深層攪拌樁防滲墻技術在大壩心墻加固中的應用

2012-04-29 00:00:00邵志豪楊國強

建筑與文化 2012年12期

【摘要】多頭小直徑深層攪拌截滲技術是采用多頭小直徑深層攪拌樁機，把水泥漿噴入土體并攪拌形成小直徑水泥土樁，多樁相割搭接形成水泥土薄墻，用水泥土薄墻作為堤壩防滲墻達到截滲的目的。該技術多用于壩基防滲工程，西葦水庫除險加固中首次將該技術應用于大壩心墻加固中，工程完工后，運行情況良好。

【關鍵詞】多頭小直徑深層攪拌；大壩心墻；防滲

1 概述

水泥攪拌法是用于加固飽和和軟黏土的一種方法，它利用水泥作為固化劑，通過特制的攪拌機械，在地基深處將軟土和固化劑強制攪拌，利用固化劑和軟土之間所產生的一系列物理化學反應，使軟土硬結成具有整體性、水穩定性、防滲性和一定強度的優質地基。多頭小直徑深層攪拌截滲技術是水泥攪拌法的發展和利用，采用多頭小直徑深層攪拌樁機，把水泥漿噴入土體并攪拌形成小直徑水泥土樁，多樁相割搭接形成水泥土薄墻，用水泥土薄墻作為堤壩防滲墻達到截滲的目的。該技術多用于壩基防滲工程。

西葦水庫大壩全長6010m，其中主壩長2650m，主壩為粘土心墻砂殼壩，壩頂寬6.0m，最大壩高22.30m。樁號0+825～0+910壩段心墻由粘土和壤土填筑而成，心墻填筑土巖性雜，砂質夾層多，填筑質量較差，壩頂以下3.2～12.0m深度范圍內有漏漿現象，相應高程105.03～107.33m，漏漿點分布散亂，前后左右均未貫通。因心墻質量有缺陷，因此影響了水庫的正常蓄水和安全運行，需進行心墻加固防滲處理，以滿足水庫按設計工況蓄水和確保大壩安全。

2 工程加固方案比選

該壩段最大防滲深度為12.0m，在正常蓄水位106.06m以下6.0m，滲透壓力較小，工程加固設計中，根據目前大壩防滲技術水平，設計中擬定了多頭小直徑水泥土攪拌防滲墻、塑性混凝土防滲墻、高噴板墻等三種防滲技術方案進行比選。多頭小直徑水泥土攪拌防滲墻與塑性混凝土防滲墻、高噴截滲墻等相比有如下優點：①充分利用壩體土體，僅使用易于選購的普通水泥構成墻體；②成墻質量可靠，具有砼墻和高噴截滲墻的截滲效果和壽命；③成墻造價低，造價僅是塑性墻的1/3、高噴截滲墻的l/5；④施工不開槽避免了砼墻施工開槽引起的塌孔、與原堤壩結合不實等質量問題；⑤一機多頭（三鉆頭以上）同時鉆進，使工效提高2~4倍；⑥設備較簡單，使用方便。根據上述技術方案比較，選用了多頭小直徑水泥土攪拌防滲墻技術方案，和塑性混凝土防滲墻、高噴板墻技術方案相比，具有施工工藝簡單，投資省，功效高等突出特點。目前該項技術多用于江河湖堤、基坑防滲工程。首次應用于大中型

加固范圍：主壩樁號0+825～0+910壩段，防滲墻深度自壩頂高程111.32至墻底高程102.00m，成墻深度9.32m，軸線與壩軸線重合。

3 水泥土攪拌樁防滲墻設計

3.1 適用條件

（1）地質條件：適用于粘土、砂土、粉質粘土、含少量礫徑不大于0.05m砂礫層、素填土，由于不開槽不需護璧土層中有土體架空或洞穴時也可施工。

（2）適用材料：主要使用水泥和水，取材方便，并充分利用原土，節省材料，對水泥無特殊要求。若當地粘土或粉煤取材方便，通過實驗還可使用粘土水泥或粉煤灰水泥混合料。

（3）交通條件：進出場道路及橋梁應能通行10T卡車，16T汽車吊。

（4）施工場地：施工場地平整，堤頂寬度不小于設備最小施工寬度，場地內地下無大塊石、樹根、地下管線等，空中障礙物其凈空距地面應滿足安全要求。

3.2 水泥土的固化機理

土體中噴入水泥漿再經攪拌拌和后，水泥和土的固化過程有以下物理化學反應：（1）水泥的水解和水化反應；（2）離子交換與團粒化；（3）硬凝反應；（4）碳酸化反應。水化反應減少了軟土中的含水量，增加顆粒之間的和粘結力；離子交換與團粒化作用可以形成堅固的聯合體；硬凝反應又能增加水泥土的強度和足夠的水穩定性；碳酸化反應還能進一步提高水泥土的強度。上述物理變化過程表明：在水泥土被攪拌達到流態的情況下，若保持孔口微微翻漿，則可形成密實的水泥土墻，而且水泥土漿在自重作用下滲透可填充被加固土體和被加固土體周圍一定距離土層中的裂隙，在土層中形成防滲寬度大于攪拌寬度的一條防滲帶。

3.3 主要設計參數

該壩段主要加固的上部，根據本工程具體情況確定設計技術參數如下：

1、采用濕法，水泥摻入量（重量比）12%，水泥漿水灰比0.5。

2、成墻厚度：不小于220mm；

3、滲透系數：小于10-6cm/s；

4、抗壓強度：90天齡期大于1.0MP；28天齡期大于0.5MP；

5、滲透破壞比降：大于90；

6、孔位偏差±50mm，垂直偏斜率

≤3‰；

7、防滲墻的彈性模量100Mpa；

8、普通硅酸鹽水泥標號不低于425＃。

縮短輸漿距離，確保水泥漿液溫度在10℃以上，保證了施工質量。2005年1月9日開挖檢驗20米，檢驗結果完全達到設計要求。