淺析水利施工中深層攪拌樁技術(shù)的應(yīng)用

陳彥停+蘇紅威

摘 要： 水資源日益短缺是當(dāng)今世界面臨的主要資源問題之一，在我國尤為突出。研究大型水利設(shè)施的滲流問題，提高河道水庫的庫存效率，最大限度的減少滲流、滲漏，是提高水庫利用效率的重要措施，對促進(jìn)區(qū)域國民經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。隨著施工機(jī)械和施工工藝的發(fā)展，深層攪拌樁作為一種較新的防滲措施廣泛應(yīng)用于水利工程界，利用深層攪拌樁形成的防滲墻，具有施工機(jī)械簡單、施工快捷、工程投入少、不污染環(huán)境而且防滲效果十分明顯等優(yōu)點。

關(guān)鍵詞： 水利工程；深層攪拌樁；施工技術(shù)

一、深層攪拌樁的概況

滲流問題是水利工程建設(shè)中的重要問題，一方面，會引起壩體、壩基的滲透破壞；另一方面，滲流量過大會造成庫水損失浪費，而且會引起水庫大壩背水側(cè)沼澤化或抬高農(nóng)田地下水位，影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。隨著近幾年經(jīng)濟(jì)快速的發(fā)展，需水量增加，水利工程建設(shè)越來越多，水利工程防滲成為一項普遍的亟需解決的問題。目前軟土地基加固措施有很多種。深層攪拌樁作為一種新型的地基處理技術(shù)因其施工速度快，工程投資少，加固效果好而廣泛應(yīng)用于各類軟土地基加固工程中。起初的深層攪拌樁主要用于復(fù)合地基加固，提高地基承載力，從而減少軟弱地基的沉降量。深層攪拌樁防滲技術(shù)是利用多頭小直徑深層攪拌機(jī)具在原土中攪拌噴射水泥土漿的一種防滲技術(shù)。針對施工現(xiàn)場地質(zhì)條件和工程條件，與其它的防滲技術(shù)相比，深層攪拌樁技術(shù)有著更強(qiáng)的地層適應(yīng)性和更可靠的墻體質(zhì)量和防滲保證。深層攪拌樁防滲墻是在常規(guī)的攪拌樁基礎(chǔ)上研究開發(fā)的，多頭小直徑深層攪拌樁防滲墻的施工厚度為8cm～45cm，目前最大施工深度為18m。該防滲技術(shù)已廣泛應(yīng)用于長江、松花江、淮河、太湖等流域，防滲效果良好，已取得很好的社會效益。隨著墻體厚度的變小，帶來了技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的重要變化。

二、工程概況

某水利工程地理位置特殊，所處地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，和運河相鄰，工程某部位下的粉質(zhì)粘土由于地下水位常年都處于較大的水平，也至于形成飽和液限，地基承載力無法達(dá)到設(shè)計要求，為避免滲流問題產(chǎn)生，需通過地基處理法提高承載力。對此，特通過深層攪拌樁技術(shù)加以鞏固，在需鞏固部位放置了5012根攪拌樁，樁徑500mm，樁長7.5～10mm不等。

三、水利施工中深層攪拌樁施工工藝

1、施工要點

深層攪拌樁技術(shù)適用于淤泥質(zhì)粉細(xì)砂、淤泥地區(qū)處理地基，尤其適用于水工建筑物的地基加固和防滲處理，但仍需要嚴(yán)格把關(guān)質(zhì)量。深層攪拌樁技術(shù)又稱為水泥土加固法，優(yōu)點共有以下方面：

第一，所使用的水泥品種、外加劑能、摻入量及標(biāo)號及被加固土的性質(zhì)會影響水泥和加固土的強(qiáng)度，其中加固土的抗壓強(qiáng)度會隨著水泥滲入量的增大而增大，水泥土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度是300～400kPa，是天然土抗壓強(qiáng)度的幾十、幾百倍。

第二，水泥土容量類似于天然土，但比重卻大于稍大天然土。深層攪拌樁技術(shù)在提高復(fù)合地基承載力、加固地基、增加防滲透強(qiáng)度等工程方面都等都有很好的效果，同時也是在水利工程中的最大優(yōu)點，因而被廣泛應(yīng)用在許多工程。

2、施工準(zhǔn)備

（1）查清地下管線的位置及確定架空電線的高度和位置，清除施工現(xiàn)場障礙物，做好路通、水通、電通等工作。應(yīng)準(zhǔn)確按照施工前設(shè)計圖紙進(jìn)行放線，便于標(biāo)出各個攪拌樁的具體位置，采用板條或竹片并以每個5根樁的方式在施工現(xiàn)場定位攪拌樁樁位。相關(guān)施工材料應(yīng)在施工前就達(dá)到施工現(xiàn)場，其中水泥、外加劑等材料必須經(jīng)實驗室檢驗合格后才能投入到施工中使用。之后做好機(jī)械設(shè)備放置位置、運輸通道、機(jī)械設(shè)備施工路線及供水供電線路等施工準(zhǔn)備。樁機(jī)性能必須良好，功率大于45KW，不得使用非定型產(chǎn)品和自行改裝產(chǎn)品。樁機(jī)電流表、管道壓力表、電磁流量計、深度測量儀、電腦打印機(jī)必須進(jìn)行標(biāo)定，電腦打印機(jī)要具備全程打印功能。

（2）水泥土配比試驗及工藝試樁。在施工前進(jìn)行室內(nèi)配比試驗的目的在于給施工提供可靠、合理、經(jīng)濟(jì)的參數(shù)。例如28d 樁體室內(nèi)配置強(qiáng)度取1.5，無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為1.0MPa，現(xiàn)場挖取地下5m 處的原位土樣作為土樣，經(jīng)測定所挖掘土樣含水率為28.6%，天然度為1.91g/cm3。其具體配比設(shè)計為：水泥∶天然土∶水∶外加劑= 100∶667∶55∶1。根據(jù)室內(nèi)配比結(jié)果選取水灰比0.55，減水劑摻量1%，水泥摻水15%，以此配合比進(jìn)行現(xiàn)場試樁施工，根據(jù)試樁結(jié)果確定最合適的配合比，從而指導(dǎo)正式攪拌樁施工。

3、施工流程

本工程采用二噴四攪的方式，先預(yù)攪至設(shè)計深度，對鉆機(jī)入土情況予以初步掌握，之后噴攪提升，最后復(fù)攪下沉、提升。整個施工工藝能較好地保證成樁質(zhì)量和施工的連續(xù)性進(jìn)行控制。具體施工流程如下：

（1）放線定位。放線定位作為深層攪拌樁施工作業(yè)的基礎(chǔ)，在整個施工作業(yè)中起到了極其重要的作用。同時也需要注意以下等幾個方面的問題：第一，放線定位前，必須對軟土路基進(jìn)行測量，根據(jù)軟土路基的具體位置進(jìn)行放線設(shè)置。第二，在選擇控制點時，要依據(jù)施工實際情況來進(jìn)行合理的選擇，采用準(zhǔn)確的竹簽式進(jìn)行放線定位，確保與攪拌樁之間的距離符合施工設(shè)計要求。

（2）攪拌機(jī)就位。完成各項施工準(zhǔn)備工作后，即可攪拌機(jī)就位。要求攪拌機(jī)的鉆桿必須形成垂直狀態(tài)，使其準(zhǔn)確對準(zhǔn)樁位。

（3）第一次鉆進(jìn)施工。鉆進(jìn)速度可設(shè)置為60r/min 的轉(zhuǎn)速，以順時針方向鉆到設(shè)計樁底高程，此時啟動灰漿泵，待漿液順利進(jìn)入樁底后改為逆時針方向，此時啟動攪拌機(jī)，將攪拌提升至設(shè)計樁頂時再繼續(xù)噴漿15s，最后停止泵。

（4）第二次鉆進(jìn)施工。鉆進(jìn)注漿可同第一次鉆進(jìn)的方式相同，直到復(fù)攪到設(shè)計樁長時底座噴攪15s后改為逆時針攪拌，待攪拌頭露出地面后則停止注漿。水泥用量達(dá)到每根樁設(shè)計用量可作為停止注漿的位置，為避免出現(xiàn)漿液與土壤攪拌不勻的現(xiàn)象，要嚴(yán)格控制噴攪升降的速度與漿液流量之間的配合。

（5）兩次循環(huán)鉆進(jìn)成樁。為保證水泥漿與土的均勻攪拌，根據(jù)土層具體分布以及設(shè)計要求在樁體的相應(yīng)部行上下重復(fù)攪拌。在完成成樁工作后可利用灰漿泵送清水沖洗吸附在鉆頭上的軟土或泥。

四、樁基承載力檢測

淺部開挖：成樁7 天后采用淺部開挖至樁頂以下0.5m 處目測檢查，發(fā)現(xiàn)無縮頸內(nèi)陷現(xiàn)象，樁徑、樁距均勻且滿足設(shè)計要求。

靜載試驗：樁基施工完成28 天后，進(jìn)行復(fù)合地基試驗，根據(jù)靜載試驗分析，在各級荷載作用下，承壓板沉降量隨著荷載的增加也呈現(xiàn)較為均勻的增加量并且能在短時間內(nèi)達(dá)到穩(wěn)定。承壓板總沉降量在最大荷載作用下分別為25.4、26.6、22.3、26.1、23.8、27.1，卸載后的承壓板回彈量為8.62、8.55、7.50、7.67、8.30、8.92，根據(jù)相關(guān)技術(shù)規(guī)定，該研究地基的承載力平均值為0.250MPa，處于合格范圍內(nèi)。

五、結(jié)束語

綜上所述，地基處理是工程施工基礎(chǔ)，也是確保水利工程質(zhì)量的主要因素。深層攪拌樁技術(shù)能滿足淤泥、粉質(zhì)粘土、粘土、砂壤土等各種地層的處理，在很多水利工程應(yīng)用中取得較好的效果。在應(yīng)用中應(yīng)根據(jù)工程的實際情況和需求運用該項施工技術(shù)，用發(fā)展的眼光看待施工中的可能存在的問題，提高施工過程中的質(zhì)量管理水平，從而確保整個工程質(zhì)量。 ■

參考文獻(xiàn)

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