淺析水利施工中深層攪拌樁技術的應用

陳彥停+蘇紅威

摘 要： 水資源日益短缺是當今世界面臨的主要資源問題之一，在我國尤為突出。研究大型水利設施的滲流問題，提高河道水庫的庫存效率，最大限度的減少滲流、滲漏，是提高水庫利用效率的重要措施，對促進區域國民經濟和可持續發展具有重要意義。隨著施工機械和施工工藝的發展，深層攪拌樁作為一種較新的防滲措施廣泛應用于水利工程界，利用深層攪拌樁形成的防滲墻，具有施工機械簡單、施工快捷、工程投入少、不污染環境而且防滲效果十分明顯等優點。

關鍵詞： 水利工程；深層攪拌樁；施工技術

一、深層攪拌樁的概況

滲流問題是水利工程建設中的重要問題，一方面，會引起壩體、壩基的滲透破壞；另一方面，滲流量過大會造成庫水損失浪費，而且會引起水庫大壩背水側沼澤化或抬高農田地下水位，影響農業生產。隨著近幾年經濟快速的發展，需水量增加，水利工程建設越來越多，水利工程防滲成為一項普遍的亟需解決的問題。目前軟土地基加固措施有很多種。深層攪拌樁作為一種新型的地基處理技術因其施工速度快，工程投資少，加固效果好而廣泛應用于各類軟土地基加固工程中。起初的深層攪拌樁主要用于復合地基加固，提高地基承載力，從而減少軟弱地基的沉降量。深層攪拌樁防滲技術是利用多頭小直徑深層攪拌機具在原土中攪拌噴射水泥土漿的一種防滲技術。針對施工現場地質條件和工程條件，與其它的防滲技術相比，深層攪拌樁技術有著更強的地層適應性和更可靠的墻體質量和防滲保證。深層攪拌樁防滲墻是在常規的攪拌樁基礎上研究開發的，多頭小直徑深層攪拌樁防滲墻的施工厚度為8cm～45cm，目前最大施工深度為18m。該防滲技術已廣泛應用于長江、松花江、淮河、太湖等流域，防滲效果良好，已取得很好的社會效益。隨著墻體厚度的變小，帶來了技術和經濟的重要變化。

二、工程概況

某水利工程地理位置特殊，所處地質結構復雜，和運河相鄰，工程某部位下的粉質粘土由于地下水位常年都處于較大的水平，也至于形成飽和液限，地基承載力無法達到設計要求，為避免滲流問題產生，需通過地基處理法提高承載力。對此，特通過深層攪拌樁技術加以鞏固，在需鞏固部位放置了5012根攪拌樁，樁徑500mm，樁長7.5～10mm不等。

三、水利施工中深層攪拌樁施工工藝

1、施工要點

深層攪拌樁技術適用于淤泥質粉細砂、淤泥地區處理地基，尤其適用于水工建筑物的地基加固和防滲處理，但仍需要嚴格把關質量。深層攪拌樁技術又稱為水泥土加固法，優點共有以下方面：

第一，所使用的水泥品種、外加劑能、摻入量及標號及被加固土的性質會影響水泥和加固土的強度，其中加固土的抗壓強度會隨著水泥滲入量的增大而增大，水泥土的無側限抗壓強度是300～400kPa，是天然土抗壓強度的幾十、幾百倍。

第二，水泥土容量類似于天然土，但比重卻大于稍大天然土。深層攪拌樁技術在提高復合地基承載力、加固地基、增加防滲透強度等工程方面都等都有很好的效果，同時也是在水利工程中的最大優點，因而被廣泛應用在許多工程。

2、施工準備

（1）查清地下管線的位置及確定架空電線的高度和位置，清除施工現場障礙物，做好路通、水通、電通等工作。應準確按照施工前設計圖紙進行放線，便于標出各個攪拌樁的具體位置，采用板條或竹片并以每個5根樁的方式在施工現場定位攪拌樁樁位。相關施工材料應在施工前就達到施工現場，其中水泥、外加劑等材料必須經實驗室檢驗合格后才能投入到施工中使用。之后做好機械設備放置位置、運輸通道、機械設備施工路線及供水供電線路等施工準備。樁機性能必須良好，功率大于45KW，不得使用非定型產品和自行改裝產品。樁機電流表、管道壓力表、電磁流量計、深度測量儀、電腦打印機必須進行標定，電腦打印機要具備全程打印功能。

（2）水泥土配比試驗及工藝試樁。在施工前進行室內配比試驗的目的在于給施工提供可靠、合理、經濟的參數。例如28d 樁體室內配置強度取1.5，無側限抗壓強度為1.0MPa，現場挖取地下5m 處的原位土樣作為土樣，經測定所挖掘土樣含水率為28.6%，天然度為1.91g/cm3。其具體配比設計為：水泥∶天然土∶水∶外加劑= 100∶667∶55∶1。根據室內配比結果選取水灰比0.55，減水劑摻量1%，水泥摻水15%，以此配合比進行現場試樁施工，根據試樁結果確定最合適的配合比，從而指導正式攪拌樁施工。

3、施工流程

本工程采用二噴四攪的方式，先預攪至設計深度，對鉆機入土情況予以初步掌握，之后噴攪提升，最后復攪下沉、提升。整個施工工藝能較好地保證成樁質量和施工的連續性進行控制。具體施工流程如下：

（1）放線定位。放線定位作為深層攪拌樁施工作業的基礎，在整個施工作業中起到了極其重要的作用。同時也需要注意以下等幾個方面的問題：第一，放線定位前，必須對軟土路基進行測量，根據軟土路基的具體位置進行放線設置。第二，在選擇控制點時，要依據施工實際情況來進行合理的選擇，采用準確的竹簽式進行放線定位，確保與攪拌樁之間的距離符合施工設計要求。

（2）攪拌機就位。完成各項施工準備工作后，即可攪拌機就位。要求攪拌機的鉆桿必須形成垂直狀態，使其準確對準樁位。

（3）第一次鉆進施工。鉆進速度可設置為60r/min 的轉速，以順時針方向鉆到設計樁底高程，此時啟動灰漿泵，待漿液順利進入樁底后改為逆時針方向，此時啟動攪拌機，將攪拌提升至設計樁頂時再繼續噴漿15s，最后停止泵。

（4）第二次鉆進施工。鉆進注漿可同第一次鉆進的方式相同，直到復攪到設計樁長時底座噴攪15s后改為逆時針攪拌，待攪拌頭露出地面后則停止注漿。水泥用量達到每根樁設計用量可作為停止注漿的位置，為避免出現漿液與土壤攪拌不勻的現象，要嚴格控制噴攪升降的速度與漿液流量之間的配合。

（5）兩次循環鉆進成樁。為保證水泥漿與土的均勻攪拌，根據土層具體分布以及設計要求在樁體的相應部行上下重復攪拌。在完成成樁工作后可利用灰漿泵送清水沖洗吸附在鉆頭上的軟土或泥。

四、樁基承載力檢測

淺部開挖：成樁7 天后采用淺部開挖至樁頂以下0.5m 處目測檢查，發現無縮頸內陷現象，樁徑、樁距均勻且滿足設計要求。

靜載試驗：樁基施工完成28 天后，進行復合地基試驗，根據靜載試驗分析，在各級荷載作用下，承壓板沉降量隨著荷載的增加也呈現較為均勻的增加量并且能在短時間內達到穩定。承壓板總沉降量在最大荷載作用下分別為25.4、26.6、22.3、26.1、23.8、27.1，卸載后的承壓板回彈量為8.62、8.55、7.50、7.67、8.30、8.92，根據相關技術規定，該研究地基的承載力平均值為0.250MPa，處于合格范圍內。

五、結束語

綜上所述，地基處理是工程施工基礎，也是確保水利工程質量的主要因素。深層攪拌樁技術能滿足淤泥、粉質粘土、粘土、砂壤土等各種地層的處理，在很多水利工程應用中取得較好的效果。在應用中應根據工程的實際情況和需求運用該項施工技術，用發展的眼光看待施工中的可能存在的問題，提高施工過程中的質量管理水平，從而確保整個工程質量。 ■

參考文獻

[1] 楊清青.深層攪拌樁在壩基滲流中的應用與研究[D].西華大學，2013.

[2] 魯幫勇. 多頭小直徑深層攪拌樁在土山水庫除險加固工程中的應用[J].江蘇水利. 2011（02）.endprint