某水庫堤壩高壓旋噴樁帷幕施工方案

段平志

1 工程概況

北京師范大學珠海校區(qū)水庫(行政樓西北邊)，原為山澗溝谷，三面環(huán)山，東南面溝谷口經(jīng)人工筑壩蓄水而成。大部分堤壩是天然山坡經(jīng)人工削挖形成，壩基裂隙較發(fā)育，且未進行防滲加固等處理，水庫蓄水后，水位上升，壩基發(fā)生嚴重滲漏，下方草坪、道路發(fā)生滲水、積水現(xiàn)象。為保證堤壩和道路安全，保護校園環(huán)境，決定對水庫堤壩進行防滲處理。

2 地質(zhì)情況

水庫堤壩大部分為天然土壩，經(jīng)人工削挖、填筑而成。堤壩溢洪道西段十多米，主要為填土筑成，壩基較寬，壓實較好，并植有綠化草皮，沒有發(fā)生明顯滲漏，堤壩中段至東邊岸坡，主要為山坡經(jīng)人工削挖而成，天然平衡被破壞，且堤壩裂隙較發(fā)育，普遍發(fā)生滲漏、流土現(xiàn)象。根據(jù)鉆孔取芯揭露堤壩的工程地質(zhì)情況:上部(0.0m～3.0m左右)主要為坡積粉質(zhì)粘土，灰褐色，含礫砂較多，較密實，但在長期浸水及滲透水頭作用下，會發(fā)生滲漏。中部(3.0m～8.0m左右)主要為砂層，從細砂到粗砂，甚至為礫砂，成因為沖積，顏色有灰白、灰黃、灰黑色，密實度為稍密 ～密實，透水性較強，其分布堤壩兩端較淺，中間壩段較深，局部超過8.0m。下部主要為粘土及殘積砂質(zhì)粘性土，東側岸坡較淺約為 5.0m，但堤壩中間段未揭露(最深鉆孔9.0m)。

根據(jù)工程場地地質(zhì)條件及要求達到的防滲處理效果，采用單管高壓旋噴樁帷幕對堤壩進行防滲處理。

高壓旋噴注漿法是 20世紀70年代發(fā)展起來的一種先進的土體深層加固方法。它是利用鉆機把帶有特殊噴嘴的注漿管鉆進至土層的預定位置后，用高壓脈沖泵，將水泥漿液通過鉆桿下端的噴射裝置，向四周以高速水平噴入土體，借助液體的沖擊力切削土層，使噴射流程內(nèi)土體遭受破壞，與此同時鉆桿一面以一定的速度旋轉(zhuǎn)，一面低速徐徐提升，使土體與水泥漿充分攪拌混合，膠結硬化后即在地基中形成直徑比較均勻且具有一定強度的圓柱體，從而使地基得到加固。

3 工程設計

水庫壩基滲漏主要原因為天然壩基裂隙發(fā)育，未經(jīng)壓實等處理，抗?jié)B透性能差，且堤壩外側遭人工削挖變薄，水庫蓄水后，水位升高，滲透壓力增大，最終發(fā)生壩基嚴重滲漏。高壓旋噴樁固結體具有一定的強度和較小的滲透系數(shù)，具有顯著的防滲能力，在堤壩中間施工一排高壓旋噴樁搭接而成的帷幕，提高堤壩的整體抗?jié)B性能，達到堤壩防滲截水處理目的，消除堤壩下方草坪及道路滲水、積水現(xiàn)象。

綜合考慮技術經(jīng)濟和實際施工條件等因素，帷幕設計采用單排單管高壓旋噴樁搭接而成，具體技術要求如下:

1)高壓旋噴樁技術參數(shù):單排，樁徑500mm，樁距400mm，樁身進入相對不透水層0.3m。2)高壓旋噴樁防滲材料:采用32.5R普通硅酸鹽水泥。3)高壓旋噴樁防滲加固體強度:28 d抗壓強度1.0MPa。4)高壓旋噴樁防滲加固體滲透系數(shù):10-6cm/sec。5)高壓旋噴樁施工參數(shù):水泥漿液水灰比1.0，噴射壓力20MPa，噴嘴直徑2mm，噴嘴數(shù)量1個，噴嘴提升速度200mm/min，噴嘴旋轉(zhuǎn)速度20 rpm。

4 工程施工

4.1 施工工藝流程

高壓旋噴樁施工工藝流程圖見圖 1。

4.2 主要施工方法

1)測量定位:由于旋噴樁帷幕要求嚴格搭接，要求孔位分段測放，不得隨打隨放，控制孔位偏差小于50mm。2)鉆機就位:鉆機要求嚴格對中孔位標志，機架擺平，立軸垂直，控制成孔垂直度偏差小于1.5%。3)鉆進成孔:采用工程地質(zhì)鉆機預鉆先導孔，成孔直徑130mm，孔內(nèi)鉆渣清洗干凈，泥漿護壁良好，不得發(fā)生塌孔情況，保證插管順利到達孔底標高。4)插管:插管時應防止泥砂堵塞噴嘴，可邊低壓射水邊插管，但應防止壓力過高塌孔，此時泵壓應小于1.0MPa。5)攪拌水泥漿:使用合格的32.5R普通硅酸鹽水泥，按要求的水灰比 1.0控制加水量和水泥用量，應先加足水后，再加水泥，漿液必須過篩網(wǎng)，防止堵塞噴漿系統(tǒng)。6)噴射作業(yè):噴射作業(yè)是高壓旋噴樁施工質(zhì)量的關鍵，必須嚴格控制施工參數(shù):泵壓20MPa，提升速度200 mm/min，轉(zhuǎn)速20 rpm。另外要注意孔口返漿是否正常，約為噴漿量的 20%左右，如發(fā)生故障應在斷樁處下100mm接樁，保證樁體搭接。7)沖洗噴射系統(tǒng):為防止?jié){泵、管路堵塞，每根旋噴樁噴射完畢，應立即沖洗，保證旋噴樁正常連續(xù)施工。8)移機:移動旋噴機具，施工下一根旋噴樁。9)回灌養(yǎng)護:由于高壓旋噴樁施工噴射水泥漿液水灰比較大，漿液較稀，樁體上部會出現(xiàn)空穴現(xiàn)象，必須及時回灌，保證上部成樁。

5 施工質(zhì)量保證措施

根據(jù)工程設計、施工規(guī)范要求及工程具體施工條件，制定堤壩防滲帷幕施工質(zhì)量保證措施，詳細如下:

1)為保證施工回灌有效進行，沿旋噴樁施工軸線開挖一條寬400mm，深500mm的基槽，利用后繼施工樁孔返漿回灌先前施工完畢的樁孔，保證回灌的時效性和節(jié)約原材料，另外開挖基槽也利于控制孔口返漿排放，減少環(huán)境污染。

2)為保證旋噴樁單樁按設計形狀成樁以及樁體的有效搭接，旋噴樁按每間隔一根樁跳躍式施工，先施工編號為奇數(shù)的樁孔，再施工編號為偶數(shù)的樁孔。

3)工程施工把好原材料質(zhì)量關，使用紙袋裝水泥，進場材料應具有出廠合格證，并送檢合格才能使用。另外注意材料工地管理，防止受潮結塊，導致不能使用，造成浪費。

4)開工前詳細檢查施工機械，電器設備以及儀表性能和完好程度，不符合要求的要及時更換，做好攪漿設備的容量標識工作。

5)控制好樁位偏差、垂直度偏差、樁底及樁頂標高，保證成樁平面及空間位置，使旋噴樁最終能有效搭接。

6)控制噴射作業(yè)施工參數(shù)，嚴格按要求噴射壓力、提升速度、旋轉(zhuǎn)速度施工，保證成樁直徑、樁體強度及樁體均勻程度，確保帷幕整體抗?jié)B性能達到設計要求。

7)施工中應特別注意泵壓的變化，如泵壓驟增，流量下降，則可能是噴嘴或管路堵塞;如果是泵壓下降，流量增大則可能是噴嘴過大或管路泄漏。此時應及時查明原因，處理故障后再行噴射施工。

8)對于施工中出現(xiàn)故障情況，待故障排除后，應進行樁體搭接施工，搭接長度應不小于100mm。

9)水泥漿攪拌必須按規(guī)定的水灰比加水和水泥，不得隨意更改，在噴射過程中防止?jié){液沉淀，濃度降低。

10)施工前對全體施工人員進行施工技術交底，確保各崗位按施工技術要求完成各項施工作業(yè)，以及熟悉各崗位的相互配合和特殊情況的正確處理方法。

6 結語

施工完成后，根據(jù)質(zhì)檢站提供的檢測報告，提高了地基的抗剪強度，改善土的變形性質(zhì)，使其在上部結構荷載作用下，不產(chǎn)生破壞和較大沉降，取得了良好的社會效益。

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