西河西聯圩多頭深層攪拌水泥土防滲墻施工探討

夏長城

(鄱陽縣水利電力勘測設計室，江西 上饒 333100)

1 工程概況

西河西聯圩由西河西圩和青林圩聯并組成，樁號0+000-7+320(長7.32km)段為西河西圩，樁號7+320-7+500(長0.18km)為連接段，樁號7+500-13+850(長6.35km)段為青林圩。西河西聯圩保護面積為2.03×104畝，保護耕地面積為1.24×104畝，受益人口2.75萬人。本次加固整治為西河西聯圩全堤段以及聯并處圩內新港河左、右堤。2017年實測堤長22.213km(均為河堤)，屬江西省鄱陽湖區保護面積萬畝以上的單退圩堤。

全線堤段堤身填土主要以粉質黏土為主，堤身上部土質及填筑質量相對較好，但堤身中下部土質雖較好，但填筑質量差，呈松散狀；局部堤段外側采取塊石或混凝土護坡，但出現部分塊石流失及混凝土老化現象。建議堤身按設計標準進行加高加寬，結合堤身土出險情況，對出險堤段進行防滲加固處理。

2 施工技術及參數確定

2.1 施工技術

深層攪拌水泥土防滲墻施工技術主要應用特制多頭小直徑深層攪拌截滲樁機將水泥漿液噴入待加固土體內，并通過葉片將工程原土和水泥漿液強制攪拌、發生系列物化反映，以形成強度達設計要求的連續墻體。該技術對于黏土、粉質黏土、淤泥質土、密實度較低的砂層等均較為適用，且施工質量和施工進度受地下水影響較小，且該技術施工進度快，對環境影響小，對于深度不超過18m的地下垂直防滲加固處理可優先選用，通過控制和優化施工參數，可確保各幅鉆孔良好搭接并形成連續、均勻，抗滲性能優良的防滲墻體[1]。

2.2 施工參數確定

結合工程地質條件及設計要求，選擇代表性強的地質地層進行成樁試驗，通過開挖檢查進行成墻情況觀察以及成墻厚度測定，并根據試驗結果確定材料用量，修正和優化水泥土墻施工技術參數，以便為水泥土防滲墻施工提供指導。成樁試驗所確定的深層攪拌樁水泥土防滲墻施工技術參數如表1所示。

表1 深層攪拌樁水泥土防滲墻施工技術參數

數次成樁試驗所得出的水泥漿液比重和水灰比的關系曲線如圖1示。

圖1 水泥漿液比重和水灰比的關系曲線

多頭深層攪拌水泥土防滲墻施工參數控制是保證施工質量的前提，根據設計及試驗結果，并結合工程地質條件和水頭差，反復進行施工參數修正和調整，最終確定的強度等級42.5的普通硅酸鹽水泥摻加量為12%，防滲墻墻體厚度應為302mm，墻體滲透系數不超過1.0×10-5cm/s，抗壓強度至少為0.5MPa。

多頭深層攪拌水泥土防滲墻施工過程中，通過PH-5F三頭深層攪拌樁機沿軸線垂直攪拌，并按照Ⅰ1→Ⅰ2→Ⅰ3及Ⅱ1→Ⅱ2→Ⅱ3兩序套接成墻，攪拌樁經為375mm，具體搭接長度153mm，成墻厚度至少300mm，施工深度最大為24.5m，多頭攪拌水泥土防滲墻結構具體見圖2。

圖2 多頭攪拌水泥土防滲墻結構

3 多頭深層攪拌水泥土防滲墻施工技術要點

3.1 施工機械選用

多頭深層攪拌水泥土防滲墻施工設備主要包括鉆機裝置和灌漿裝置兩部分，鉆機一般使用多頭小直徑深層攪拌樁機，其運行過程中攪拌頭和葉片相向而轉，邊切削土體邊下沉。灌漿方式通常有注漿鉆桿底端噴漿和攪拌軸切削葉片上噴嘴噴漿兩種，葉片攪拌刀在鉆桿的帶動下旋轉進入地層，切碎地基土并使其與水泥漿液拌和[2]。常用的灌漿裝置主要有水泥漿引漿筒和儲漿筒、擠壓式灰漿泵等，其噴漿系統一般通過電腦自動計量，各注漿管注漿量及漿液密度也由計量系統自動控制。

西河西聯圩加固工程使用PH-5F三頭深層攪拌樁機，并配套使用3EJN-100/6型柱塞可調式三管噴漿泵，噴漿泵噴漿量無級變速調節，對于樁機下沉及提升速度變化的情況十分適用，且噴漿泵排漿量最大可達100L/min。由流量傳感器和深度傳感器檢測到相關數據后再由PJ4-2型記錄儀自動記錄噴漿量和攪拌深度并實時顯示和打印。本工程所使用的三頭深層攪拌樁機工效高、樁間搭接效果可靠。

3.2 先導孔施工

考慮到該聯圩地層狀況復雜，在進行施工前必須沿防滲墻軸線設置先導孔，孔深應伸入至防滲墻底線以下0.5m。如因地層等原因無法取樣時，應根據標準灌入取土樣進行地層情況鑒別，并由地質工程師編錄和繪制地質剖面，作為施工參數確定及施工過程控制的基礎資料。工后采用黏土機械夯實法用水泥黏土漿封堵先導孔。

3.3 設備定位

在設備定位階段主要進行三頭深層攪拌樁機橫、縱向偏差及垂直度定位控制。其中，橫向偏差定位控制采用虛擬軸線法，預先在樁機機身四周焊接鋼筋樣架，樣架和防滲墻軸線的距離控制在1.5m，并在樣架處與軸線平行拉設一道線，在攪拌樁機移動過程中始終與該線對準，便能確保樁機橫向定位準確[3]。縱向偏差定位采用打樁法，一次可進行至少5根樁定位。此外，還應將樁機校核裝置平行于樁機軸心線安裝，通過其輔助線進行樁位準確校核，在樁機移動過程中還必須使樁機軸心線與防滲墻軸線重合。

3.4 攪拌及注漿

西河西聯圩堤段加固均采用掘進及提升噴漿方式，為保證施工質量，必須加強攪拌注漿工序控制。通過壓力表進行注漿壓力檢測和記錄，并安排技術人員通過比重計檢測水灰比。鉆機掘進速度不得超出0.8-1.0m/min范圍，具體應根據地層情況進行調整。鉆深超出防滲墻設計底高程50cm后停鉆1/2-1min，以使水泥漿液充分滲入防滲墻底部。提鉆速度應控制在掘進速度以內，并勻速提鉆，提升高度應超出樁頂設計高程0.5m。

西河西聯圩堤段加固施工采用的深層攪拌樁機為三軸設計，每序提升和掘進后可完成長度0.9m的攪拌樁防滲墻墻體，軸間按照設計長度搭接后，可達到設計墻體厚度。待完成各序施工后應徹底沖洗干凈管路中殘存水泥漿液，并清理掉黏附于攪拌頭處的泥土后檢查噴嘴狀態及葉片直徑，確保注漿系統良好運轉。此后按額定距離向前平行移動樁機，并按同樣施工流程進行下一單元防滲墻施工。

3.5 樁間搭接及斷樁處理

本聯圩堤段加固深層攪拌水泥土防滲墻抗滲性能直接受樁間搭接部位防滲性能的影響，故主要通過控制深層攪拌樁機移位以控制墻體搭接質量。根據樁徑及墻體厚度所確定出的距離嚴格控制每次樁機移位距離，以保證樁間搭接厚度符合設計要求。鄰樁施工時間間隔應控制在24h以內，如超出，則上一單元最后樁必須留出榫頭，以備搭接之用。若因機械故障、停電等原因而出現注漿中斷現象，則必須將注漿管下沉至停漿點以下0.5m處，待供漿恢復后攪拌復噴。若注漿中斷時間過長而造成斷樁，則必須在每樁布置1-2個注漿孔以進行補強灌漿。

4 結 論

綜上所述，西河西聯圩堤段加固所采用的多頭深層攪拌水泥土防滲墻施工技術工藝簡單、投資節省，但掘進深度有限，一般不能超出18m，故其防滲加固深度受到一定限制。在深層攪拌水泥土防滲墻施工過程中，地基土結構通常由若干種土質組合而成，理論上而言，不同土層必須選用不同的施工參數，但實際施工過程中單元墻體成墻時間短，且攪拌下沉、提升及噴漿過程往往一氣呵成，采用不同施工參數較難實現。所以在施工方案設計階段必須結合工程地層條件和成樁試驗選擇合適的施工參數。西河西聯圩堤段加固用深層攪拌水泥土防滲墻體外觀質量及整體性良好，無孔洞、蜂窩，最小墻體厚度、垂直度檢測值以及工后28d鉆孔取芯檢測結果顯示的水泥土單軸抗壓強度、滲透系數、芯樣均勻性與完整性等指標參數均符合規范及設計要求。