水泥土銑削攪拌墻施工技術在月亮灣水庫工程中的應用

(單縣水務局，山東 單縣 274300)

1 工程概況

單縣月亮灣水庫位于山東省單縣浮崗鎮堤頭村，為小(1)型平原水庫，設計庫容716萬m3，主要任務是引蓄黃河水為浮崗、黃崗、曹莊、高老家等6個鄉鎮的居民提供生活用水,日供水量5萬t。主要建設內容包括防滲工程、圍壩工程、出庫泵站、入庫泵站、入庫閘、焦莊溝飲水閘、管理區等。水庫壩長7882m，其中與浮崗水庫共用圍壩長772m；水庫設計水深6.65m，其中地面以下2.85m，地面以上3.8m；最大壩高7.1m，平均壩高4.6m。在建設期間綜合考慮防滲效果、工期要求和施工環境等方面的要求，組織專家對該項工藝進行了論證，引進了水泥土銑削攪拌成墻工藝用于截滲墻工程施工。2016年1月水庫工程投入運行，截至2019年5月，監測結果顯示沒有滲漏現象發生。實踐證明應用該工藝具有防滲效果好、施工速度快、施工環境影響小等特點，值得在北方平原地區水庫建設中推廣。

2 水泥土銑削攪拌墻施工工藝及技術

2.1 水泥土銑削攪拌墻施工工藝

該施工工藝結合了液壓雙輪銑槽機和傳統深層攪拌工藝的優點，掘進時兩個齒狀銑輪以相對方向旋轉，并通過導桿自重和施加壓力進行掘進切削土層。掘進過程中機載計算機系統通過各種傳感器獲取并控制、調整掘進的垂直度。供氣、注漿系統同時向槽內分別注入高壓空氣、水和水泥漿(掘進時注入80%水泥漿量，提升注入20%水泥漿量)；到達設計土層后慢慢提起銑輪，銑輪再以相反的方向旋轉進行銑削，供氣、注漿系統向槽內注入水泥漿和空氣。通過掘進和提升兩個過程，銑槽內的基土與水泥漿被充分攪拌均勻(見圖1～圖3)，單幅墻體施工完成后機載計算機系統生成并打印出包含掘進深度、垂直度、噴漿量等參數信息的施工報告單。

圖1 銑削機械系統結構

2.2 施工機械設備

水泥土銑削攪拌墻施工系統主要施工機械配備組成見表1。

圖2 掘進攪拌

圖3 提升攪拌

2.3 施工流程

2.3.1 施工流程圖

施工流程見圖4。

圖4 施工流程

表1 主要施工機械配備組成

2.3.2 施工準備

a.清理場地。平整、壓實施工場地并清除地表、地下雜物、亂石等。

b.測量放線。按設計圖紙測放出截滲墻施工中心線，合理布設高程控制點和輔助樁。

c.安裝調試。主機就位，檢查供水、制漿、壓漿、充氣等設備和各種管路是否完好，并進行試運轉。

d.開溝鋪板。開挖沿墻體方向深0.8m、寬0.8m的泥漿儲留溝，用于存儲掘進過程中的溢出水泥漿，防止水泥漿流出污染施工場地，沿儲留溝兩側鋪設15mm厚的鋼板，作為機體前進時作業道路，減小機體行進時對儲留溝的破壞并防止機體滑入儲留溝內造成事故。

2.3.3 測量放線

施工前計算出圍壩截滲墻的中心坐標數據，利用測量儀器測放出截滲墻中心線和儲留溝開挖邊線，并用白灰標出邊線輪廓。

2.3.4 泥漿儲留溝

采用挖掘機沿截滲墻軸線開挖寬1.5m，深0.8m的泥漿儲留溝，一般開挖6～10m長即能滿足施工要求，并隨著工作面的延伸再進行開挖。

2.3.5 布設定位線及樁機就位

順儲留溝軸線兩側布設定位線，指揮員指揮樁機按照定位線移動就位，就位誤差控制在±5cm以內。就位后認真檢查操作臺顯示器顯示的導桿垂直度，供水、供氣、供漿等各系統參數，確保各系統參數符合設計要求，對出現的異常參數要查明原因，解決完成后進行試運轉。

2.3.6 水泥漿液配制

開工前按不同土層、不同水泥摻入量進行了試樁試驗，根據試驗結果(見表2)選擇了經濟性較好的配比，選用P·O42.5普通硅酸鹽水泥，按照摻入比20%、水灰比1∶1.5配制水泥漿液。在配制過程中應按規定檢查水泥漿液比重、漿液配合比是否符合要求，檢查合格后再將配制好的水泥漿液輸送至儲漿罐，為液壓銑削攪拌設備連續供漿。壓漿泵要每班檢查2次流量、壓力情況，確保符合施工要求。

表2 各土層水泥摻入量與截滲墻強度和抗滲性的關系

2.3.7 銑削噴漿、攪拌成樁

掘進下沉時銑削頭下降到與銑槽底部基面接觸，按要求開始噴漿、供氣、供水，銑輪的旋轉速度控制在25～35r/min之間，下沉速度控制在0.5～1.0m/min之間，達到設計高程后，延續10s時間對墻底深度2～3m以上范圍進行一個提升、掘進下沉循環，然后進行提升(見圖5)。銑輪速度控制在25～35r/min之間，銑削頭提升速度控制在1.0～1.5m/min之間，以免由于真空負壓、孔壁坍陷形成空隙造成墻體滲漏。掘進下沉和提升過程中均應噴入高壓空氣和水泥漿液，并嚴格按要求控制掘進和提升速度。

圖5 攪拌時間—鉆進提升關系

2.3.8 施工記錄

施工過程中，由工長負責填寫施工記錄，施工記錄表中應記錄樁號、樁長、土層、掘進下沉(提升)攪拌時間及深度、水泥用量、水泥摻入比、水灰比等內容，并報監理工程師審核。

3 施工質量保證措施

3.1 成樁過程的質量控制

做好施工作業人員技術交底和崗前培訓工作，特殊工種均需持證上崗。原材料進場時,同時提交材料合格證,水泥要做安定性試驗，并按規定送實驗室進行檢驗，檢驗合格后方可進行施工，確保使用設計強度等級的水泥，進場水泥及時送檢，合格后方可使用。每班開工前，工程技術人員對作業人員下達作業指導書，進行技術交底。施工時質檢員隨時檢查各項內容，并做好隱蔽記錄。對施工機械按時進行保養，使施工機械設備的性能始終處于正常工況狀態，對壓漿泵進行壓漿量檢測，設置備用壓漿設備一套，確保截滲墻施工時噴漿的均勻性和連續性。施工過程出現管路破損或堵塞、機械故障、停電等意外情況，維修完成復工時，若水泥漿出現初凝，需將管道中的水泥漿液及時清除干凈，并在施工中斷處進行套打，確保墻體連續性。

3.2 確保樁身強度和均勻性質量要求

嚴格控制水泥用量、用水量，施工人員隨時使用比重儀檢測水泥漿的比重。嚴格控制銑削下沉和提升速度，保證攪拌時間和噴漿量，使原狀土被充分破碎與水泥漿充分拌和。水泥漿液不能發生離析，水泥漿液原料嚴格按配合比稱量后進行配制，放漿前必須攪拌30s后再倒入儲漿桶。

4 施工質量檢測

采用WDW-100電子萬能試驗機對典型斷面墻體試件進行抗壓強度檢測，其主要實驗結果見表3。

采用SDSS-SB-HNT-28自動調壓式混凝土抗滲儀對試件進行相對滲透性檢測，其主要實驗結果見表4。

水泥土銑削攪拌墻開挖外觀檢查及抗壓、抗滲性實驗結果顯示：該施工工藝成墻效果好，各項指標均滿足設計要求。

表3 典型斷面墻體試件抗壓強度檢測結果

表4 相對滲透性檢測結果

5 結 語

該工藝已成功在單縣月亮灣水庫大壩防滲墻施工中進行了應用，截至2019年3月圍壩截滲墻各項參數均滿足設計要求，取得了良好的防滲效果，顯示了成墻質量均勻、搭接少、低噪聲、低震動、施工速度快穩定性高、運轉靈活操作方便、對施工環境影響和要求低等優點，該技術是一項值得推廣的水庫大壩防滲墻施工工藝。