水泥土截滲墻在哈達(dá)山防護(hù)區(qū)中的試驗(yàn)研究

趙玉蓮，尚殿鈞

（吉林省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，吉林 長(zhǎng)春 130021）

0 引言

“引松之水，潤(rùn)澤西部”的哈達(dá)山水利樞紐工程，是吉林省增產(chǎn)百億斤商品糧能力建設(shè)的骨干水源工程。是以工農(nóng)業(yè)供水為主兼顧生態(tài)環(huán)境保護(hù)、發(fā)電等綜合利用的大Ⅰ型樞紐工程，是保障國(guó)家糧食安全、改善吉林西部水環(huán)境、振興和發(fā)展松原地區(qū)工農(nóng)業(yè)的大型基礎(chǔ)工程。該工程設(shè)計(jì)年供水水量19億m3，灌溉面積17.2萬(wàn)hm2，裝機(jī)容量34.5 MW，年平均發(fā)電量1.1億kW·h，年增產(chǎn)糧食能力8.609億kg，總投資36億元。

由于修建哈達(dá)山水利樞紐工程，將對(duì)沿岸的防洪排水工程帶來(lái)不利影響，根據(jù)水庫(kù)淹沒(méi)區(qū)回水水面，工程完工蓄水后，庫(kù)區(qū)左岸將有約16.5 km受到影響。其中原有二松堤防8.5 km堤段由于堤前水頭加大，堤防長(zhǎng)期擋水，運(yùn)用方式發(fā)生變化，需要對(duì)堤防采取必要的加高、加固及防滲措施，才能保證原有的防洪能力及樞紐效益的正常發(fā)揮，堤防防滲處理是防護(hù)區(qū)工程中面臨的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。

該試驗(yàn)的完成不僅能解決當(dāng)前工程存在的問(wèn)題，而且對(duì)于水泥土截滲墻在類(lèi)似工程中的應(yīng)用有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 水泥土截滲墻試驗(yàn)

1.1 基本情況

1.1.1 試驗(yàn)段施工設(shè)備

1）型號(hào)：SPM-5III25型三頭一次成墻攪拌樁機(jī)；

2）設(shè)備動(dòng)力：主電機(jī)2×45 kW；

3）最大鉆進(jìn)成墻深度：24 m；

4）鉆頭直徑：350 mm。

1.1.2 試驗(yàn)段地質(zhì)狀況

地面以下0～3 m為砂土，3～10.5 m為中砂，10.5～15.3 m為砂礫，15.3 m以下為泥巖。

1.2 試驗(yàn)段施工情況

1.2.1 試驗(yàn)?zāi)康?/p>

水泥土截滲墻試成墻試驗(yàn)是為確定水泥土截滲墻施工的水泥摻入量、水灰比、入巖時(shí)間以及其它施工參數(shù)，并檢驗(yàn)所選施工設(shè)備型號(hào)、性能是否能夠滿足設(shè)計(jì)要求。

1.2.2 設(shè)計(jì)指標(biāo)

墻體抗壓強(qiáng)度不小于1 MPa；彈性模量小于1000 MPa；滲透系數(shù)不大于 i×10-6cm/s；滲透破壞比降不小于100；成墻最小厚度200 mm。

1.2.3 試驗(yàn)段施工工藝流程

1）主機(jī)就位，鉆頭對(duì)準(zhǔn)樁位并校正鉆塔垂直度。

2）噴漿系統(tǒng)按試驗(yàn)施工組織設(shè)計(jì)水灰比，完成制漿操作后進(jìn)行直噴。

3）傳動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)鉆具正轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，噴漿系統(tǒng)進(jìn)行噴漿，根據(jù)樁機(jī)負(fù)荷電流值（額度）判斷入巖。

4）傳動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)，反轉(zhuǎn)提升，噴漿成樁至地基標(biāo)高。

5）移動(dòng)進(jìn)入下一個(gè)樁位。

6）移動(dòng)0.84 m后，對(duì)準(zhǔn)樁位調(diào)平，重復(fù)1）-5）過(guò)程，完成第二組施工。

7）重復(fù)1）-6）進(jìn)行另一種水灰比試驗(yàn)施工。

8）換一種水泥摻入比重復(fù) 1）-7），直到完成試驗(yàn)工程。

1.2.4 施工情況

1）施工準(zhǔn)備。試驗(yàn)前項(xiàng)目部對(duì)試驗(yàn)區(qū)原地面高程進(jìn)行測(cè)量，并用經(jīng)緯儀放出截滲墻試驗(yàn)段定位軸線，釘樁并掛線，水泥漿檢測(cè)用溫度計(jì)、波美式比重計(jì)準(zhǔn)備齊全。施工機(jī)械試運(yùn)行一切正常。

2）垂直度、移位控制。施工中利用樁機(jī)上布設(shè)的水準(zhǔn)管及鉛垂有效的控制了樁機(jī)的垂直度，垂直度誤差不大于5%，采用虛擬線法控制了樁機(jī)延軸線移動(dòng)的橫向偏差。

3）水泥漿質(zhì)量控制。試驗(yàn)中項(xiàng)目部技術(shù)人員嚴(yán)格控制水泥漿液質(zhì)量，制備的每罐水泥漿均取樣檢測(cè)其溫度和比重，并詳細(xì)記錄。理論比重值為1.5水灰比水泥漿液1.38、1.2水灰比水泥漿液1.45，試驗(yàn)中實(shí)測(cè)比重值在理論值±0.02范圍內(nèi)波動(dòng)，水泥漿液比重穩(wěn)定。

4）鉆頭鉆進(jìn)及提升速度控制。根據(jù)鉆頭鉆進(jìn)情況結(jié)合鉆頭下沉速度，實(shí)時(shí)調(diào)整鉆頭下沉及轉(zhuǎn)速控制檔位，鉆頭提升控制在四檔，確保攪拌均勻。

5）成墻情況。該次試成墻按試驗(yàn)段施工組織設(shè)計(jì)共施工64組樁，其中60組樁為正式試驗(yàn)樁。

1.2.6 其他情況

1）由于試驗(yàn)位置砂層較厚且密實(shí)、沙礫層后，三頭樁機(jī)在施工過(guò)程中鉆進(jìn)阻力及反壓力較大，鉆機(jī)有時(shí)不能平穩(wěn)工作。

2）由于基礎(chǔ)局部存在砂礫層，為了穿透沙礫層，樁機(jī)鉆進(jìn)過(guò)程中需將鉆機(jī)先提升二次鉆進(jìn)或多次提升再鉆進(jìn)，材料消耗增大，采取以上措施仍不能保證鉆透砂礫層。

3）三頭樁機(jī)在施工過(guò)程中在鉆進(jìn)砂層或砂礫層時(shí)，需注入壓縮空氣以避免夾鉆，使用壓縮空氣或影響成墻效果。

1.2.7 試驗(yàn)檢測(cè)情況

1）開(kāi)挖檢測(cè)。開(kāi)挖深度4.5 m，可見(jiàn)墻體攪拌均勻、樁頭連續(xù)完好、成墻外觀質(zhì)量較好、墻體較順直，成墻厚度滿足設(shè)計(jì)要求（大于200 mm）。

2）取樣試驗(yàn)。根據(jù)試驗(yàn)施工組織設(shè)計(jì)按不同的水泥參入量及水灰比，每組墻分別取試塊二組，共12組試塊，經(jīng)檢測(cè)中心檢測(cè)，所有試塊強(qiáng)度、滲透系數(shù)均能滿足設(shè)計(jì)要求。

1.2.8 試驗(yàn)結(jié)果

1）水泥參入量。該試驗(yàn)施工組織設(shè)計(jì)所選水泥參入量10%，12%，15%均能滿足設(shè)計(jì)要求。

2）水灰比。該試驗(yàn)施工組織設(shè)計(jì)所選水灰比1.2∶1，1.5∶1 均能滿足設(shè)計(jì)要求。

3）施工設(shè)備。該試驗(yàn)施工組織設(shè)計(jì)所選SPM-5III25型三頭一次成墻攪拌樁機(jī)，基本能夠完成現(xiàn)有地質(zhì)情況水泥土截滲墻施工，但局部有無(wú)法鉆進(jìn)沙礫層情況。

2 結(jié)論

哈達(dá)山水利樞紐工程（一期）防護(hù)堤截滲墻方案通過(guò)試驗(yàn)論證后，在中、細(xì)砂中采用水泥土截滲墻技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理，但是穿越礫石層及下部密實(shí)度較高的含礫中砂層較為困難，需要采用大功率攪拌墻設(shè)備，實(shí)際施工中基礎(chǔ)上層中、細(xì)砂層采用了水泥土截滲墻，下部礫石層采用了高噴灌漿封閉，水泥土截滲墻具有施工速度快、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，在工程防滲處理中有著較為廣泛的應(yīng)用前景。

1）施工技術(shù)參數(shù)。由于現(xiàn)有地質(zhì)條件復(fù)雜，局部粗砂層厚，并含有礫石、卵石，且地下水比較豐富，為更好保證成墻效果，水泥參入量宜選擇15%或 12%，水灰比宜選擇 1.2∶1。

2）施工設(shè)備。SPM-5III25型三頭一次成墻攪拌樁機(jī)施工反壓力大，樁機(jī)鉆進(jìn)阻力大（受力面積大），動(dòng)力相對(duì)不足（2×45 kW電機(jī)分配至3個(gè)鉆頭30 kW/個(gè)鉆頭）,需要采用大功率攪拌樁機(jī)進(jìn)行施工。

3）成墻厚度。因?yàn)閹r面線較深并且地質(zhì)條件不好，可以增加成墻厚度，更好滿足成墻連續(xù)性需要。

4）下層基礎(chǔ)處理措施。因堤防基礎(chǔ)下臥砂礫層較厚，試驗(yàn)成墻未能全部通過(guò)，正式施工時(shí)需采取其它措施輔助成墻。

[1]周賀達(dá)等.哈達(dá)山水利樞紐工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告[R].吉林：吉林省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，008，9.

[2]李青云，介玉新，張家發(fā)，孫厚才.長(zhǎng)江堤防深層攪拌水泥土防滲墻設(shè)計(jì)指標(biāo)探討[J].中國(guó)水利，2002（12）.

[3]李思慎.長(zhǎng)江重要堤防隱蔽工程建設(shè)中的防滲處理[J].長(zhǎng)江科學(xué)院院報(bào)增刊，2000（12）.

[4]張家發(fā)，吳昌瑜等.堤防加固工程中防滲墻防滲效果及應(yīng)用條件研究[J].長(zhǎng)江科學(xué)院院報(bào)，2001（5）.