴樁防滲墻均存在較嚴重缺陷，因而滲流控制不良，致使下游繼續出現滲透破壞，為保證圍壩安全運行仍應補行截滲處理。

7 結論

勝利油田孤北水庫南壩0+200～0+500段水泥粉噴樁防滲墻經鉆探檢測，其成樁和接縫狀態存在嚴重缺陷，截滲效果差，致使下游繼續出現滲透破壞，為保證圍壩安全運行，應予采取滲流控制措施。由水泥土取芯樣室內滲透試驗成果可見，其值基本上可以滿足≤1×10-5cm/s的要求，利用水泥粉噴樁作為截滲設施，關鍵在于施工質量控制。

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.02.025

尹剛(1970～),男,山東萊陽市人,高級工程師,給排水工程專業,工作單位勝利石油管理局供水公司。

滲透破壞；粉噴樁防滲墻；施工質量控制