東方紅水庫土壩防滲工程施工方法研究

董 赟，馬龍軍，蘇仲靜

(1.黑龍江省八五七農場水務局，黑龍江密山158322;2.黑龍江省農墾總局牡丹江分局水利工程管理分站，黑龍江密山158308; 3.黑龍江省農墾總局牡丹江分局興凱湖灌區管理站，黑龍江密山158308)

東方紅水庫位于黑龍江省鐵力市鐵力鎮西14.5 km、王楊鄉鐵屯南200 m處，處于呼蘭河支流穩水河中游，為小(1)型水庫。流域面積100 km2，多年平均徑流量2 000萬m3。水庫設計洪水標準為P=5%，校核洪水標準為P=0.33%，水庫設計總庫容698.44萬m3。

1 壩體存在問題及地質條件

該水庫為黏土均質壩，根據壩體及壩基地質探查，在冬季最大凍深時存在的主要壩段下游側壩基噴出水柱的狀況，和壩體下游側有縱向裂縫和滑塌跡象。分析其主要原因:是由于壩體填筑不良和壩基覆蓋土層清基不良，含大量有機質，夾多量未腐爛的草根等原因，形成壩體及壩基防滲效果差，滲透水使壩體含水量高、壩基有滲透通道。雖曾補做黏土灌漿截滲墻，但根據提供灌漿指標，截滲能力提高不大，還不能作為防滲心墻;上游壩坡曾做過簡單碾壓，但達不到斜墻的作用。因此須對大壩主要滲透段進行防滲處理。

土壩壩基座落于第四紀沖積層上，上層為厚度＞3 m的粉質黏土，構成相對不透水層，成為良好的天然鋪蓋層;左右壩肩均接于粉質黏土層，防滲性較強。壩基以下為強透水層，透水層深度＞10 m。壩址地層巖性及物理力學特征把地層自上而下分為4層:

1層:填筑土。黃褐色、黑褐色，為壩體的填筑土。以黏土為主，夾多層泥炭質土(內夾多量未腐爛的草根)。黏性土層呈濕可塑狀，泥炭質土呈很濕的軟塑狀。層厚5.7～6.3 m .。

2層:泥炭質土。黑色，無層理，含大量有機質，夾多量未腐爛的草根。很濕、軟塑、高壓縮性土，只見于K1、K2號孔。埋深5.7～6.3 m，厚度0.5 m。

3層:粉質黏土。黃褐色、黑褐色、無層理，局部夾少量白色碳酸鈣粉末，濕、可塑。層間多處夾泥炭質土薄層透鏡體(泥炭質土為很濕、軟塑)，分布普遍。在壩體下的埋深為6.3～6.7 m，在壩下原地面的埋深為0.5 m，厚度3.85～5.35 m。

4層:角礫?；疑?，粒徑＞2.0 mm的顆粒占65%～75%，夾10%左右的卵石，卵石的礦物質成分一般為安山質、花崗質，中等磨圓;礫石的礦物質成分一般為石英、長石等磨圓較差。分布普遍。在壩體下的埋深為10.4～11.0 m，在壩下原地面的埋深為5.70 m(K5鉆孔)，鉆孔揭露最大厚度9.6 m。

2 施工方案

依據設計方案，防滲墻范圍從泄洪閘外墻至輸水洞，全長850.0 m。采用封閉式防滲措施，防滲墻深度達到壩基表層以下1.5 m，與壩基黏土層相接，高程由204.0～196.70 m，全高度為7.3 m、最小厚度為95 mm。目前常用的深層攪拌樁機分為轉盤式及動力頭式兩大類。轉盤式深層攪拌樁機多采用大口徑轉盤，配置步履式底盤，主機安裝在底盤上，安有鏈輪、鏈條加壓裝置。其主要優點是:重心低、比較穩定，鉆進及提升速度易于控制。動力頭式深層攪拌機可采用液壓馬達或機械式電動機——減速器。這類攪拌機主電機懸吊在架子上，重心高，必須配有足夠重量的底盤，另一方面，由于主電機與攪拌鉆具連成一體，重量較大，因此可以不必配置加壓裝置。

在本工程中，選用了轉盤式BJS型多頭深層攪拌樁機。此樁機為三鉆頭小直徑深層攪拌樁機，鉆頭直徑為200～450 mm?？紤]到施工可能帶來的垂直度偏差，選用樁徑為250 mm，樁間距150 mm，三次成墻，詳見施工順序示意圖。圖中A、B、C分別表示三次成墻鉆頭的位置，A、B、C之間距離由三軸間距離決定，三軸間距為450 mm，三次成墻為150 mm。首先完成A序三根樁的的施工，然后完成B序，最后完成C序。A、B、C序完成后即完成一個單元墻的施工。搭接處墻體最小理論厚度為200 mm，樁間最大搭接100 mm?？刂茦扼w傾斜度在0.4%以內，最大偏差61 mm，仍有139 mm樁體厚度，可滿足防滲墻厚度要求。

圖1 施工順序示意圖 mm

3 討論

深層攪拌法常用的加固材料為水泥，因此在使用此方法時，水泥摻入量及水泥漿水灰比就決定了水泥土的抗壓強度、變形模量、滲透破壞比降，對滲透系數也有較大影響。

根據我國經驗，水泥摻入量一般取:黏性土10%～12% (土層中有孔洞或極松散的土體除外);砂性土10～18%。同樣的施工機械，在同一土層中使用不同水灰比，水泥土被攪拌的均勻性差別較大。相對來說，水灰比越大，水泥漿中水的含量大，水泥土被攪拌的越均勻，過多的水會填充土層中的孔隙。若水灰比過小，按照設計水泥摻入量噴入土層時，水泥土漿中的的含水量就會過小，使得水泥漿和原土攪拌后達不到流態，甚至水泥漿和土分離，無法充分拌和，導致無法成墻，達不到截滲效果。

在本工程中，根據土工試驗成果，初步確定0+000～0+ 300，0+600～0+850土體的含水量在30%左右，水灰比取1.5;0+300～0+600土體的含水量在50%左右，水灰比1.0。根據土料情況，按12%的水泥參入量進行灌漿。在設計施工前，可取被加固土做室內水泥土配入量。一般來說試驗齡期90 d，但在設計施工前由于時間的限制可做7 d，28 d試驗，由7 d，28 d齡期推算到90 d齡期。根據室內試驗初步確定合適的水泥摻入量，室內試驗必須考慮施工現場條件同室內攪拌配制水泥試樣時條件的差別。

4 結語

我國應用深層攪拌法已有20多年，在水利工程中應用始于1995年，已經在閘基、泵站復合地基加固、攔河壩壩基防滲、堤防防滲、邊坡支護等工程中應用。在我省病險水庫除險加固工程中，深層攪拌法有較大的應用空間，但此種方法在北方寒冷地區應用較少，也沒有成熟的專業隊伍，而且負溫條件下，凍脹對水泥土的影響研究較少，在以后的工作中，應注意觀測收集此方面的資料，為深層攪拌法在北方寒冷地區推廣積累經驗。

［1］ 水利水電工程施工組織設計手冊(1卷)［R］.北京:中國水利水電出版社，1997.

［2］ 水利水電技術(攪拌樁工程專輯)［M］.北京:中國水利水電出版社，1998.

［3］ 劉景政、楊素春，等.地基處理與實例分析［M］.北京:中國建筑工業出版社，1998.

［4］ 叢藹森.地下連續墻的設計施工與應用［M］.北京:水利電力出版社，2001.

［5］ 董哲仁.堤防除險加固實用技術［M］.北京:水利電力出版社，1998.

［6］ 張俊芝.水利水電工程理論研究及技術應用［M］.武漢:武漢工業大學出版社，2000.

［7］ 劉保平，宋淑平.深層攪拌法的設計施工與應用［M］.濟南:濟南出版社，2003.