多頭小直徑深層水泥攪拌樁在水庫除險加固中的應用

□ 孫麗敏 齊姍姍

一、工程概況

高云水庫位于黑龍江省林口縣龍爪鎮境內。該水庫始建于“文革”期間，由于受當時條件限制，設計、施工都存在先天不足，工程質量很差，再加上經過多年運行，工程管理工作又跟不上去，使水庫存在多處工程安全問題，其中大壩滲漏問題尤其嚴重。為處理大壩滲漏，除險加固時采用多頭小直徑深層水泥攪拌樁防滲墻方案進行防滲處理。該壩基礎屬于礫石結構，壩身為粘土心墻壩。

二、多頭小直徑深層水泥攪拌樁的技術特點

（一）技術原理

多頭小直徑深層水泥攪拌樁是利用水泥作為固化劑，通過特制的多頭小直徑深層水泥攪拌樁機械在地基中就地將原位土和固化劑（漿液或粉體）強制拌合，單體形成圓柱體，通過連續施工形成連續的墻體。由于固化劑和其它摻合料會與地基土之間產生物理、化學反應，使地基土形成具有整體性、水穩定性和一定強度的水泥柱體或墻體，從而達到提高堤身與地基的滲透穩定性和抗滑穩定性的目的。

（二）性能指標與技術特點

施工方法先進。采用3頭小直徑、大深度、帶氣帶漿深層攪拌施工工藝。重心低，穩定性好，掘削精度高，施工功效高。

墻體密實，厚度均勻，壁面平整，延續性好，滲透系數＜10～6cm/s,墻體強度高，抗壓強度＞300Mpa。

墻體薄且深度大，墻體厚度在0.2～0.4 m，深度在20 m以內選用。

環境影響小，不影響原有的地基應力；噪音低，振動小；由于不用泥漿護壁，減少了對環境的污染，有利于文明施工。

由于造墻材料是水泥和水，取材方便，并且利用了原狀土，節省了材料，成墻的造價相對較低。

三、設備選型及施工前期準備

（一）主要施工設備及其技術參數

根據設計要求，本工程選用SP—5A型大扭深層攪拌樁機及其配套設備進行施工，該機具有移動靈活、成樁質量高、施工速度快、噪音低等優點。

樁機型號：SP—5A型大扭矩深層攪拌機；攪拌頭轉速：60 r/min；最大施工深度：20 m；額定扭矩：8500 N.m；發電機組150KW。

（二）施工前期準備

清除地表下各種障礙物，將施工場地填墊平整；保證進場臨時道路暢通，施工用電采用發電機，施工用水庫內提取；組織材料進場，進場水泥必須具備出廠合格證，并經現場取樣送試驗室復檢合格，存放場地要充分滿足施工需要，現場布局合理；根據樁位平面圖及主要軸線，用經緯儀定向，鋼尺量距，確定樁位；測量現場地面標高，確定樁頂標高。

四、施工方法過程

樁機就位。確定鉆桿長度，鉆頭直徑采用35厘米，連接好輸漿管路，將樁機移到指定位置對好樁位，由現場質檢人員檢查確認無誤后即可開機作業。

啟動攪拌裝置。確定合適泥漿泵壓力，一般0.2～0.5MPa ，水泥摻入量12%～16%之間。

噴攪下沉。開啟深層攪拌機主電機，樁機鉆桿垂直下沉，下沉速度1.0～1.2 m/分，下沉過程中，工作電流不大于額定值，遇較硬地層不能下沉時，適當調整水泥漿量，隨時觀察設備運行及地層變化情況，鉆頭下沉至設計深度。

攪拌提升。深層攪拌機下沉到達設計深度，在樁端攪拌噴漿30s后勻速攪拌提升；提升過程中始終保持送漿連續，中間不得間斷，如有間斷應及時進行處理；與此同時，在輸漿管沖水下沉的部位應加強攪拌噴漿。

重復攪拌下沉。重復前次作業，每根樁均要進行復攪復噴。

移位。樁機移至下一樁位，重復進行上述步驟的施工。

五、墻體施工工藝及質量控制

為保證構成連續完整的防滲墻，在施工過程中，攪拌樁機應保持樁體傾斜誤差＜0.5%，樁位誤差＜3cm，樁間搭接長度≥100mm，單元搭接長度≥100mm。

一般情況下，水泥滲入量≥100kg/m2，水灰比為1：1～1.4：1，水泥為425#普通硅酸鹽水泥。在具體工程施工時，水泥滲入量和水灰比要由施工單位根據堤壩土層性質、孔隙率、含水量等實驗數據確定。

為保證防滲墻的施工質量，需要控制攪拌的下沉和提升速度≤0.5 m/min。施工時間間隔不能超過12h，否則應補樁，以保證防滲墻的連續性。

在成樁噴漿階段不允許出現斷漿現象。如果在上提噴漿時斷漿，應將攪拌頭下沉到斷漿位置0.5 m處，待恢復供漿后繼續成樁；如果在下沉噴漿時斷漿，應將攪拌頭上提到斷漿位置1 m處，待恢復供漿后繼續成樁；攪拌機葉片尺寸必須隨時檢查，葉片直徑磨損量不大于葉輪直徑的2%。

高云水庫除險加固時，對水庫大壩防滲處理采用了多頭小直徑深層水泥攪拌樁防滲墻，最小成墻厚度0.2 m，深度至基礎強風化0.5 m，墻體最大深度17 m。墻體要求滲透系數在10～6cm/s，抗壓強度＞1.0Mpa，工程于2009年竣工完成。