水泥土攪拌樁截滲墻在明渠工程中的應用

成雷（山東省膠東調水局東營分局，山東 廣饒 257300）

水泥土攪拌樁截滲墻在明渠工程中的應用

成雷
（山東省膠東調水局東營分局，山東 廣饒 257300）

通過對深層水泥土攪拌樁截滲墻的施工過程中得到的工程參數、施工過程中質量控制及工程完工后的一系列檢查結果，進行分析的基礎上，并結合了相關工程的實際情況，總結出工序質量控制要點和應該注意的一些事項。

水泥土攪拌樁；截滲；明渠工程；應用

引黃濟青工程是國家南水北調東線工程山東段重要的組成部分，工程全線經過濱州、東營等6 市16縣，輸水線路總長度約為482 km，其中利用現有引黃濟青原有工程172 km，設計年輸水量3.765億m3，該工程建設完成之后將實現長江水、黃河水等，外來水源和本地水源的聯合調度以及優(yōu)化配置，充分解決青島、煙臺和威海等膠東地區(qū)生活和工業(yè)用水資源短缺問題。其中引黃濟青小清河子槽段位于山東省東營市，為明渠工程。小清河子槽兩岸采用多頭小直徑深層水泥土攪拌樁防滲墻兩側截滲，左岸截滲12.2 km，右岸截滲11.5 km。由堤壩土質勘查結果得知：工程地質以壤土為主，顏色主要為黃褐色以及棕褐色，可塑、硬塑，局部夾雜棕色粘土以及褐黃色沙壤土。

1　技術要求

1.1施工工藝

在施工過程中使用攪拌樁機來強制攪拌水泥漿以及土體，最終使土體形成水泥土防滲墻，在強制攪拌過程中因為水、土體以及水泥漿之間會發(fā)生一些化學反應以及物理反應，所以結成的水泥土防滲墻具有較好的強度，除此之外，土體以及水泥漿結成的水泥土防滲墻，具有非常良好的穩(wěn)定性、整體性以及不透水性。小清河子槽截滲工程攪拌樁采用的施工工藝方法，是首先將噴射水泥漿攪拌至設計墻底高程，然后再攪拌提升，并噴射水泥漿到設計墻頂高程。

1.2施工程序

該工程的施工程序為：樁位測量放樣一鉆機就位找正一檢驗以及調整樁機一正循環(huán)鉆進至設計要求深度一將注漿泵開啟一反向循環(huán)提鉆—噴水泥漿到工作基準面以下0.3 m一重復攪拌下鉆—噴水泥漿至設計深度一反循環(huán)提鉆至堤壩表面一成樁完成一樁機移位一重復以上工序。

1.3施工設備選型

在該工程中使用的施工設備為兩臺BJZCJS-1B型深層攪拌截滲機。BJZC-JS-1B型深層攪拌截滲機的機型是三頭攪拌，為目前我國比較成熟的多頭小直徑深層攪拌機，軸間距為45 cm，采用二層液壓底盤，方便于移動找正找平。

1.4試驗參數

水泥摻入量擬定為8%～15%，水灰比初步擬定為1∶1。

工程水泥摻入量可以由以下公式來進行確定：Q=V×r×I

Q——單位墻體水泥摻入量；V——軸線方向上每米被噴漿墻體的體積；r——被加固土體的容重；I——水泥摻入比，該工程取12%。

供漿量的確定公式為：q=Q（1+k）

k——水灰比；Q——單位墻體水泥摻入量。

該工程所采用的攪拌樁機的樁徑為380 mm，3頭攪拌，軸間距為45 cm。供漿量相應指標和計算方法參照以下公式及圖表。根據設計要求，兩樁的搭接實際長度是15.5 cm，單元墻的搭接長度是30 cm（如圖1所示）。由計算我們可以知道每一個單元體最小墻體厚度是3 cm，實際施工軸線長度是1.125 m。計算方法：（22.52-192）1/2×2=15×2=30 cm

1.5技術指標

滲透系數：不大于2×10-6cm/s；

抗壓強度：不小于0.5 MPa；

滲透破壞比降：不小于200；

成墻厚度：不小于30 cm；

水泥摻入比：8%～15%；

彈性模量：不大于104 MPa；

樁徑：38 cm。

根據水泥固化劑按設計要求，采用強度等級為42.5號普通硅酸鹽水泥。

圖1水泥攪拌樁一序成墻墻體型式

2　施工方法

2.1施工準備

在施工作業(yè)人員進行攪拌樁施工之前，需要嚴格確保施工機械機具檢查完好，除此之外，還要嚴格保證材料抽檢報告合格，然后再接通電力，樁機特種作業(yè)人員務必要持有上崗證件，才能夠有資格上崗進行相關的施工作業(yè)，除樁機特種作業(yè)人員以外的其他施工人員，應該認真檢查并清理需要施工噴漿作業(yè)地點的地面表皮，結合勘探資料認真核查地下線路管道情況，以做好施工場地平整、樁位測量放線。

1）清理場地。移除障礙物，夯實樁機作業(yè)基礎，必要是對樁機地基做耐壓力試驗，清理后的場地要滿足施工作業(yè)要求，填寫報驗單報并驗收后再進行施工。

2）布樁圖。開工前根據工程設計圖紙標識出攪拌樁的樁位中心位置。在布樁圖上需要認真詳細地標清楚截滲墻的線路中心、路基底寬線以及里程，并且每一個樁都須要進行編號、測量出設計樁長，完成后布樁圖應報設計單位，經其確定驗收后再施工。

3）測量放樣。在測量放樣之前需要會同業(yè)主以及監(jiān)理工程師于施工前，復核設計單位移交的水準點、起止樁號等，確認沒有錯誤之后再使用。相關的測量人員進行測量放樣，并且報請業(yè)主對布樁圖以及測量放樣記錄等進行復核抽查。

4）水泥檢測。在施工中使用的水泥加固料的質量、規(guī)格、數量等均需與設計規(guī)范要求相符合，每一批水泥都必須要有出廠試驗報告單、質保單，對于不合格不達標的水泥應該嚴禁使用。并且需要在監(jiān)理工程師的監(jiān)督下，對每批水泥的質量進行抽樣檢驗，抽樣試驗頻率一般保持在每批量l00t至少抽檢1組。

5）水泥土強度試驗。在攪拌樁作業(yè)前要對每段施工現場的地質情況進行核查，確認其是否符合勘查設計文件，并選取有代表性的土層來鉆孔取土，對試樣土質進行物性分析試驗，并要試驗水泥土配合比強度，以驗證現場土質的性質和設計的攪拌樁強度能否滿足規(guī)范要求，最后進行相關的審查以及核實。

2.2鉆機就位及調直

在組裝架立攪拌樁機后要檢查噴漿系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)以及電氣系統(tǒng)各部分安裝試調情況，認真查看漿罐、管路以及主機各個部分的密封連接情況是否正常，當以上各個部分發(fā)現異常情況時要及時加以調整以及緊固，當這些問題予以解決并且重新檢查沒有別的問題之后，再開始下一步驟的操作。在進行鉆機安裝工作的時候，為了達到保持樁的垂直度的目的，必須是鉆機以及樁位相對準，并且要調平樁機機身。

2.3鉆進

在調整樁機任務完成以后，便要開始進行鉆進作業(yè)，此時首先是要開啟主電機，當攪拌鉆頭以及地面相接近的時候，再開啟空壓機便開始送氣。利用深度尺盤控制鉆深，在鉆進的過程中務必要將鉆進的速度控制好，在通常情況下要控制鉆進速度不得大于0.8 m/min，當遇到土層比較堅硬的時候，要控制鉆進速度不得大于0.6 m/min，有效地確保樁孔不發(fā)生偏斜。

2.4鉆至設計標高

由水準點來確定施工場地地面高程。在工程人員進行施工作業(yè)之前，必須對深度盤讀數加以認真仔細的核定，在一般情況下讀數允許的誤差范圍要小于5 cm。當深度尺盤達到預定數量時要停止鉆機工作并反轉鉆頭等待送料。

2.5輸漿

在輸漿的過程中務必要確保輸漿均勻，使輸漿壓力始終保持在0.3～1.0 MPa的范圍內，要設置專門計量儀器來準確測量輸漿量，并且根據地層吃漿的變化情況來對輸漿量加以合理地調整，最終要使得總輸漿量不少于設計規(guī)范要求。

2.6提升鉆頭

為了確保加固漿液能夠到達樁底，要在確定加固漿液到達樁底后再提升攪拌鉆頭，一般鉆頭在樁底停留2～4 rain，將鉆頭提升至設計標高時停止噴漿。

2.7停止提升

開啟送氣閥門后再關閉送料閥，使空壓機呈運轉狀態(tài)，提升攪拌鉆頭至樁頂位置并保持2 min轉動，確保樁頭均勻密實。

2.8重復攪拌

在保證攪拌鉆頭旋轉的同時，將攪拌鉆頭向下鉆至設計樁底深度，當攪拌鉆頭向下鉆至設計樁底深度以后將攪拌鉆頭提升出地面再開始第二次攪拌。

2.9停機

把鉆頭提至地面以上后，關閉主電機以及空壓機，再填寫相應施工記錄。

2.10樁機移位

利用樁機的液壓系統(tǒng)，把樁機運到下個樁位開始施工。

3　施工中的注意事項

3.1樁機就位

利用設在樁機左側的標尺對準樁位，垂直偏差率小于0.5%，對樁就位偏差不大于±2 cm，利用設在樁機上的三個連通水準管來調平，或者是利用垂直度儀來進行調平。

3.2制漿

制漿系統(tǒng)一共包括二級，其中一級是用于制漿，二級是用于儲存以及供漿。一級制漿桶的高為0.5 m，直徑為1.0 m，由計算可知單位高度漿量為7.5 L/cm。為了便于配制漿液，每一次的制漿量為230L，水灰比例為1∶1。

3.3垂直度

在施工時要保持鉆頭快檔旋轉，慢檔提升。在攪拌時下沉到設計深度后再提升，確保深度偏差不大于200 mm，同時垂直度偏差不大于0.5%。

3.4提升速度

為了能夠較好地保證成柱的質量，需要科學合理地控制供漿，對停漿時間也要進行嚴格的控制，除此之外，還要對攪拌時的鉆進以及提升速度嚴格控制。

3.5輸漿壓力

輸漿壓力一般為0.6～1.0 MPa，當在提升的過程中發(fā)生供漿中斷時，此時應該使鉆桿鉆頭下落，到鉆頭位置低于停供點0.5 m時停止，當在下鉆過程中發(fā)生供漿中斷，此時應該使鉆桿鉆頭下落，當鉆頭位置高于停供點0.5 m時停止，當供漿恢復之后再開始進行施工任務。如停工時間達到30 h，需要對設備及管道進行及時、全面的清洗，以免水泥在管道以及設備里面結塊。

4　質量檢查

4.1開挖檢查

在成樁28 d以后沿墻體軸線布設開挖檢查點，每處開挖長度大約為3～5 m，深度要大于2.5 m，每相隔500 m開挖一處，檢查結果如下所述：

1）測量樁位偏差、樁頂高程、墻體厚度均與設計要求相符合。

2）外觀檢查截滲墻：墻體攪拌均勻、質量良好、成型美觀。

3）檢驗尺檢查：墻體垂直度、樁間搭接沒有超出允許誤差范圍。

4）通過對比截滲墻內外兩側土質得知實際截滲效果滿足設計以及實際要求。

4.2無損檢測

使用無損檢查儀對墻體連續(xù)性、完整性及墻體深度進行檢測，結果符合設計要求，未發(fā)現異常部位。

4.3鉆孔取芯檢測

柱體隨機鉆孔取芯送交相應檢測資質的法定檢測單位進行檢測，室內實驗結果表明：滲透系數、墻體抗壓強度以及允許比降等參數與設計要求相符合。

5　結　語

引黃濟青明渠具有高水位，大流量，常年輸水特點，深層水泥土攪拌樁截滲墻技術工藝成熟，原材料比較單一，施工條件要求相對較低，截滲效果是十分良好的，能同時滿足截滲施工不影響輸水任務和輸水期間施工不影響截滲效果的兩方面要求。但是深層水泥土攪拌樁截滲墻對施工機械要求比較高，水灰比和供漿壓力直接影響工程質量，在類似水利截滲加固工程中建議選擇合適的施工機械，嚴格控制好水灰比和供漿壓力，從而更好的提高工程質量，滿足截滲要求。

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