淺析深層攪拌防滲墻在堤防防滲加固工程中應用

摘要：本文介紹了深層攪拌法防滲墻的成墻機理、型式和適應范圍，討論了施工參數的控制，結合工程實例闡述了深層攪拌防滲墻在堤防防滲加固中的應用。

關鍵詞：深層攪拌法;防滲墻;堤防;防滲;加固;應用

滲透破壞是引起堤防險情事故的主要形式，因而防滲加固是保證堤防安全的重要措施。堤防滲流控制的基本方法可以歸結為防滲、排滲、減壓和壓臺（蓋重），其中防滲是應用廣泛、效果顯著的一種滲流控制方法。防滲包括垂直防滲和水平防滲兩種基本形式，其中又以垂直防滲效果更突出。垂直防滲方法很多，目前比較成熟又應用廣泛的方法包括置換法防滲、高壓噴射灌漿防滲、深層攪拌法防滲、劈裂灌漿防滲、垂直鋪膜防滲等，其中深層攪拌法以其適用性廣、成墻效果好、施工效率高、施工成本低而在堤防防滲加固中得到廣泛應用[1]。因此，本文針對深層攪拌法的特點及其在堤防防滲加固中的應用進行了分析和探討。

1"深層攪拌法成墻機理、主要型式與適用范圍

1.1"深層攪拌法成墻機理

深層攪拌法是在深層攪拌樁原理基礎上發展起來的，利用深層攪拌機械對堤基或包括堤身在內的土層與噴入的水泥漿或水泥粉進行強制攪拌，使水泥和土之間發生一系列的物理、化學反應，形成整體、低滲透和具有一定強度的水泥土樁。當水泥土樁相互搭接成墻就可以發揮防滲加固之效果。

1.2"深層攪拌法的主要類型

根據固化劑采用水泥漿和水泥粉的差別，深層攪拌法分為CDM法（水泥漿法）和DJM法（水泥粉法）兩大類，但是在堤防防滲加固中主要采用CDM法。按照深層攪拌機攪拌頭數的區別，深層攪拌法分為單頭和多頭兩種型式，多頭包括雙頭、三頭、四頭、五頭、六頭等，單頭攪拌墻體側表面積大，樁體承載能力較高，但攪拌工效不如多頭攪拌型式。

1.3"深層攪拌法的適用范圍

深層攪拌法主要適用于20m以內的防滲墻，可用于加固黏土、粉質黏土、砂土、含礫徑50cm以內的砂礫層、淤泥等多種土層。用于粉質黏土、人工填土效果較好，因為這兩種土孔隙率較高，水泥漿可以充分滲透。用于黏土時水泥土樁均勻性較差，但因為黏土本身滲透系數小，所以防滲性能也可滿足設計要求。用于淤泥、淤泥質土則效果不太理想，因為淤泥含水量高，吸漿量少，水泥土強度差，為此應采用低水灰比或者DJM法，同時延長攪拌時間和慢提鉆桿[2]。

2"深層攪拌法施工參數控制

2.1"水泥摻入比

通常，水泥用量越多，水泥土強度越高。當水泥摻入比達到15%以上時，水泥土強度將會超過1MPa。一般工程水泥摻入比采用12%～20%。水泥土配合比應根據設計目標結合室內試驗確定。試驗項目包括水泥土抗壓強度、滲透系數等，然后將不同摻入比試驗結果繪制圖表，從中選擇最佳摻入比作為施工依據。

2.2"注漿參數

通過室內試驗和現場生產試驗確定注漿參數。主要注漿參數如下：（1）水灰比對水泥土的均勻性、抗滲性和力學性能都有直接影響。如果水灰比太小，水泥漿和原土無法充分拌合，成墻、防滲效果不好;但水灰比過大時，水泥土中水泥含量不足，防滲墻強度不足[3]。一般情況下水灰比在0.7～1.2之間。生產上主要通過檢測水泥漿液的比重進行控制。（2）注漿量決定了水泥漿液能否充分填充土層空隙。一般以施工攪拌時孔口微翻泥漿作為注漿量的控制標準。每一臺攪拌設備都應配備1個自動記錄流量計，以便隨時進行監控。（3）注漿壓力依土層深度和致密程度而定。一般處理深度越大，需要的注漿壓力越大。一般注漿壓力取0.3～1.0MPa。

2.3"攪拌鉆進速度

攪拌鉆進速度影響水泥漿與加固土體拌合均勻程度，應通過生產試驗確定。試驗時攪拌鉆進速度宜由慢到快進行控制，以便確定合適的速度范圍。

2.4"反轉提升速度

反轉提升速度與水泥攪拌樁的質量密切相關，施工中應嚴格控制，計算公式為，其中、分別為水泥漿、加固土體的重度（kN/m3）;為注漿泵流量（m3/min）;為攪拌樁截面積（m2）;、分別為水泥摻入比和水泥漿水灰比。通過計算得到反轉提升速度再經現場生產試驗校核確定。

3"深層攪拌法防滲墻在堤防防滲加固工程中的應用實例

3.1"工程概況

某江河支流主河道長256km，流域面積約9100km2。本期工程加固防洪堤2713m。堤身為土堤，高度6.5～9.0m，根據施工條件決定堤基堤身采用深層攪拌法成墻技術進行防滲加固處理。從堤頂至堤基的地質情況如下：①雜填土0.5～1.5m;②棕黃黏土2.8～3.4m;③粉質黏土2.5～3.0m;④砂質壤土，間夾粉細砂1.5～2.3m。局部堤基分布淤泥質黏土、淤泥質粉砂，厚度達3.0～4m。設計目標為：防滲墻水泥土90d齡期無側限抗壓強度≥0.8MPa;墻體滲透系數K≤（1×10-6～9×10-6）cm/s;水泥摻入比8%～12%;成墻厚度不小于18cm;墻體滲透破壞比降不小于200;墻體垂直度偏差不大于3‰。

3.2"施工設備

三頭深層攪拌樁機，主要設備參數：最大加固深度15m，成樁直徑0.20～0.35m;鉆機轉速20～95r/min;提升速度0.2～1.55m/min;鉆桿直徑125mm;設備總功率（55+11）kW;最大輸出扭矩78kN·m;步幅，縱向1.35m，橫向1.5m。

3.3"工藝參數確定

選擇有代表性地段場地進行生產性試驗，通過試驗確定水灰比、注漿量、攪拌鉆進速度、提升及下沉速度、復攪速度等施工工藝參數。試驗后對墻體進行開挖、取芯，檢查成墻質量并試驗樁墻的抗壓強度、滲透系數等性能。

3.4"施工流程

施工工藝流程為：樁機就位→調平→一序攪拌下沉→一序攪拌提升→樁機移動0.15m→二序復攪下沉→二序復攪提升→樁機移動0.15m→三序攪拌提升→三序攪拌下沉→進入下一單元墻體施工。樁機每一次下沉提升成樁3根，并稱為一序。一序移位0.15m，三序成墻，形成軸線長度1.35m的單元墻，同時樁機整體移動1.05m，接著轉入下一單元墻體施工。

水泥漿液制備流程為：水泥、水→高速攪拌→儲漿桶→篩濾→注漿泵注漿。水泥采用強度等級為32.5MPa的普通硅酸鹽水泥，水灰比選用0.8～2.0。

3.5"質量控制

施工過程中，主要控制制漿質量、樁機位置與垂直度、攪拌注漿控制和樁間搭接控制等。水泥漿要求流動性好、穩定而不離析。樁機就位誤差控制在±10mm，機架垂直度不超過3‰。鉆進、提升及復攪速度控制在0.8～1.0m/min。樁機下沉至樁底和提升至樁頂保持噴漿30s，以確保樁端、樁頭質量。為了保證樁間搭接質量，要求連續施工;當搭接間隔超過24h時，在接頭處進行套鉆注漿連接。

3.6"成果檢驗

本工程成墻33243m2，墻厚、垂直度、強度、滲透系數都達到設計要求，而且經過2年洪水檢驗，也未發現任何險情。

4"結語

深層攪拌法經濟、高效，因而目前已大規模用于建造堤防、土壩防滲墻，但是深層攪拌防滲墻畢竟屬于隱蔽工程，在應用這項技術的時候一定要做好勘探工作，探明地質情況，并根據施工條件、地質狀況采取針對性的措施，才能有效發揮出深層攪拌法防滲墻技術的特點和優勢。

參考文獻：

[1]趙智平，揭炳國.若干常見垂直防滲技術的比較分析[J].黑龍江水利科技，2011，39（2）：188-189.

[2]陳勝印.深層攪拌防滲墻施工技術在中小河流治理工程中的應用[J].山西水利科技，2013（1）：9-11.

[3]金孝權，金友波.多頭小直徑深層攪拌樁防滲墻質量控制要點[J].江蘇水利，2014（2）：18-19，21.