攪拌樁防滲墻施工技術(shù)在堤圍工程加固的應(yīng)用
摘要: 深層攪拌防滲墻原理是利用水泥為固化劑，將軟土與水泥強(qiáng)制拌和，使軟土硬結(jié)成具有一定強(qiáng)度的柱狀，達(dá)到防滲加固的目的。具有造價(jià)低、工效高、成墻質(zhì)量可靠等優(yōu)點(diǎn),被廣泛用于堤圍工程加固中。本文結(jié)合實(shí)例;闡述了攪拌樁防滲墻施工技術(shù)在堤圍工程加固的應(yīng)用分析。
關(guān)鍵詞: 攪拌樁防滲墻,堤圍加固,設(shè)計(jì),施工方法,施工質(zhì)量控制
在我國(guó)大部分的堤圍水利工程都會(huì)多多少少存在填土疏松、抗?jié)B透能力偏低，地基較普遍的未進(jìn)行認(rèn)真處理的問(wèn)題，在河道中下游沖積平原地區(qū)的不同深度都存有較強(qiáng)的透水層，易產(chǎn)生管涌、冒沙、漏滲等破壞。而堤防工程關(guān)系到社會(huì)的安穩(wěn)、人民群眾的生命安全。因此，堤圍工程的加固、防滲技術(shù)，歷來(lái)是水利工程界高度關(guān)注的問(wèn)題。
1 工程概況
本人參與的一個(gè)工程實(shí)例是佛山禪西大道南順二聯(lián)圍堤防加固工程，設(shè)計(jì)方綜合考慮各種施工條件和地質(zhì)條件，決定采用水泥攪拌樁防滲墻對(duì)該堤段進(jìn)行加固處理。水泥攪拌樁防滲墻既可防止砂體繼續(xù)外漏，又可起到防滲的作用，防止堤身發(fā)生滲透破壞和堤坡塌陷。
佛山南順二聯(lián)圍堤防，堤頂寬3～5m，堤高4～5m，內(nèi)外坡比為1：2.0左右，局部為1：1.5，堤身填土成分復(fù)雜，主要由粉細(xì)砂壤土和粉質(zhì)粘土組成。粉細(xì)砂的主要力學(xué)指標(biāo)為內(nèi)摩擦角φ=24°，滲透系數(shù)K=2.0×10-3cm/s;壤土的主要力學(xué)指標(biāo)為凝聚力c=11kPa，內(nèi)摩擦角φ=18°，滲透系數(shù)K=2.0×10-4cm/s;粉細(xì)砂厚度可達(dá)1.5～4.7m，整體防滲性能差，歷史上，該堤段堤身曾經(jīng)出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，隱患重重，因此，需要對(duì)該段堤防進(jìn)行加固處理。
2 攪拌樁防滲墻設(shè)計(jì)
根據(jù)攪防滲墻施工方法，以及堤段的場(chǎng)地條件和工程地質(zhì)條件情況，防滲墻施工設(shè)備采用多頭小直徑攪拌樁機(jī)，其主要設(shè)計(jì)參數(shù)見附表1。
表1 防滲墻主要設(shè)計(jì)參數(shù)
墻體厚度估算：
t=H/[J]
式中：
H—最大作用水頭(m);
[J]—防滲墻允許坡降。
內(nèi)外水頭差5～6m，取[J]=50，則t=100～120mm，考慮施工工藝等因素，本工程深攪防滲墻最小成墻厚度180mm，孔徑300mm，孔距240mm。
防滲墻沿堤頂上游側(cè)布置，墻頂高程為所在堤段設(shè)計(jì)洪水位以上0.5m，墻底高程伸入堤基相對(duì)不透水層1.0m。
3 防滲墻施工方法
3.1 先導(dǎo)孔施工
先導(dǎo)孔的目的在于核對(duì)和補(bǔ)充地勘資料以及防滲墻的設(shè)計(jì)指標(biāo)是否合理，以便更好地指導(dǎo)施工。在攪拌樁施工前應(yīng)沿防滲墻軸線每50m布置一個(gè)先導(dǎo)孔，在地質(zhì)條件變化較大的部位適當(dāng)予以加密，孔深應(yīng)深入設(shè)計(jì)防滲墻底線以下2.5～5.0m。按勘探規(guī)程施工，確保分層需要。如因地層等原因，不能滿足取樣要求時(shí)，輔以標(biāo)準(zhǔn)貫入采取巖樣作地層鑒別。由地質(zhì)工程師對(duì)巖樣進(jìn)行編錄，繪制地質(zhì)剖面圖，作為設(shè)計(jì)單位調(diào)整防滲墻施工底線和施工單位確定施工參數(shù)的基礎(chǔ)資料。先導(dǎo)孔封孔采用水泥粘土漿或粘土球機(jī)械夯實(shí)法。
3.2 設(shè)備定位
設(shè)備定位控制包括：縱向偏差、橫向偏差和垂直度等3方面�？v向偏差可采用事先打樁法控制，一次定位5根樁以上，便于施工人員校核。橫向偏差可采用虛擬軸線法控制，即事先在機(jī)身旁各用鋼筋焊一樣架，此樣架距防滲墻軸線1.5m，然后在距防滲墻1.5m處平行于軸線拉一道線，移機(jī)時(shí)樣架始終對(duì)準(zhǔn)此線，即可保證準(zhǔn)確定位。同時(shí)樁機(jī)上平行軸心線安裝樁機(jī)校核裝置，通過(guò)核準(zhǔn)輔助線準(zhǔn)確核準(zhǔn)樁位。樁機(jī)移位時(shí)保證樁機(jī)軸心線與防滲墻軸線重合，可確保樁位準(zhǔn)確。
3.3 攪拌和注漿
攪拌機(jī)準(zhǔn)確定位后，即開始按預(yù)定的摻入比和水灰比制備水泥漿，然后啟動(dòng)攪拌機(jī)電機(jī)，放松起重機(jī)，攪拌機(jī)即開始切土攪拌下沉。同時(shí)開啟灰漿泵，使水泥漿自動(dòng)連續(xù)噴入地層中。提升和下沉過(guò)程中，不斷噴入新漿，提升至設(shè)計(jì)樁頂高程0.5m以上，停止提升，繼續(xù)攪拌數(shù)秒，使?jié){液完全到達(dá)樁頂，孔口有輕微返漿。如發(fā)現(xiàn)孔口不返漿，可減緩鉆機(jī)提升高度或停止提升，采取靜壓回灌或加大水泥漿泵排量的辦法解決，并經(jīng)常量測(cè)漿液的密度是否合格。注漿量及下沉和提升高度均采用微處理器芯片的多功能自動(dòng)監(jiān)測(cè)計(jì)量?jī)x，在施工中有關(guān)資料的數(shù)據(jù)采集、運(yùn)算及存儲(chǔ)顯示均由芯片中的程序自動(dòng)進(jìn)行，使用者對(duì)最終結(jié)果無(wú)法進(jìn)行修改，保證了記錄的真實(shí)性。
3.4 樁間搭接
樁間搭接是防滲墻施工質(zhì)量控制的一個(gè)十分重要的環(huán)節(jié)，搭接部位的防滲性能直接影響防滲墻的防滲性能，所以必須嚴(yán)格控制。墻體搭接質(zhì)量主要通過(guò)深攪機(jī)移位控制。每次移位距離根據(jù)樁徑和墻厚通過(guò)理論計(jì)算得出，施工中嚴(yán)格控制，確保樁與樁之間的搭接厚度滿足墻厚的要求。施工中，相鄰樁施工間隔時(shí)間不應(yīng)超過(guò)24h，如超過(guò)24h，則應(yīng)對(duì)前一單元的最后一根樁空鉆留出榫頭，以待搭接。如因特殊情況沒有留榫頭，則必須采取貼樁的處理辦法。
3.5 斷樁處理
施工過(guò)程中若發(fā)生噴漿中斷，應(yīng)將噴漿管下沉至停漿點(diǎn)以下0.5m，等恢復(fù)供漿時(shí)再施噴提升。因停電或機(jī)械故障而中斷施工時(shí)間過(guò)長(zhǎng)造成斷樁時(shí)，可采取補(bǔ)強(qiáng)灌漿或補(bǔ)樁的方法處理。補(bǔ)強(qiáng)灌漿每樁布置1～2個(gè)灌漿孔，灌漿壓力0.05MPa，補(bǔ)樁采用三頭樁機(jī)施工，兩次成墻施工工藝，一根斷樁補(bǔ)加兩根樁，橫向與原樁相切8～10cm。也可以先用鉆機(jī)鉆孔，再用單管高噴接樁50cm，然后再用深層攪拌機(jī)從原中斷位置攪拌。
4 施工質(zhì)量控制
4.1 防滲墻質(zhì)量要求
防滲墻施工質(zhì)量參數(shù)應(yīng)必須滿足設(shè)計(jì)要求外(單軸抗壓強(qiáng)度R90>0.5MPa，墻體滲透系數(shù)K≤i×10-6cm/s，防滲墻允許坡降J>50)，對(duì)墻體外觀質(zhì)量要求：水泥土拌和均勻、無(wú)蜂窩，垂直度允許偏差0.3%，最小成墻厚度180mm。
4.2 防滲墻質(zhì)量控制
(1)水泥土攪拌樁開工前，按有關(guān)要求，做試驗(yàn)樁，確定攪拌樁的配比和施工工藝、其它參數(shù)等，檢驗(yàn)攪拌樁24h、3天、7天強(qiáng)度。并確定攪拌機(jī)械的灰漿泵輸漿量、灰漿經(jīng)過(guò)輸漿管到達(dá)攪拌機(jī)噴漿口的時(shí)間和起吊設(shè)備提升速度等施工參數(shù)。
(2)整個(gè)樁基施工只使用一種品牌的水泥，不允許混用。嚴(yán)禁使用受潮、結(jié)塊、變質(zhì)的水泥。
(3)樁機(jī)就位保證平整、穩(wěn)固，確保施工中不發(fā)生傾斜、移動(dòng);在樁架或樁管上設(shè)置用于施工中觀測(cè)深度和斜度的裝置。
(4)樁機(jī)鉆桿垂直偏差不得大于1%，樁位偏差不得大于100mm，樁徑偏差不得大于20mm，樁長(zhǎng)不小于設(shè)計(jì)長(zhǎng)度，樁體無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度不得小于設(shè)計(jì)規(guī)定，單樁實(shí)際噴漿量與設(shè)計(jì)噴漿量偏差在設(shè)計(jì)量的8%以內(nèi)。
(5)在水泥攪拌樁成樁過(guò)程中，如因送漿管路堵塞或機(jī)械故障等原因而停止噴漿，第二次噴漿接樁時(shí)，復(fù)樁長(zhǎng)度不得小于1m。
(6)下沉鉆頭鉆進(jìn)時(shí)，根據(jù)地質(zhì)軟硬，時(shí)時(shí)注意電流的變化，及時(shí)調(diào)檔;提升噴漿攪拌時(shí)，選擇慢檔提升，保證攪拌均勻。
(7)噴漿時(shí)，送漿工應(yīng)注意監(jiān)控儀的顯示，隨時(shí)調(diào)整閥門、風(fēng)壓，保證送漿量的準(zhǔn)確;噴漿樁施工過(guò)程中，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員時(shí)刻監(jiān)控，確保樁長(zhǎng)、樁身垂直度、摻水泥量等重要指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)要求。
(8)施工過(guò)程中應(yīng)隨時(shí)對(duì)成樁質(zhì)量進(jìn)行自檢，人工開挖淺部樁頭部位，量測(cè)成樁直徑，目測(cè)攪拌均勻程度，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理。
4.3 防滲墻質(zhì)量檢查
鉆孔取芯檢查：對(duì)實(shí)施防滲墻903m長(zhǎng)的樁堤段共布置了10個(gè)檢查孔，取樣進(jìn)行抗壓、抗?jié)B、滲透比降等3項(xiàng)指標(biāo)的試驗(yàn)。
試驗(yàn)結(jié)果：抗壓強(qiáng)度2.2～5.8MPa;墻體滲透系數(shù)K為5.7×10-7～9.8×10-7cm/s;滲透允許比降大于50，滿足設(shè)計(jì)要求。
開挖檢查：沿施工堤線每225m開挖一處，每處長(zhǎng)3～5m、深2.5～3.0m，檢查樁體完整性、搭接情況，攪拌樁的均勻性，最小成墻厚度。
由此根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果表明，堤段深層攪拌樁防滲墻施工質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求。
5 結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，深層攪拌防滲墻是較為實(shí)用、經(jīng)濟(jì)、有效的堤防除險(xiǎn)、防滲、加固技術(shù)，且在施工過(guò)程易于檢查控制，施工質(zhì)量較易保證。因此，它必將被更多地應(yīng)用于水利工程建設(shè)當(dāng)中發(fā)揮其作用。
參考文獻(xiàn)
[1] 馮權(quán)皖，小議江河堤圍防滲墻施工技術(shù)的應(yīng)用[J]科學(xué)時(shí)代，2010.08
[2] 何冬，深層攪拌與高壓擺噴結(jié)合造防滲墻技術(shù)在工程中的應(yīng)用[J]科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì)， 2008.12
