土石壩防滲工程中水泥土攪拌樁的施工技術

倪曉軍

摘 要：水泥土攪拌樁是一種利用水泥和基礎土石強制攪拌后制成的具有良好連續性和整體性的樁體結構。在施工過程中使用水泥攪拌進行防滲施工具有工程造價低、施工難度小等優點，不僅可以起到良好的防滲效果，而且可以作為承載樁使用。本文以實際工程為例，首先對水泥攪拌樁的特點進行了分析，然后對土石壩防滲工程中水泥土攪拌樁的施工技術進行了分析和探討。

關鍵詞：土石壩 防滲工程 水泥攪拌站

1.工程概況

某水庫主要由泄洪閘、土石壩、溢流壩構成，在水庫的右側為排水溝。根據工程地質勘測資料發現，本工程右岸土石壩所在地區為重粉質沙壤土，土層的承載力和抗滲能力低。根據本工程的地質情況設計使用水泥攪拌樁作為承載基礎和防滲基礎。

2.水泥攪拌樁的施工特點

水泥攪拌樁可以使土和樁共同作用，并形成重力式擋墻；使用原位土作為混合料，不需要進行原材料的開采，可以節省大量的資源；可以根據土質情況選擇水泥漿、泥粉、石灰和粉煤灰作為加固材料。水泥攪拌樁施工具有噪音小、震動小等優點，對施工環節影響比較小；施工成本低、施工速度快；可以根據工程實際情況布置成任意形式，可以滿足不同施工的要求，如圖1所示。

3.水泥土攪拌樁布設要點

3.1測量、放樣

嚴格按照設計圖紙，借助全站儀完成施工軸線的定位、測量和放線，顯著標記鉆孔的位置，并精確測量和記錄每次鉆孔方位。

3.2場地平整和樁機到位

樁機到位前需調平設備運行范圍內的場地，進而保障機身處于平整狀態；鉆機到位后利用水平尺進行水平校準，確保機身水平；借助鉆架懸掛垂線球的方式來把控鉆桿和機架的垂直性，控制垂直度偏差不超過1%；鉆頭需對位校準，控制成樁后樁位偏差在5cm范圍內。

3.3布設攪拌樁

本項目中右岸土石壩底層的持力層主要是泥巖或砂質粘土層，復合基礎承載力低于150kPa，項目施工時需在垂直于結合面的方向上于壩頂建設一道水泥土攪拌樁實現大壩的防滲。防滲參數范圍：攪拌孔以單排兩序孔為主，施工軸線位于壩軸線上游1m處，樁徑為45cm，樁心距為33.33cm，施工范圍是由右岸土石壩樁號DR0+000～DR0+080，共計80m長，鉆孔深度范圍上到EL.35.0m，下到EL.170m。攪拌樁需貫穿壩體回填層，樁端深入砂質或泥巖粘土層厚度不低于1.00 m，樁長約9～17m，合計240根。

3.4水泥的摻量

采用普通的硅酸鹽水泥作為攪拌樁固化劑，水泥型號為42.5MPa水泥，水灰比把控在0.50～0.55，墻體滲透系數不超出i×10-6cm/s。

3.5水泥土攪拌樁的施工要點

（1）材料、施工工序

水泥土攪拌樁的材料為42.50 MPa的普通硅酸鹽水泥，結合工程實際施工地質情況，借助現場室內試驗明確最佳的水泥用量、水灰比及最合適的外加劑，控制樁體滲透系數不低于i×10-6cm/s，水泥摻入比為10%～12%。

施工工序為：鉆孔定位→攪拌下沉→注漿攪拌提升→重復攪拌下沉→二次提升攪拌。

（2）漿液的制備

漿液制備時，控制最佳水泥摻量為15%，攪拌均勻且充分。水泥漿拌和分2次進行，分別為攪拌桶中攪拌和攪拌池中攪拌，盡可能保證漿液的均勻。為方便把控制漿過程，15%水泥摻量可轉換為1.76g/cm3的水泥漿比重，每完成一次制漿均需采用比重計對漿液比重進行測量，滿足設計需求時才可進行打漿操作，漿液大于2h后需舍棄。

（3）樁機就位

平整機設備在場地內進行行走時，要確保機身鋪墊的平整性，鉆機就位后要對其水平狀態進行校正，鉆桿要保持垂直，并利用垂球懸掛到鉆架上對機架的垂直度進行控制。鉆機垂直度誤差不能超過1%。成樁后樁位的誤差要低于5cm。

（4）施工技術要點

為確保樁體結構的水泥量滿足設計需求，需嚴格依照實驗確定的水灰比制作漿液，并合理把控制漿速度；鉆孔前需清潔場地障礙，避免機械不穩定，同時需進行樁機的調試，確保其運行正常，保證輸漿管和注漿管通暢；攪拌樁施工時，需認真記錄施工的各項參數，包括施工日期、樁位、鉆孔時間、水灰比、提升速度、注漿時間、施工結束時間等；攪拌樁設備在成樁時最初2次提升速度為2.00～3.00min/m，選用流量計把控輸漿速率，保持注漿泵出口壓力為0.40～0.60MPa。

（5）攪拌樁的搭接

樁和樁搭接空余周期不超過1d，若特殊情況下大于1d。需在最后1根樁上孔鉆預留榫頭，便于后續樁的搭接；若樁和樁搭接間隔時間太久，第2根樁不能進行搭接時，需獲得設計方、建設方和監理部門的同意后，以局部補樁或注漿的方式進行處理；樁的搭接施工需嚴格依照《建筑地基處理技術規范》進行。

（6）施工質量把控

①做好現場管理工作，項目部需向監理部提交有針對性、完善的施工現場管理方案和專項施工措施。實際開工前前期需針對現場施工人員組織開展專業的技術培訓，并進行施工技術交底，聘請不低于2名的專業工程技術員輪流開展現場施工作業指導，技術員需非常清楚攪拌樁施工流程和土石壩加固技術。

②合理把控樁體的強度和均勻性，由于水泥土攪拌樁選用固結劑為水泥，故為保障樁體強度需嚴格控制水泥摻量。施工過程中，項目部需派遣不少于2名的專業人員對施工過程參數進行如實記錄，其中包括制漿時水泥摻入量、施工樁號、攪拌速率、噴漿度量、首鉆鉆入和提升速度，復鉆鉆入和提升速度等。一旦參數超出設計值，需馬上報告施工技術員和操作人員進行修正。

（7）鉆芯取樣

施工后采用鉆芯檢測后滲透系數為4.32×10-6cm/s，低于5×10-6cm/s的設計值。經過檢測樁基承載力滿足設計值。

3.6水泥土攪拌樁施工的注意事項

（1）樁機設備到位后需馬上進行穩定性加固和調平，確保鉆機鉆桿在規定的垂直度范圍內，攪拌樁施工時需認真記錄鉆孔情況，定期對水泥標號、樁體外觀質量、水灰比、噴漿速率、鉆速、孔深，以及攪拌時間、提升速度等指標進行測量。

（2）攪拌樁施工設備需配備自動檢測鉆機鉆孔深度的裝置，以及檢測水泥噴漿壓力和速度的儀器，施工前需反復校驗鉆孔、制漿及噴漿等設備，施工過程中要不定期進行檢修。

（3）為確保成樁的防滲質量，攪拌樁施工過程需連續進行，控制樁機鉆入和提升速度均勻不變，若特殊狀態需中斷噴漿過程，需嚴格依照設計需求開展反復鉆孔和噴漿拌和，鉆機重復鉆孔深度需超過中斷噴漿點，且不低于1m，待噴漿系統正常運轉后，按照設計的提升速度進行噴漿提速和攪拌。

（4）做好施工環保和安全工作，現代施工時需保證施工環境和施工安全，由于本工程受交通制約很小，大多數可進行隔離施工；若工程距居民區很近或需要交通配合，可借助消塵技術和隔音板進行施工場地處理，降低施工對周圍環境造成的污染及給居民帶來的干擾。

4.試驗測試

4.1測試范圍和內容

本次測試范圍主要是右岸土石壩水泥土攪拌樁防滲項目，測試內容包括防滲墻的墻體連貫性、勻稱性及滲透系數等，主要方法有開挖檢查法、探地雷達法及注水實驗法等。

4.2測試結果

此次對水泥土攪拌施工完成的塑性水泥土防滲墻項目的測試結果顯示：探地雷達法測試時，圖像展現的穩定性非常好，無顯著異常區域，由此判定防滲墻體的連續性很好；注水試驗共選用了10孔20段，測得范圍為2.08×10-6～2.60×10-6cm/s，結果均符合設計需求；隨機開挖顯示，防滲墻墻體的密實性非常高，無夾泥和分縫情況。

5.結論

綜上所述，本文以實際工程為例，對土石壩防滲工程施工中水泥土攪拌樁的應用進行了分析，施工后水泥攪拌樁防滲墻體均勻性良好，樁位偏差保持在設計要求范圍值內。無側限抗壓強度可以達到設計要求，防滲效果良好，發揮了承載樁和防滲的雙重作用。

參考文獻：

[1]JGJ79-2012.建筑地基礎處理技術與規范[S].

[2]JGJ94-2008.建筑樁基技術規范[S].

[3]JGJ106-2014.建筑樁基檢測技術規范[S].