多頭攪拌樁在前進水庫除險加固工程中的應用探討

趙大偉

(伊通滿族自治縣水利勘測設計院，吉林伊通滿族自治縣130700)

1 多頭小直徑深層攪拌噴灌漿成墻的原理

多頭小直徑深層攪拌噴灌漿造墻技術是運用特制的多頭小直徑深層攪拌樁機把水泥漿噴進土體，同時鉆頭旋轉攪拌，使噴入土層的水泥漿液與原土充分拌和在一起，形成抗壓強度比天然土強度高得多，滲透系數較小，并具有整體性、水穩定性的樁柱體。將樁柱體互相搭接成一列，形成連續墻體起到截滲作用。

多頭小直徑深層攪拌樁截滲墻技術適用于加固淤泥、淤泥質土、黏土、粉質黏土、粉土、砂土以及含少量礫石的直徑＜50 mm中粗砂層，甚至對土體存在架空、松散夾層、滲漏通道或洞空等情況也可施工，而且在汛期也不影響施工;加固處理深度≤18.0 m。

2 前進水庫的設計

前進水庫位于伊通滿族自治縣景臺鎮前進村，伊通河左側支流雙廟子河中游，地處半山區。水庫控制流域面積16.7 km2。是一座以防洪為主，結合灌溉、養魚等綜合利用的小(1)型水庫。在水庫安全鑒定中發現壩基存在滲漏問題，存在潛在滲穩問題，土壩在樁號0+250 m～0+350 m段壩后有滲漏問題，同時在泄洪洞左側壩后的沖溝內，有水溢出，可能是建壩時，原地面的雜草、耕土、淤積土等未清除所致，也可能是壩下局部存在礫砂層透水所致。由于壩體土與第③層粉質壤土是良好的隔水層，但粉質壤土的厚度不穩定，局部較薄或缺失，壩前蓄水后，水會經過砂層向下游滲漏，影響壩前正常蓄水。

在除險加固設計過程中，采用多頭小直徑深層攪拌樁進行防滲處理:

1)攪拌樁采用壁狀方式布置，自壩頂順軸線方向布置深層攪拌樁，形成一道防滲性能均勻的防滲墻。

2)防滲墻施工初步采用ZCJ—25型深層攪拌機噴漿造墻，該機鉆頭間帶有剛性連鎖裝置可實現一次成墻，一機共有3～6個鉆頭，本次設計采用5個鉆頭，鉆桿間中心距320 mm。

3)防滲墻厚度及孔徑

防滲墻厚度計算公式為:

計算

式中:T為最小防滲墻厚度，m;ΔH為最大上、下游水頭差，m;［J］為高噴防滲墻允許水力坡降，一般為其破壞坡降的1/2～1/3參考相關資料取40。

上、下游最大水位差7.65 m，經計算得 T=0.19 m，考慮到施工可能帶來的垂直偏差(0.5%)，選用樁徑為400 mm，搭接處理論最小成墻厚度240 mm，本次設計單元內樁間最大搭接120 mm，搭接處成墻厚286 mm，可以滿足防滲墻厚度的要求，防滲墻底部入壩基黏土層1.5 m。詳見圖1。

圖1 大壩防滲成墻孔布置圖

3 施工方法及施工技術要求

3.1 施工方法

本工程深層攪拌樁搭接處成墻厚度為286 mm，防滲墻施工初步采用ZCJ-25型深層攪拌機噴漿造墻，成空直徑為400 mm，鉆孔中心間距為280 mm。根據所選機型特點，施工時先完成1單元5孔造墻，然后在進行下一單元5孔造墻，以此類推實現全壩段防滲造墻，單元與單元之間搭接厚度要滿足施工造成的樁體傾斜度要求。根據本工程實際情況初步設計選定施工參數見表1，具體實施時應通過現場試驗和室內試驗進一步認證參數的合理性。

表1 多頭小直徑深層攪拌防滲墻施工參數表

3.2 施工技術要求

1)施工前首先進行施工場地平整，確保場地平整，清除地上、地下一切障礙物。因為，多頭小直徑深層攪拌樁的成墻質量如何，首要任務就是要保證場地的平整。只有施工場地平整后，才能使多頭小直徑深層攪拌樁機就位，進行多頭小直徑攪拌樁機的調整水平。

樁機的調平直接關系到樁孔的均勻搭接及接頭的截滲效果。并且保證施工過程中不會產生傾斜，保證起吊設備的平整度和導向架的垂直度，這樣才能滿足垂直度偏差、樁位對中偏差的設計值。

2)深層攪拌樁施工前應打測試樁，確定攪拌機鉆進深度，樁底標高，樁頂灰面標高;灰漿的水灰比，攪拌機的轉速和提升速度，灰漿泵的壓力或料罐和送灰管的風壓;每1 m樁長或每根樁的輸漿或送灰量、灰漿經漿管到達噴漿口的時間;以及是否需要沖水或注水下沉，是否需要復攪復噴及其部位深度等參數。

3)保證攪拌機噴漿時連續供漿，因故停漿時，為防止斷樁應將攪拌機下沉至停漿位置以下0.5 m處，待恢復供漿后再噴漿施工。

4)為保證樁端得施工質量，施工停漿面應高出樁頂設計標高0.3 m。

5)可以通過復噴的方法增加水泥與土拌和的均勻性，從而來達到樁身強度和均勻的目的，攪拌和噴漿次數以二次噴漿二次攪拌，最后一次提升攪拌，提升速度宜采用慢速提升。當噴漿口達到樁頂標高時，應當停止提升，應攪拌數秒，以保證樁頭均勻密實。

6)樁與樁的搭接間隔時間≤24 h，如果間隔時間太長搭接質量無法保證時，應采取局部補樁或注漿措施。

7)水泥漿配置好后，未使用前保持勻速攪拌，使水泥漿不離析。配置好的水泥漿存放的有效時間不應超過2 h，存放超出有效時間的應按廢漿處理。

4 質量控制

樁位控制:為確保搭接長度、墻體厚度及整體性，施工放樣應精確控制點用經緯儀測設，樁位用鋼卷尺測量，樁位放樣誤差≤10 mm。使樁位偏差滿足設計要求;

墻體垂直度控制:施工前，用經緯儀調整樁機塔架或鉆桿垂直于地面，以確保施工時起吊設備的平整度和導向架的垂直度。觀察測斜儀指示，調整樁機支腿，保證樁機水平。施工時還應注意檢查支腿是否下陷等情況，若發現超出允許值范圍時應及時糾正，使截滲墻體垂直度可以滿足設計的要求。

樁徑控制:在施工過程中，由于一些土層對鉆頭磨損比較快，因此要控制鉆頭的直徑大小，一般選擇鉆頭直徑都稍微大于設計樁徑要求，并且要經常檢查鉆頭尺寸是否達到設計要求。如果鉆頭尺寸小于設計要求，就要重新更換合格的鉆頭。

材料質量控制:深層攪拌用的固化劑主要材料為水泥，按設計要求選用規定標號的水泥，并適當的儲存。在使用前每批次均應取樣檢驗，一般應做水泥土強度、水泥體積的安定性、初終凝時間、比重等試驗。攪拌水泥漿液所用的水應符合混凝土拌合用水標準。

5 結語

由于當時建設條件所限，吉林省有一些水庫出現了大壩填筑質量差、滲漏嚴重等一系列問題，導致危及到大壩的安全問題。多頭小直徑深層攪拌樁截滲技術是一門新的截滲技術，具有工效高、成本低、截滲性能好、無環境污染、施工安全等特點，在汛期也不影響施工等特點和我省水庫大壩的具體情況，應根據大壩地質和壩身質量優先選用多頭小直徑深層攪拌樁防滲墻技術。

［1］徐志軍.水泥土攪拌法處理地基［M］.北京:機械工業出版社，2004.

［2］劉寶平，宋淑平.深層攪拌法的設計施工及應用［M］.濟南:濟南出版社，2003.

［3］中華人民共和國住房和城鄉建設部.JGJ94—2008建筑樁基技術規范［S］.北京:中國建筑工業出版社，2008.