多頭小直徑水泥土攪拌樁在防滲工程中的應用

宋健 宋力 黃靜

(1．江蘇八建集團有限公司，江蘇啟東 226200; 2．江蘇省水利科學研究院材料結構研究室，江蘇揚州 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用

宋健1宋力2黃靜3

(1．江蘇八建集團有限公司，江蘇啟東 226200; 2．江蘇省水利科學研究院材料結構研究室，江蘇揚州 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用進行了探索，結果表明，深層攪拌樁是既經濟又有技術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，設計洪水標準為50年一遇，校核洪水標準300年一遇。壩頂寬6 m左右，設計采用多頭(本工程采用5頭)小直徑水泥土攪拌樁對其進行堤身、堤基的防滲處理。

2 地質情況

壩身土：該層為素填土，東壩、南壩為黃褐色粉質壤土混有黃灰色砂壤土，土質不甚均勻;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，密實度不甚均勻，局部透水性較強，滲透系數 A×10－6cm/s～A×10－3cm/s。

壩基土：黃褐色壤土、中粉質壤土，可塑，夾粉砂薄層，厚度不穩定，滲透系數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 5．79 ×10－4cm/s～1．03 ×10－3cm/s;下臥層為灰色、灰黃色、黃色粉砂，含壤土團塊，飽和，厚度不穩定，呈松散～稍密狀態，經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4．38 ×10－4cm/s～1．02 ×10－3cm/s，西壩局部為灰色、灰黃色粉質壤土和灰色、灰褐色壤土，可塑，滲透系數3．9× 10－5cm/s;其下為灰色粉砂，局部含壤土夾層，飽和，土質不甚均勻，以松散為主，局部中密，經判別為地震液化土層，該層滲透系數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3．0 ×10－7cm/s～5．0 ×10－6cm/s。

3 設計要求

1)截滲墻布置在壩頂偏迎水坡一側，設計頂高程29．81 m(超水庫設計洪水位0．5 m)，底高程13．1 m～14．4 m(進入穩定不透水層0．5 m ～1．0 m)。2)固化劑采用 P．O32．5 級普通硅酸鹽水泥，水泥摻入量根據試驗確定。在試驗中水泥土按10%～15%摻入比進行，并測定各級摻入比的水泥土重度、滲透系數、抗壓、抗剪強度、無側限抗壓強度，試驗取90 d齡期的試塊并應按照有關規范進行;通過試驗合理確定選用水泥摻入比。3)水灰比通過現場施工試驗確定，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，通過樁機就地將土體和固化劑強制拌和，水泥顆粒表面的礦物很快與水發生水解和水化反應，在土體顆粒間形成各種水化物。這些水化物有的繼續硬化，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生反應，通過離子交換和團粒化作用使較小的土顆粒形成較大的土團粒;通過硬凝反應，逐漸生成不溶于水的穩定的結晶化合物，從而使土的強度提高。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，發生碳酸化反應，生成不溶于水的CaCO3，這種碳酸化反應也能使水泥土增加強度。通過以上反應，使軟土硬結成具有一定整體性、水穩定性、不透水性和一定強度的水泥土防滲墻，以達到截滲的目的。

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，以便與設計底高程計算分段確定樁長。高程測量后即開始導向溝的開挖。測放中心線時，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，施工時因接頭樁整根重復搭接而可靠連接。導向溝開挖后，則根據樁機每幅施工成墻長度進行定位放樣。

5．2 原材料質量

本工程防滲墻材料試驗主要為原材料檢驗、水灰比和摻入比試驗。材料進場首先驗證發貨單、質保書，然后根據規范要求分批抽樣送具相應資質的檢測單位進行設計要求項目的檢測，合格后再投入使用。開工前應根據設計要求進行水灰比和摻入比試驗。

5．3 漿液配比

根據水灰比、摻入比試驗結果，通過理論計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包方式控制水泥用量的方式嚴格按試驗結果進行漿液的制作，制漿過程中用比重計對漿液質量進行跟蹤檢查。制漿應正反攪拌不少于2 min。

攪拌桶出漿口，安置篩網進行漿液過濾，清除水泥渣質，確保供應的水泥漿液優質，不堵塞輸漿管路和攪頭上的噴漿眼。

5．4 攪拌噴漿

樁機對位后，則送漿、送氣進行鉆進。鉆進攪拌時按規定一次注漿完畢，漿液由注漿泵經管路送至鉆頭，注漿量由無級電機調速器和自動瞬時流速計及累計流量計監控注漿的同時全程不間斷供氣，氣體經管路壓至鉆頭，供氣量由手動閥和氣壓表配給;一般控制壓力為0．3 MPa～0．4 MPa左右。若中途出現堵管、斷漿等現象，應立即停泵，查找原因進行修理，待故障排除后再掘進攪拌。當因故停機超過0．5 h，應對泵體和輸漿管路妥善清洗。

攪拌下沉速度應控制在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的速度。噴漿時應保持漿壓穩定、供漿連續，確保整個樁體噴漿量均勻連續。

5．5 攪拌成墻順序

根據工程特點采用順槽式單孔全套復攪式，如圖3所示。

圖3 單孔全套復攪式示意圖

6 質量檢驗

6．1 探坑檢驗

隨著現場實施的進展，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

由業主委托揚州大學實施鉆芯取樣，共鉆芯54組，取樣162組。經室內試驗統計，上中下三段滲透系數分別為0．19×10－6～8．2× 10－6，0．22 ×10－6～ 7．1 × 10－6，0．22 × 10－6～ 6．0 × 10－6，抗壓系數分別為0．5 MPa ～1．4 MPa，0．5 MPa～1．3 MPa，0．5 MPa ～1．3 MPa。檢測結果均達到設計要求。

6．3 地質雷達檢測

由業主委托中國礦大(徐州)實施，總檢測長度1 470 m，分淺層和深層兩步進行，檢測結果截滲墻整體連續性良好。

7 結語

目前，防滲手段主要有地下連續墻、鋪塑、振動成模、高壓噴射灌漿、多頭深層攪拌樁以及灌漿等等，通過技術、經濟的比較，多頭深層攪拌樁是既經濟又有技術保障的防滲手段之一。通過本工程的施工，認為截滲墻的質量主要是取決于固結劑的質量、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加固工程中的應用［J］．陜西水利，2011(3)：101-102．

［2］白永年．中國堤壩防滲加固新技術［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用多頭小直徑深層攪拌樁截滲墻技術［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加固中的應用［J］．中國農村水利水電，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