大壩防滲墻深層攪拌施工技術研究

錢文勇 王衛華

（浙江省水電建筑基礎工程有限公司 浙江 紹興 312000）

1 概述

混凝土防滲墻是在松散透水的地基或土石壩（堰）壩體中連續造孔成槽，加以泥漿固壁，在泥漿下澆筑混凝土而成的地下連續墻。其主要作用即為防滲，是保證地基穩定和大壩安全的重要工程措施。

在防滲墻的眾多施工技術中，深層攪拌技術以其廣闊的適用性，低廉的造價，且施工基本不受氣候變化和地下水位的影響而在防滲墻建造中得到了大量地使用。其尤其對于軟土基礎的加固和防滲處理具有較強的適用性，處理后承載能力和防滲性均能滿足常規要求。在當前的施工條件下，考慮經濟、質量的保證，深層攪拌技術的主要適用范圍為松散砂土、粉砂土、粉質粘土及含少量礫石的土層，甚至在有土體架空或洞穴也可施工，但在砂礫石層、有機質含量較高的淤泥土及含水量較少粘土層中需謹慎采用。

2 防滲墻深層攪拌技術簡介及施工原理分析

2.1 參數介紹

深層攪拌技術是利用多頭小直徑深層攪拌機，將水灰比為0.8～2的水泥漿噴入土體并攪拌形成水泥土墻。防滲墻滲透系數小于 A×l0-6cm/s(1＜A＜10)，強度大于0.3MPa，滲透破壞比降大于200，成墻最大深度18m，成墻厚度10cm～30cm。一般水泥用量為40kg/m2～60kg/m2,造價70元/m2～90元/m2。

2.2 施工原理分析

防滲墻施工，大多采用大型的三支點式打樁機，配上直徑Φ400mm的5鉆頭(或3鉆頭)鉆具。鉆時通過管路系統和泵向孔內注入水泥漿，利用鉆桿上的攪拌葉片將土層與水泥漿攪拌均勻，形成水泥砂漿。至預定深度后，鉆機反轉，鉆具被提出，利用鉆具的反作用力將攪拌好的水泥砂漿壓實，形成一道密實的水泥土單元槽孔。基坑周圈再順序進行下段施工，下段墻體與前一段相割。如此連續施工，即可形成一道整體連續的密不透水的防滲墻。而深層攪拌法是利用石灰或水泥作為固化劑，采用特制的深層攪拌機械，在深基處把軟土與石灰或水泥強行拌和，使軟土成為具有一定強度的壁狀或柱狀的加固體。這些加固體可形成性狀良好的復合地基并具有較好的承載能力、防滲性能，具有足夠的強度、較好的整體性和穩定性。

3 深層攪拌技術的工程應用

大塢某水庫位于低山—丘陵區地形，水庫集雨面積4.2km2，原壩壩體為土石混合壩。由于修建年代比較久遠，原壩體設計已不滿足現行規范的有關要求，存在安全隱患。2007年底水庫擴建，設計壩型為粘土斜墻壩，壩頂長226.6m，設計壩高7m，壩頂高程45.0m，壩體右岸為上壩公路，左岸為側槽式溢洪道。

水庫擴建在進行粘土斜墻基槽開挖時，由于地質勘察報告的基巖埋深與實際開挖不符，兩次勘察結果差距分別達23.9m和17.2m，基槽開挖至設計高程時，基槽底部并非基巖而是砂礫石層。實施基槽超挖后，實際地質條件還是遠不能滿足設計要求，后經進一步勘察，得知水庫覆蓋層為第四系堆積層，土體特征分為素填土和卵石二層。壩址位置弱風化層頂埋深較大，局部坡度可達48°，且弱風化層頂面起伏較大。在24#～28#鉆孔之間62m的范圍內，原認為是基巖的地段均為砂礫石層，平均厚度達15.13m，最深處達17.5m。基巖由于埋深較大，且不宜大范圍開挖，后決定挖面以下采用深層攪拌混凝土防滲墻方案。

防滲墻厚度計算公式為：

分析勘察報告，并結合原設計圖紙，確定最佳防滲效果的防滲墻長度為76m，全長分為10個槽段。參考《碾壓式土石壩設計規范》，綜合考慮地質鉆孔資料和截滲要求，擬定防滲墻底部嵌入弱風化巖層厚度≥0.5m，防滲墻最大深度24.15m。

在進行防滲墻施工時，先按照設計要求，在沿防滲墻軸線每間距50m布設一個先導孔。先導孔施工采用巖芯鉆鉆機。為保證芯樣的連續和完整，取芯時采用套筒取樣法。造孔取出的芯樣放置在巖芯箱中，并進行照相和地質編錄。經核對無誤后，留取分界線（不透水層）以上50cm至孔底的芯樣。為防止孔斜造成的工程隱患，當先導孔不在防滲墻軸線上時，采用沖擊法回填。回填前應清孔至孔底（遇到塌孔的情況下，可用套管護壁）。回填中若發現孔內又變成泥漿而影響封孔進度和質量時，需重新進行清孔、再封。當先導孔在防滲墻軸線上時，于施工前4 h內用水灰比為0.6∶1的水泥漿先封孔。封孔前，清孔至孔底，將膠管下入孔底，待孔口返漿時，邊抽管邊送漿。封孔后進行深攪樁的施工。

圖1 混凝土防滲墻縱剖面圖

施工造孔過程中，孔內泥漿面應保持在導墻頂面以下0.3m～0.5m。如發生泥漿漏失，應立即堵漏和補漿，因此現場應儲備一定的粘土料以便必要時使用。槽孔固壁用的粘土應滿足：密度1.1g/cm3～1.2g/cm3，漏斗粘土18s～25s， 含 沙 量 ＜5%, 一 分 鐘 靜 切 力2N/m2～5N/m2，pH 值 7～9。混凝土澆筑時，混凝土面上升速度不小于2m/h，混凝土高程應高于24.55m，即澆筑高度不小于0.5m，以保證在鑿除頂部疏松混凝土后達到設計高程，再立模澆筑頭墻。防滲墻兩段岸墻采用人工（或機械）開鑿齒槽，齒槽應深入弱風化層0.5m以上，寬度不少于1.5m，并滿澆混凝土。施工中臨時使用的導墻應在混凝土防滲墻施工完成后再行拆除，并用粘土回填夯實。當施工軸線上深基處有障礙物時，上部可以采用深層攪拌法成墻，深基處則可以用高壓旋噴注漿成墻，以確保墻體搭接和墻底高程；當施工軸線上淺基處有障礙物時，可用人工或機械等清除障礙物，然后再用粘性土夯實，進行深層攪拌樁成樁，如若不能清挖，防滲墻則需要繞道施工。

在先導孔施工完成后，便可以進行深層攪拌。施工工藝及施工步驟為：配制水泥漿→樁機就位→對中、調平→噴漿攪拌下沉→噴漿攪拌提升→復攪→清洗管路→下一循環。

具體步驟為：①攪拌樁機按防滲墻軸線定位。依據樁機上的連通管調平機座，偏斜率小于5‰，樁位對中偏差不大于50mm。②安裝水泥漿液制備系統。水泥漿液嚴格過濾，在灰漿攪拌機和集料斗前各設一過濾網。③管線連接。用壓力膠管連接灰漿泵出口與深層攪拌機的送漿管進口。④試運轉。調整攪拌速度，不超過設計規定值的10%；調整提升速度，一般控制在1 m/min左右；保證送漿管路和供水管路通暢，各種儀表應能正確顯示。⑤噴漿攪拌下沉。先啟動漿泵至鉆頭出漿，再啟動主機，使其正向轉動，并選鉆頭向下推進擋，直至設計深度。⑥噴漿攪拌提升。當鉆進至設計深度時，停鉆灌注水泥漿30s，直至孔口返漿。反向旋轉提升鉆桿，繼續注漿，保持孔口微微返漿。當攪拌頭提至設計樁頂時，停止提升，攪拌、噴漿數秒，以保證樁頭均勻密實。⑦復攪。攪拌、噴漿數秒后攪拌頭正向轉動向下推進至設計深度，再反向轉動提至樁頂。此時適當控制灌注水泥漿量，以不堵塞管路為準。⑧清洗管路。向集料斗中注入清水，開啟灰漿泵清洗管路中殘留的水泥漿，直到攪拌頭出漿孔噴出清水，并用人工清除粘附在攪拌頭上的軟土。之后，移機進行下一個樁的施工。

施工過程中，要注意施工質量的檢查。鉆孔抽芯檢查，開挖檢查以及注水試驗等一個環節都不能缺省。

該工程完成后未出現滲流等現象，因此，此工程采用防滲墻深層攪拌技術的方案是成功的，很好的解決了截滲問題。由于除了自身材料良好的抗滲性能，防滲墻還具有半剛半柔的性質，這也保證了防滲墻的良好的工作性能，大大提高了其工作的可靠性。

4 結語

深層攪拌施工是防滲墻施工中的一個重要組成部分，其正確的施工方法是保證深層攪拌質量的前提，尤其是對攪拌下沉和提升速度的控制。雖然深層攪拌施工技術已較為成熟，但同樣也面臨著許多技術難題，如采用不同鉆機施工對樁體強度的影響，施工過程中如何準確的對樁體相關數據進行檢測等，還有待所有同行在后續實際工程中進一步探索總結。陜西水利

[1]楊愛忠，朱光榮；巖灘水電站右岸廠壩基礎開挖[J]；水力發電；1993年02期

[2]潘錫凡，二灘水電站大壩基礎開挖[J]；四川水力發電；1994年S1期

[3]魏龍斌，故縣大壩基礎處理[J]；人民黃河；1993年10期