復(fù)合地基堤防水泥深層攪拌樁防滲墻施工設(shè)計研究

胡靜（南昌市水利規(guī)劃設(shè)計院江西南昌330009）

復(fù)合地基堤防水泥深層攪拌樁防滲墻施工設(shè)計研究

胡靜
（南昌市水利規(guī)劃設(shè)計院江西南昌330009）

針對復(fù)合地基攪拌樁防滲墻施工質(zhì)量難控制問題，文章結(jié)合江西南昌光伏產(chǎn)業(yè)園配套工程（紅旗聯(lián)圩尤口～京福高速）路堤除險加固工程，對樁號2+400～2+800、3+200～4+693堤段地質(zhì)條件進(jìn)行分析，提出了水泥深層攪拌樁防滲墻施工設(shè)計方案及工藝控制措施。

復(fù)合地基；水泥深層攪拌樁防滲墻；施工設(shè)計；質(zhì)量控制

水泥深層攪拌樁防滲墻是水利工程建設(shè)中一種應(yīng)用較為普遍的防滲加固方式，其通過深層攪拌機(jī)械將水泥類漿液加固劑送入飽和粘土地基之中，并與地基軟土進(jìn)行攪拌形成連續(xù)的墻體，從而達(dá)到防滲加固的目的［1］。但就目前而言，工程在對深層攪拌樁防滲墻施工設(shè)計中通常將其當(dāng)作均質(zhì)的連續(xù)體，而實(shí)際地層土質(zhì)對防滲墻體成墻質(zhì)量有著較大的影響。尤其是復(fù)合地基情況，由于不同地基土層與加固劑反應(yīng)情況存在差異，使得工程施工控制難度提升，成墻質(zhì)量難以保證。

1　概況

1.1工程概況

江西南昌紅旗聯(lián)圩尤口～京福高速地處鄱陽湖濱湖尾閭地區(qū)，區(qū)域地勢平坦低洼（平均高程在17.0m～18.0m），受鄱陽湖洪水、贛江洪水、撫河洪水等的威脅與影響，外河（湖）汛期持續(xù)時間長，高洪水位維持歷時久。汛期洪水位一般高于地面達(dá)4m～6m，區(qū)域汛期防洪任務(wù)重，現(xiàn)有防洪設(shè)施的防洪能力已不能滿足區(qū)域發(fā)展的需求。結(jié)合城市規(guī)劃建設(shè)，設(shè)計將紅旗聯(lián)圩作為南昌光伏產(chǎn)業(yè)園配套工程，對尤口至京福高速公路路堤進(jìn)行除險加固。由于圩堤堤線較長，工程地質(zhì)條件存在差異，工程施工處理方案不同，其中對樁號3+200～3+483、4+550～4+693段堤身采取深層攪拌防滲墻處理。

表1　樁號2+400～2+800、3+200～4+693段地基土主要物理力學(xué)參數(shù)

1.2工程地質(zhì)條件

根據(jù)工程地質(zhì)勘察得到，路堤段地層巖性由上至下為人工填土（rQ）、第四系全新統(tǒng)沖積層（alQ4）以及第四系上更新統(tǒng)沖積層（alQ3），地層巖性物理性質(zhì)參數(shù)如表1所示。堤段堤身填土主要取自堤外地表，其次為堤內(nèi)地表，其成份主要以砂壤土、細(xì)砂為主，局部夾粘土、壤土。堤身填土為灰黃色為主，干～稍濕，標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗1次，錘擊數(shù)5擊，填土呈稍密狀，填筑質(zhì)量一般。局部堤身中下部呈松散狀，填筑質(zhì)量較差，總體防滲性較差，需進(jìn)行堤身防滲處理。

2　水泥深層攪拌樁防滲墻施工方案

參照相鄰工程施工經(jīng)驗及本工程實(shí)際情況，選定采取水泥深層攪拌樁造防滲墻方案。深層攪拌樁采用多頭小孔徑深層攪拌機(jī)造防滲墻，其具有技術(shù)新、防滲效果好以及造價較低的特點(diǎn)。墻體厚度按下式估算［2］：

其中：H——最大作用水頭；［J］——防滲墻允許坡降。

內(nèi)外水頭差5m～7m，取［J］=50，則t=0.2m。考慮工程施工工藝及地質(zhì)條件等情況，確定墻體厚度為25cm（即：樁徑D=30cm，樁與樁之間套打15cm，成墻厚度為25cm，水泥滲入比為15%），滲透系數(shù)不小于1×10-6cm/s（i=1～9）。防滲墻沿堤頂中心線布置，頂高程為設(shè)計水位加0.5m，底高程伸入堤基粘土層1m，平均樁長10m。

3　水泥深層攪拌樁防滲墻施工工藝及質(zhì)量控制

水泥深層攪拌樁防滲墻施工采用多頭小孔徑深層攪拌機(jī)，施工工藝如圖1所示。

3.1材料選擇

工程施工場區(qū)地下水有兩層，分別在第四系全新統(tǒng)沖積粉砂及淤泥質(zhì)粉砂層和第四系上更新統(tǒng)沖積粉砂及礫砂層中，下層地下水具有承壓性質(zhì)。而根據(jù)場區(qū)水質(zhì)及土樣實(shí)驗分析得到，地下水對混凝土結(jié)構(gòu)無腐蝕性，土質(zhì)具有弱腐蝕性，而地表水對混凝土具弱重碳酸型腐蝕。因此，工程水泥材料應(yīng)選擇抗腐蝕性水泥，保證防滲墻結(jié)構(gòu)體的防滲功能。

圖1　防滲墻施工工藝流程

圖2　施工兩序成墻工藝

3.2樁機(jī)定位

施工機(jī)械安裝過程中，應(yīng)確保攪拌機(jī)調(diào)平操作質(zhì)量與攪拌樁連接的可靠性，從而保證墻體結(jié)構(gòu)的平面位移與垂直度符合工程設(shè)計要求。根據(jù)施工方案在堤頂中心布置防滲墻施工軸線，亦可根據(jù)實(shí)際情況增加一條平行于施工軸線的輔助線，并在輔助線上表明相應(yīng)的孔序位置與樁機(jī)定位位置。確定防滲墻孔序施工位置后，應(yīng)對樁機(jī)進(jìn)行調(diào)平施工，以底座根固定標(biāo)尺以及連通管進(jìn)行施工參考，保證樁機(jī)安裝垂直度。與此同時，施工過程中還需要通過經(jīng)緯儀等裝置對樁機(jī)垂直度進(jìn)行校核，以防樁機(jī)自身標(biāo)尺刻度誤差而對防滲墻施工質(zhì)量造成影響。樁機(jī)安裝誤差應(yīng)在規(guī)范允許范圍內(nèi)，一般垂直度偏差在0.2%以內(nèi)，樁位偏差不超過±10mm。

3.3漿液制備

漿液制備應(yīng)嚴(yán)格按照施工設(shè)計方案進(jìn)行，可根據(jù)地層實(shí)際返漿情況適當(dāng)進(jìn)行調(diào)整，但需保證漿液配置比重誤差控制在1.50g/cm3～1.54g/cm3。可根據(jù)各施工單元內(nèi)容工程量制備的漿液量，保證所制備漿液及時用完，最好采用一樁一配方式，保證施工漿液性能［3］。

3.4成墻施工

攪拌鉆進(jìn)過程中不需要噴漿，以防漿液凝結(jié)對后期施工造成影響，鉆進(jìn)速度控制在0.3m/min～1.3m/min。鉆頭下放至指定位置后，根據(jù)設(shè)計確定的檔位進(jìn)行反轉(zhuǎn)提升噴漿操作。控制鉆頭提升以及噴漿速度，鉆頭提升速度控制在0.8m/min～1.2m/min，噴漿速度控制在80L/min～100L/min。施工過采用兩序交替施工方法，先施工Ⅰ序墻，Ⅱ序墻依次交替施工，如圖1所示。

兩序墻體施工過程中應(yīng)保證各樁之間有一定距離的搭接長度，本工程搭接長度為150mm。一個施工單元長度為750mm，樁機(jī)每次向前移動距離為150mm。循環(huán)施工，保證防滲墻結(jié)構(gòu)的連續(xù)性，成墻效果如圖3所示。一個單元施工完畢后，樁機(jī)整體沿著施工軸線前移。

圖3　防滲墻成墻立面

4　防滲墻施工質(zhì)量檢測

工程施工完畢后，應(yīng)對工程施工質(zhì)量進(jìn)行檢測。對多個樁號防滲墻外觀質(zhì)量檢測得出，水泥深層攪拌樁防滲墻墻體最小厚度均超過15cm，垂直度在0.2%以內(nèi)，防滲墻墻體搭接情況與結(jié)構(gòu)連續(xù)性良好。成墻質(zhì)量檢測方法為鉆孔取芯法以及注水實(shí)驗，實(shí)驗抽取施工完畢28天后4個樁號的位置點(diǎn)，每組觀測點(diǎn)取樣本數(shù)量不少于3個。實(shí)驗測得水泥土滲透系數(shù)及混凝土強(qiáng)度參數(shù)結(jié)果見表2。分析表中數(shù)據(jù)可知，樁身成樁質(zhì)量良好，滲透系數(shù)均在安全允許值以內(nèi)；水泥攪拌樁不存在斷樁情況，且水泥土致密堅硬，強(qiáng)度符合工程設(shè)計要求。

5　結(jié)語

表2　注水實(shí)驗滲透系數(shù)測試結(jié)果

復(fù)合地基條件下土層土質(zhì)、含水率、密度、滲透系數(shù)等不同，與加固劑反應(yīng)特性存在差異，如按照均質(zhì)連續(xù)體進(jìn)行施工設(shè)計，勢必造成水泥深層攪拌樁成墻質(zhì)量不均勻，防滲效果也會大打折扣。通過工程實(shí)踐得出，復(fù)合地基水泥攪拌樁防滲墻施工中應(yīng)對漿液流量、鉆頭提升及噴漿速度進(jìn)行嚴(yán)格控制。尤其對于粘土層等不含礫石的砂層，需要適當(dāng)降低漿液流量與鉆頭提升速度，并增加鉆頭的轉(zhuǎn)速來保障防滲墻施工質(zhì)量。陜西水利

［1］賀為民.深層攪拌樁復(fù)合地基及止水帷幕研究與應(yīng)用［D］.中國地質(zhì)大學(xué)（北京），2008.

［2］劉保平，宋淑平.深層攪拌法的設(shè)計施工與應(yīng)用［M］.濟(jì)南:濟(jì)南出版社，2003.

［3］楊開勇，汪濤，繆宏偉.采用多頭小直徑水泥土攪拌樁防滲墻的堤壩施工設(shè)計［J］.江南大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2014，05:572-575.

（責(zé)任編輯：暢妮）

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