復合地基堤防水泥深層攪拌樁防滲墻施工設計研究

胡靜（南昌市水利規劃設計院江西南昌330009）

復合地基堤防水泥深層攪拌樁防滲墻施工設計研究

胡靜
（南昌市水利規劃設計院江西南昌330009）

針對復合地基攪拌樁防滲墻施工質量難控制問題，文章結合江西南昌光伏產業園配套工程（紅旗聯圩尤口～京福高速）路堤除險加固工程，對樁號2+400～2+800、3+200～4+693堤段地質條件進行分析，提出了水泥深層攪拌樁防滲墻施工設計方案及工藝控制措施。

復合地基；水泥深層攪拌樁防滲墻；施工設計；質量控制

水泥深層攪拌樁防滲墻是水利工程建設中一種應用較為普遍的防滲加固方式，其通過深層攪拌機械將水泥類漿液加固劑送入飽和粘土地基之中，并與地基軟土進行攪拌形成連續的墻體，從而達到防滲加固的目的［1］。但就目前而言，工程在對深層攪拌樁防滲墻施工設計中通常將其當作均質的連續體，而實際地層土質對防滲墻體成墻質量有著較大的影響。尤其是復合地基情況，由于不同地基土層與加固劑反應情況存在差異，使得工程施工控制難度提升，成墻質量難以保證。

1　概況

1.1工程概況

江西南昌紅旗聯圩尤口～京福高速地處鄱陽湖濱湖尾閭地區，區域地勢平坦低洼（平均高程在17.0m～18.0m），受鄱陽湖洪水、贛江洪水、撫河洪水等的威脅與影響，外河（湖）汛期持續時間長，高洪水位維持歷時久。汛期洪水位一般高于地面達4m～6m，區域汛期防洪任務重，現有防洪設施的防洪能力已不能滿足區域發展的需求。結合城市規劃建設，設計將紅旗聯圩作為南昌光伏產業園配套工程，對尤口至京福高速公路路堤進行除險加固。由于圩堤堤線較長，工程地質條件存在差異，工程施工處理方案不同，其中對樁號3+200～3+483、4+550～4+693段堤身采取深層攪拌防滲墻處理。

表1　樁號2+400～2+800、3+200～4+693段地基土主要物理力學參數

1.2工程地質條件

根據工程地質勘察得到，路堤段地層巖性由上至下為人工填土（rQ）、第四系全新統沖積層（alQ4）以及第四系上更新統沖積層（alQ3），地層巖性物理性質參數如表1所示。堤段堤身填土主要取自堤外地表，其次為堤內地表，其成份主要以砂壤土、細砂為主，局部夾粘土、壤土。堤身填土為灰黃色為主，干～稍濕，標準貫入試驗1次，錘擊數5擊，填土呈稍密狀，填筑質量一般。局部堤身中下部呈松散狀，填筑質量較差，總體防滲性較差，需進行堤身防滲處理。

2　水泥深層攪拌樁防滲墻施工方案

參照相鄰工程施工經驗及本工程實際情況，選定采取水泥深層攪拌樁造防滲墻方案。深層攪拌樁采用多頭小孔徑深層攪拌機造防滲墻，其具有技術新、防滲效果好以及造價較低的特點。墻體厚度按下式估算［2］：

其中：H——最大作用水頭；［J］——防滲墻允許坡降。

內外水頭差5m～7m，取［J］=50，則t=0.2m。考慮工程施工工藝及地質條件等情況，確定墻體厚度為25cm（即：樁徑D=30cm，樁與樁之間套打15cm，成墻厚度為25cm，水泥滲入比為15%），滲透系數不小于1×10-6cm/s（i=1～9）。防滲墻沿堤頂中心線布置，頂高程為設計水位加0.5m，底高程伸入堤基粘土層1m，平均樁長10m。

3　水泥深層攪拌樁防滲墻施工工藝及質量控制

水泥深層攪拌樁防滲墻施工采用多頭小孔徑深層攪拌機，施工工藝如圖1所示。

3.1材料選擇

工程施工場區地下水有兩層，分別在第四系全新統沖積粉砂及淤泥質粉砂層和第四系上更新統沖積粉砂及礫砂層中，下層地下水具有承壓性質。而根據場區水質及土樣實驗分析得到，地下水對混凝土結構無腐蝕性，土質具有弱腐蝕性，而地表水對混凝土具弱重碳酸型腐蝕。因此，工程水泥材料應選擇抗腐蝕性水泥，保證防滲墻結構體的防滲功能。

圖1　防滲墻施工工藝流程

圖2　施工兩序成墻工藝

3.2樁機定位

施工機械安裝過程中，應確保攪拌機調平操作質量與攪拌樁連接的可靠性，從而保證墻體結構的平面位移與垂直度符合工程設計要求。根據施工方案在堤頂中心布置防滲墻施工軸線，亦可根據實際情況增加一條平行于施工軸線的輔助線，并在輔助線上表明相應的孔序位置與樁機定位位置。確定防滲墻孔序施工位置后，應對樁機進行調平施工，以底座根固定標尺以及連通管進行施工參考，保證樁機安裝垂直度。與此同時，施工過程中還需要通過經緯儀等裝置對樁機垂直度進行校核，以防樁機自身標尺刻度誤差而對防滲墻施工質量造成影響。樁機安裝誤差應在規范允許范圍內，一般垂直度偏差在0.2%以內，樁位偏差不超過±10mm。

3.3漿液制備

漿液制備應嚴格按照施工設計方案進行，可根據地層實際返漿情況適當進行調整，但需保證漿液配置比重誤差控制在1.50g/cm3～1.54g/cm3。可根據各施工單元內容工程量制備的漿液量，保證所制備漿液及時用完，最好采用一樁一配方式，保證施工漿液性能［3］。

3.4成墻施工

攪拌鉆進過程中不需要噴漿，以防漿液凝結對后期施工造成影響，鉆進速度控制在0.3m/min～1.3m/min。鉆頭下放至指定位置后，根據設計確定的檔位進行反轉提升噴漿操作。控制鉆頭提升以及噴漿速度，鉆頭提升速度控制在0.8m/min～1.2m/min，噴漿速度控制在80L/min～100L/min。施工過采用兩序交替施工方法，先施工Ⅰ序墻，Ⅱ序墻依次交替施工，如圖1所示。

兩序墻體施工過程中應保證各樁之間有一定距離的搭接長度，本工程搭接長度為150mm。一個施工單元長度為750mm，樁機每次向前移動距離為150mm。循環施工，保證防滲墻結構的連續性，成墻效果如圖3所示。一個單元施工完畢后，樁機整體沿著施工軸線前移。

圖3　防滲墻成墻立面

4　防滲墻施工質量檢測

工程施工完畢后，應對工程施工質量進行檢測。對多個樁號防滲墻外觀質量檢測得出，水泥深層攪拌樁防滲墻墻體最小厚度均超過15cm，垂直度在0.2%以內，防滲墻墻體搭接情況與結構連續性良好。成墻質量檢測方法為鉆孔取芯法以及注水實驗，實驗抽取施工完畢28天后4個樁號的位置點，每組觀測點取樣本數量不少于3個。實驗測得水泥土滲透系數及混凝土強度參數結果見表2。分析表中數據可知，樁身成樁質量良好，滲透系數均在安全允許值以內；水泥攪拌樁不存在斷樁情況，且水泥土致密堅硬，強度符合工程設計要求。

5　結語

表2　注水實驗滲透系數測試結果

復合地基條件下土層土質、含水率、密度、滲透系數等不同，與加固劑反應特性存在差異，如按照均質連續體進行施工設計，勢必造成水泥深層攪拌樁成墻質量不均勻，防滲效果也會大打折扣。通過工程實踐得出，復合地基水泥攪拌樁防滲墻施工中應對漿液流量、鉆頭提升及噴漿速度進行嚴格控制。尤其對于粘土層等不含礫石的砂層，需要適當降低漿液流量與鉆頭提升速度，并增加鉆頭的轉速來保障防滲墻施工質量。陜西水利

［1］賀為民.深層攪拌樁復合地基及止水帷幕研究與應用［D］.中國地質大學（北京），2008.

［2］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.

［3］楊開勇，汪濤，繆宏偉.采用多頭小直徑水泥土攪拌樁防滲墻的堤壩施工設計［J］.江南大學學報（自然科學版），2014，05:572-575.

（責任編輯：暢妮）

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