深層攪拌樁在壩基滲流中的應用與分析

都建民

摘 ?要：作為一種新型地基處理技術，深層攪拌樁因其具有施工便捷、成本低以及加固效果良好等優點，在軟基加固工程中得到了廣泛應用。早期深層攪拌樁多用于加固復合地基，其功能為控制軟弱地基不均勻沉降，提升地基承載力。隨著科學技術水平的不斷提升，作為一種新型防滲技術，深層攪拌樁在水利工程行業中得到了廣泛認可。防滲墻采用深層攪拌樁，具有良好的防滲效果，且不會污染環境。該文在全面了解深層攪拌樁防滲墻防滲機理的基礎上，以工程實例為背景，探討了深層攪拌樁在壩基滲流中的應用要點，以期提高深層攪拌樁防滲技術水平。

關鍵詞：深層攪拌樁;壩基滲流;防滲機理

中圖分類號：TV543 ? ? 文獻標志碼：A

1 深層攪拌樁防滲墻防滲機理

深層攪拌法的固化劑多采用水泥、石灰材料，外加劑以石膏、木質素磺酸鈣為主。在軟弱土層內插入深層攪拌機，并做均勻攪拌，可促使軟土和固化劑發生一系列的反應，從而改善軟土性能，起到固化硬結的作用。

土質不同，深層攪拌法的加固機理也有所差異。例如，砂性土、水泥土的固化原理基本等同于建筑上的水泥砂漿原理，其特點為固化時間相對較短，且原理并不復雜。黏性土，當摻加水泥用量有限的情況下，因粘粒表面積較大，且存在一定活性物質，將會減慢硬化速度，因此，相比砂性土，其固化機理更為復雜一些。因此，施工方法不同，固化劑不同，都會影響深層攪拌法的加固機理。

深層攪拌樁早期多用于公路路基加固施工，隨著科學技術的不斷進步，作為一種新型加固和防滲技術，深層攪拌樁在水利工程中也得以廣泛應用。相比其他傳統防滲技術，深層攪拌樁具有以下特點，見表1。

2 工程概況

某中型引水式平原水庫，為均質土壩，庫容總量為1100×104m3，壩長6.18 km，6 m為壩高最大值，壩頂寬度為6 m。迎水坡、背水坡坡比均為1∶2.5，采用粉土、粉細砂作為筑壩材料。

經地質勘查結果顯示，庫區地層為第四系風積物和洪積物，其中風積物巖性和沖積物巖性主要為粉砂、粉細砂，并于2 m～9 m深處于有少量薄層重粉壤土和中粉質壤土夾雜，VII為庫區對應地震烈度。總體來講，該工程具有相對復雜的施工地質結構，將加大壩基加固難度。圖1為壩橫剖面圖。

經壩段鉆孔機物探試驗分析，沖洪積粉細砂為壩基下40 m深度范圍的主要土體， 9.26×10-3 cm/s為滲透系數，屬于中等透水層。通過壩基室內試驗（取土2 m～9 m深）可得滲透系數為5.26×10-5 cm/s，本層土體屬于微弱透水層，屬于中壓縮性土，具有較低強度，不能用于相對隔水層。

該工程建成使用時間較長，因早期人工填筑施工設計、質量相對較差，加之使用時間長，壩體材料干密度嚴重下降，甚至出現壩基滲漏問題，經鑒定，工程屬于三類病險壩，基于多種因素考慮，決定壩基防滲施工采用深層攪拌樁處治。

深層攪拌樁在壩基防滲施工中，可構成一道連續墻體，用于滲徑延長，避免滲漏。根據地質勘查結果，結合工程實際情況，設計時采用0.098 m防滲墻墻體厚度。防滲墻布設范圍在“水庫左段0+080段—右段4+195段壩前坡腳”，呈柱狀。6.5 m為鉆孔深度，400 mm為孔徑[1]。

3 深層攪拌樁施工工藝

3.1 就位調平

按照設計要求，在指定位置，樁機就位，采用水泥土深層攪拌樁作為防滲墻，樁位最大允許偏差不得超過2.5 cm。成樁過程中，采用攪拌機“下沉噴漿、噴漿提升”的施工方案，在攪拌施工的同時，可一起進行噴漿施工。巖導向架攪拌機下沉，深層攪拌樁防滲墻的偏斜率則控制在0.5%以內[2]，在整個施工過程中，做好記錄工作。

樁身下放到設計深度后，可每隔50 m沿地基軸線進行一個先導孔設置，用于準確了解地層巖性、攪拌樁底線高程。如果部分施工段地質情況變化嚴重，先導孔設置間距可適當縮短，達到加密效果。通過先導孔可鉆芯取樣，了解地質的實際情況。

3.2 攪拌

按照“快攪慢進”的原則進行攪拌施工，是指快擋旋轉鉆頭，慢擋提升，鉆進提升不得采用五擋。在攪拌的同時，一起進行噴漿下沉，其深度需滿足設計要求，且控制好深度偏差，不得超過100 mm。或通過深度轉盤控制鉆進深度。在整個攪拌施工中，可結合地層實際情況，合理選擇鉆進擋位。提升時孔口將緩慢返漿，供漿主要滿足2點。1）滿足鉆進提升擋位相對應的水泥滲入量。2） 滿足下部局部密實度不佳部位的用漿量，滿足上述2點，即可達到水泥土攪拌樁連續、密實、完整的效果。在攪拌施工過程中，同樣要做好攪拌時間管控，和攪拌深度記錄等工作。

當漿液達到漿口位置時，樁底噴漿時間控制在30 s以上，保證漿液完全達到樁端[3]。詳細記錄供漿量，每隔30 min進行一次核對，保證供漿正常，隨時關注輸漿泵情況，待完成每根攪拌樁施工后，需要將一定量的清水注入攪拌桶內，并啟動灰漿泵，將管路內所有殘留水泥漿清理干凈，直至達到潔凈標準。同時，還要清理干凈粘附于攪拌頭上的軟土等殘留物。

3.3 樁間接頭處理

按照攪拌樁布設特點，保證施工順序、機械配置均滿足設計要求，嚴禁樁間產生冷接縫。同時，合理控制樁間切割搭接間隔時間，一般不得超過24 h[4]。如果出現無法抗拒因素，間隔時間太長，無法有效搭接后續樁等情況，需及時上報，并采取局部補樁或注漿的方法進行處理。

4 施工控制及質量要點

4.1 垂直精度控制

樁架垂直度初始點校準可采用高精度經緯儀，導桿立柱垂直度則可通過兩側垂直度儀、吊垂跟蹤法進行測定與調整。而鉆具垂直度則可通過三支點導桿立柱的垂直度進行控制，一般可以在±0.1%以內控制鉆機塔架垂直度偏差。在攪拌施工過程中，同時還要實時測量攪拌軸的垂直度，保證在0.3%以內控制攪拌樁偏斜率。

4.2 鉆進攪拌控制

在鉆進攪拌施工中，從啟動攪拌機后，就必須做好施工控制工作，當鉆頭接觸到基土時，應嚴格按照施工流程進行送漿、供氣操作，攪拌進尺不宜過快，應當鉆進一定深度后，在加快鉆進速度，直至達到相應深度[5]。因此，合理控制鉆具鉆進速度至關重要。在鉆進攪拌到設計墻深厚，需逐步調整速度，慢速回轉并將鉆桿提升，盡可能避免出現真空負壓現象，造成孔壁塌陷等問題，因此，必須合理控制提升速度。

4.3 漿液配制控制

漿液配制是否合理直接影響整體施工質量。因此，水量可采用電子計數器控制，嚴格按照設計配合比進行漿液配置，并通過比重計量等方法進行漿液比重控制。或將過濾網設于灰漿攪拌機和集料斗間，用于過濾水泥漿液。水泥將應隨配隨用，不宜過多，需不斷攪拌攪拌機和料桶內的水泥漿。一般情況下，應嚴格控制漿液存放時間，見表2。

4.4 注漿過程控制

注漿時，通過注漿泵經管路向挖掘頭送漿，一般采用無級電機調速器監控注漿量。一旦注漿過程中發生堵管、斷漿等情況，需及時找出原因，并處理。待故障處理后，即可再次進行施工。如果故障時間過長，在30 min以上，需清理泵體和輸漿管[6]。注漿過程中，應連續供氣，氣體通過管路壓向鉆頭，保證注漿施工順利進行。

5 結語

綜上所述，改革開放以來，我國經濟迅速騰飛，水利工程建設事業取得了令人矚目的成績，建設規模逐年擴大。然而，在長期使用過程中，水利工程因使用時間的不斷增加，病害情況也逐步加劇，如滲漏問題等，如何快速、有效地解決壩基滲漏問題，改善工程使用性能成為了當前亟待解決的問題。深層攪拌樁技術在壩基滲流中的應用，可有效提升地基承載力，且具有良好的防滲效果。

參考文獻

[1] 陳旭，徐勝. 深層攪拌樁技術在水利工程施工中的應用分析[J]. 建筑工程技術與設計，2019（19）：3325.

[2] 丁艷喜，劉運卿. 深層攪拌樁技術在水利工程施工中的應用分析[J]. 科學與財富，2019（15）：231.

[3] 康鳳英，劉素華. 深層攪拌樁技術在水利工程施工中的應用分析[J]. 環球市場，2019（20）：301.

[4] 袁文龍. 深層攪拌樁技術在水利工程地基處理中的應用[J]. 低碳世界，2016（22）：109-110.

[5] 任田. 深層攪拌樁在水利工程地基處理中的應用分析[J]. 城市建設理論研究（電子版），2015（19）：7033-7034.

[6] 孟祥宇，孟宇. 深層攪拌樁在水利工程地基處理中的應用分析[J]. 科技創新與應用，2015（13）：172.