淺談多頭小直徑深層攪拌樁在黃河沿岸的應用

山東省水利工程局 山東濟南 250013

摘要：齊河縣晏子湖水庫工程及濟南市玉符河下游段攔蓄工程玉符河入黃口橡膠壩工程地處黃河下游兩岸，防滲均采用多頭小直徑深層攪拌樁防滲墻技術。通過施工前圍井試驗確定合適的施工參數，施工中采取多種措施控制工序質量，最終取得了良好的截滲效果?？梢钥闯?，多頭小直徑深層攪拌樁防滲墻技術在黃河沿岸小水頭截滲工程中具有很好的應用前景。

關鍵詞：多頭小直徑深層攪拌樁；圍井試驗；防滲墻施工；質量控制；黃河沿岸；應用

多頭小直徑深層攪拌樁防滲墻技術是運用特制的多頭小直徑深層攪拌樁機，把水泥漿噴入土體并攪拌形成水泥土墻，用水泥土墻作為防滲墻達到截滲的目的，屬于介入式防滲技術。該方法是利用水泥作為固化劑，通過深層攪拌機械，在地基深處就地將軟土和水泥強制攪拌后，由水泥和軟土之間產生的一系列物理化學反應，使軟土硬結改性成具有整體性、低滲透性和一定強度的水泥土攪拌樁，由水泥土攪拌樁多樁切割搭接成連續密實的墻體。該項技術是在普通深層攪拌樁技術基礎上發展而成的，它保留了普通深層攪拌樁技術取材方便、施工無噪音、無污染、工程效果好等優點外，主要在一機多頭（3個鉆頭）和小直徑成墻兩個方面有所突破，并可連續成墻。深層攪拌法適用于加固粘土、砂土、粉質粘土、含礫直徑小于0.05m的砂礫層、淤泥等土層。

1、工程概況

齊河縣晏子湖水庫位于齊河縣城以南，濟南西北向約35km，晏子湖北臨黃河北展堤，南鄰309國道，東側為黃河大道，水庫庫面占地約3198畝。該區域近地層20m由上而下為壤土層、砂壤土層（含不連續粘土層）、壤土層（含不連續粘土、砂壤土層）、中細砂層（不連續）、壤土層（含不連續中細砂層），滲透系數介于1.7×10-4～8.48×10-3之間，均為中等透水層。水庫建成后，庫內外設計水位差為4.4m，設計使用年限大于50年，采用多頭小直徑攪拌樁防滲板墻防滲，設計防滲墻厚30cm。

濟南市玉符河下游段攔蓄工程玉符河入黃口橡膠壩工程位于黃河南岸北店子險工段附近，距離黃河僅幾百米，地下水位較高，建成后壩上、下游水位差最大5.5m。近地層20m由上而下為：粉質粘土層（含不連續壤土層）、粉質粘土層、粉質壤土層、粘土層、細砂層、粉質壤土層，均為中等透水層，設計防滲墻厚40cm。

以上兩工程位于黃河下游沿岸，近地層土層狀況具有極大地共性，均采用多頭小直徑攪拌樁防滲板墻防滲。

2、技術應用

2.1防滲墻圍井試驗

為確保防滲墻的成功實施，正式開工前必須進行截滲圍井抽水、注水試驗，以確定防滲墻的完整性、抗滲性。根據施工設計圖紙的要求以及《水電水利工程高壓噴射灌漿技術規范》（DL/T5200-2004）中對于滲透系數計算方法的描述，該圍井試驗方法如下：

圍井試驗選在靠近防滲墻軸線位置進行。圍井設計成正方形，邊長3.2m，樁徑500mm，樁與樁之間搭接厚度不小于設計墻厚，根據墻厚計算出樁機鉆頭間距，樁長為設計樁長，水泥摻量按照12%進行試驗。

2.1.1試驗設備

（1）DZJ25型多頭小直徑深層攪拌樁機1臺（3個鉆頭），用于圍井施工；

（2）鉆機1臺，用于觀察井鉆孔；

（3）水泵1臺，用于向圍井內注水。

2.1.2試驗方法

第一步：嚴格按照圍井試驗設計圖紙及試驗參數完成圍井及檢查井施工（圍井形狀尺寸及形式見上圖）；

第二步：待圍井墻體水泥土滿足設計齡期后，將圍井內的土方挖除2.5m，檢查成墻外觀，看成墻搭接情況、墻體完整性及成樁垂直度是否滿足規范及設計要求，同時取樣檢測防滲墻墻體抗壓強度及滲透系數。利用觀察井記錄下地下水位高程；

第三步：向圍井內注水，當圍井內水位穩定在墻頂高程以下10cm時停止注水，將圍井用塑料布封蓋以減少水面蒸發對試驗數據的影響，同時記錄下試驗開始時間；

第四步：每日檢查記錄圍井內水面降低情況及圍井外側檢查井水面變動情況，當圍井內水面下降1～1.2m時，停止試驗并記錄下停止試驗時間。

2.1.3數據處理

圍井試驗滲透系數

K=

式中：

K——滲透系數，m/d；

Q——穩定流量，m3/d；

t——圍井墻平均厚度，m；

L——圍井周邊墻軸線長度，m；

H——圍井內試驗水位降至井底的深度，m；

h0——地下水位至井底的深度，m。

2.1.4注意事項

（1）向圍井內注水應在圍井內土方飽水后停止，以減弱土方吸水對試驗的影響；

（2）圍井注水時應密切關注圍井外觀察井的水位變化，若觀察井水位變化較大或圍井間水位偏差較大，應查明原因并采取措施改善，確保在防滲板墻符合質量要求的前提下試驗。

通過試驗選定成墻外觀質量好，成樁垂直度高及抗滲性能和強度好的施工機具及參數進行防滲墻施工。

2.2防滲墻施工

防滲墻施工時嚴格按照圍井試驗獲得的施工參數進行。施工時采取有效的控制辦法，確保水泥土防滲墻的墻體質量。施工順序如下：

（1）樁機就位調平，按照設計參數及試驗確定參數調整鉆頭到合適間距；

（2）第一攪拌站按設計的水灰比配置并拌合水泥漿；

（3）用泵把配制好的水泥漿輸送到第二攪拌站并記錄水泥漿重量；

（4）開啟樁機，鉆頭攪拌下沉，同時開啟漿泵送漿至設計深度，記錄輸漿量；

（5）攪拌提升，同時噴漿至施工面并記錄輸漿量，關閉漿泵完成第一單元樁施工；

（6）樁機向前移動3倍鉆頭間距，并調平，重復（1）～（5）步驟，完成第二單元樁施工；

（7）重復步驟（6），完成整個防滲墻的成墻施工。

2.3防滲墻施工質量控制

2.3.1漿液及灌漿質量控制

（1）嚴格按照水灰比要求配制水泥漿液，對配制好的水泥漿液時檢測，合格后才能使用；

（2）攪拌好的水泥漿液，放置時間不得超過2小時，離析的水泥漿液，禁止使用；

（3）在一、二級攪拌系統中，都應裝上過濾篩網，可防止結塊水泥、水泥漿塊及雜物堵塞漿管，保證輸漿系統暢通，盡量避免施工中因輸漿系統發生障礙而出現斷樁現象；

（4）在施工中如發現溢漿嚴重或不溢漿現象，施工人員要向現場技術員及施工員匯報，適當調整水灰比或增、減注漿量，保證成墻質量。

2.3.2材料質量控制

（1）水泥質量：施工所用的水泥，必須有出廠合格證及化驗單，且按國家有關規范、規定進行檢測，合格后方可使用。

（2）施工現場水泥必須嚴格保管好，以免淋雨受潮，控制儲備，加速周轉，監督使用，降低消耗。

2.3.3特殊處理

（1）施工過程中因事故停漿，應及時記錄停漿單元成墻深度及時間；若在24小時內恢復施工，再次噴漿時應將樁機攪拌下鉆到停漿面以下0.5m；若超過24小時，要考慮該樁和前一根樁進行搭接，則應對該樁進行噴水空鉆留出榫頭，待恢復施工時該樁水泥摻入量稍增加些；

（2）施工過程中如遇意外故障，鉆桿在地下無法提起時，可用抽水泵接入送漿系統中，用清水沖洗鉆桿及管道，待恢復時須重鉆此單元墻號，水泥漿注入量也稍增加些；

（3）施工過程中，必須隨時檢查單元成墻施工原始記錄及了解施工情況，因鉆頭直徑磨損較大使搭接長度不夠，故障處理不當使單元成墻不合格或發現單元墻體不連續時，可考慮在防滲墻體前、后進行補樁，此時，注漿壓力加大，注漿量增多。

3、防滲墻檢測及效果分析

（1）防滲墻外觀質量檢測

在防滲墻體達到一定齡期，強度達到一定值后，對防滲墻體進行開挖，深度可在2～3m，檢查墻體外觀搭接質量、整體性、致密性以及采用吊垂檢查墻體垂直度等。

（2）防滲墻體取樣檢測

從開挖外露的墻體中鑿取試塊或采用巖芯鉆孔取樣，進行室內試驗，直接測定防滲墻體的強度及抗滲性是否達到設計要求，還可觀察防滲墻體攪拌均勻程度。

晏子湖水庫工程及濟南市玉符河下游段攔蓄工程玉符河入黃口橡膠壩工程防滲墻除用上述方法進行檢測外，還利用探地雷達儀采用連續測量方式檢測整個防滲墻的成墻質量。

經檢測：晏子湖水庫工程墻體的連續性和完整性良好，個別樁體垂直度較差，略偏離墻體軸線，但不影響墻體的連續性及完整性，成墻抽樣檢測滲透系數達到設計要求。蓄水后，湖面水位長時間除水面蒸發外無明顯水位下降，可說明該水泥土截滲墻具有明顯的截滲效果。

濟南市玉符河下游段攔蓄工程玉符河入黃口橡膠壩工程基坑開挖后，防滲墻外觀質量良好，抽樣檢測滲透系數滿足設計要求。橡膠壩底板采取打井降水后，截滲墻內外具有明顯的水位差，且墻內長時間無明顯水位回升，可說明截滲墻起到了明顯的截滲效果。

4、結語

黃河下游沿岸屬于黃河沉積地質，符合多頭小直徑深層攪拌樁防滲墻適用地質條件，通過晏子湖水庫工程及濟南市玉符河下游段攔蓄工程玉符河入黃口橡膠壩工程中多頭小直徑深層攪拌樁防滲墻技術應用情況可看出，該技術在黃河沿岸適用效果較好，且該技術具有成墻質量可靠，墻體連續、整體性好、抗滲性能強；施工時無振動，無噪音，不受環境的影響，無環境污染；對加固處理土體存在架空、松散、滲漏或洞穴等也可施工，且在汛期也不影響施工；成墻工效高，造價低等特點，在黃河沿岸小水頭截滲工程中具有很好的應用前景。