蘆溝水庫水泥土攪拌樁截滲墻施工工藝探討

溫洪海，郭 淮

（江蘇淮源工程建設(shè)監(jiān)理有限公司,江蘇 淮安 223001）

1 工程概況

蘆溝水庫總庫容13.37 萬m3，根據(jù)國家《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50201-2014）所規(guī)定的分等、分級指標(biāo)，蘆溝水庫屬小（2）型水庫，工程等別為Ⅴ等，主要建筑物為5 級，次要建筑物等級為5 級，設(shè)計洪水重現(xiàn)期為10 年一遇，校核洪水重現(xiàn)期為50 年一遇。本次除險加固內(nèi)容主要包括大壩土方加固，壩體防滲處理，新建護(hù)坡，壩后增設(shè)護(hù)壩地，移建溢洪道，拓浚尾水渠，拆建兩座輸水涵洞，增設(shè)必要的管理設(shè)施，新建壩頂防汛道路。工程由大壩防滲加固，拆除重建溢洪道和放水涵洞等組成。根據(jù)招標(biāo)文件和圖紙設(shè)計要求，大壩（樁號為0+000～0+480）采用多頭小直徑深層攪拌樁進(jìn)行防滲施工。

2 水泥土攪拌樁截滲墻施工要求及設(shè)備選型

2.1 水泥土攪拌樁截滲墻施工要求

按照施工規(guī)范及設(shè)計圖確定下鉆深度、噴漿面、停漿面、樁長，為加強(qiáng)漿液控制，應(yīng)在噴漿機(jī)恰當(dāng)位置設(shè)置精確的計量裝置，確保漿液泵送的連續(xù)性，用衡器計量準(zhǔn)確用量并記錄。施工過程中必須進(jìn)行攪拌樁直徑、成墻厚度等參數(shù)的定期檢查，并定期復(fù)查鉆頭使用情況，確保其直徑磨損在2 mm范圍內(nèi)。施工過程中應(yīng)確保攪拌截滲機(jī)機(jī)身保持水平狀態(tài)，確保導(dǎo)向架處于垂直狀態(tài)，其垂直偏差控制在0.5%以內(nèi)。攪拌樁樁位偏差≤30 mm，并派專人進(jìn)行噴漿下沉、噴漿提升、樁搭接寬度、成墻厚度等的計錄，并控制誤差。對于因故障而停止的噴漿成樁施工過程二次噴漿接樁施工時，噴漿重疊長度應(yīng)控制在2.0 m以上。為了最大限度的滿足施工設(shè)計及規(guī)范要求，且保證進(jìn)度的情況下，施工單位決定使用灰漿比重1.5、摻入量15%的兩個參數(shù)進(jìn)行蘆溝水庫除險加固水泥土攪拌樁截滲墻施工。攪拌樁截滲墻施工誤差[1]的控制要求見表1。

表1 蘆溝水庫水泥土攪拌樁截滲墻施工偏差控制范圍

2.2 施工機(jī)械設(shè)備

本工程標(biāo)段攪拌樁的施工主要選用JS-20 B型攪拌截滲機(jī)，該型號攪拌截滲機(jī)具有三頭攪拌能力，三向軸間距均為0.35 m，借助雙層液壓底盤步履行走，調(diào)平簡便。蘆溝水庫水泥土攪拌樁截滲墻施工段土壤性質(zhì)、密實度及含水率等參數(shù)直接影響攪拌截滲機(jī)成墻施工質(zhì)量，實際成墻施工參數(shù)必須與施工段參數(shù)相適應(yīng)，才能確保攪拌樁成墻施工質(zhì)量。為保證施工段防滲加固效果符合設(shè)計要求，必須進(jìn)行參數(shù)試驗且達(dá)到如下要求：水泥入滲量≤15%，水灰比為1∶1.5，漿液比重1.64 g/cm3，樁徑與樁距分別為420 mm和350 mm，攪拌樁截滲墻搭接寬度為110 mm，成墻寬度理論值為256 mm，成墻深度為220 m，鉆桿升降速度0.32 m/min～1.55 m/min，攪拌截滲機(jī)最小工作寬度4.5 m。根據(jù)實際試驗結(jié)果，各項參數(shù)均符合設(shè)計要求。

表2 蘆溝水庫水泥土攪拌樁截滲墻施工主要施工機(jī)械設(shè)備

3 水泥土攪拌樁截滲墻施工工藝

水泥土攪拌樁截滲墻施工主要以水泥為固化劑，并采用特定的深層攪拌機(jī)械設(shè)備，將水泥固化劑噴入土層，并充分利用土體與水泥泥漿固化劑的充分?jǐn)嚢瑁股顚油馏w與泥漿充分發(fā)生理化反應(yīng)，搭接水泥土并固結(jié)而成整體性高、水穩(wěn)性強(qiáng)、連續(xù)性好、抗?jié)B性能優(yōu)的水泥土截滲墻體。在深層土體中水泥泥漿與土體發(fā)生的理化反應(yīng)主要包括水泥的水解、水化反應(yīng)，離子交換及團(tuán)粒反應(yīng)，硬結(jié)凝固及碳酸化反應(yīng)[2]等。

3.1 測量放線及場地平整

在水泥土攪拌樁截滲墻施工前，必須確保施工場地的平整，蘆溝水庫大壩土方加固堤頂高度至少達(dá)到5.8 m，場地內(nèi)連片成堆的塊石、樹根、雜草等必須清除。按照截滲墻設(shè)計軸線方向開挖一條450 mm×350 mm（寬×深）的集漿槽，采取覆蓋措施避免漿液溢出，并保證樁基位置輔助控制線測量放線。

3.2 樁機(jī)就位及調(diào)平

在樁機(jī)施工過程中，在軸線上下游等方向?qū)痘{(diào)平誤差控制在±0.1 m，而且盡量使用水平尺進(jìn)行樁機(jī)基座水平程度檢測，而樁機(jī)機(jī)架放置情況及垂直度檢測通過垂線長度10m的雙向錘球進(jìn)行，樁機(jī)機(jī)架垂直度偏差控制在5‰范圍，此外，還要確保三個連通液壓管液面始終位于同一水平面。

3.3 輸漿及復(fù)攪控制

漿液攪拌下沉的過程中必須保證輸漿泵開啟送漿至設(shè)計深度，由噴漿記錄儀進(jìn)行輸漿情況的自動記錄，在攪拌提升過程中確保漿液連續(xù)輸入直至孔口，在孔口進(jìn)行人工翻漿確保土層最大程度吃漿。采用單頭樁機(jī)二次帶漿由上而下復(fù)攪至墻底，再由三頭樁機(jī)不帶漿復(fù)攪3.5 m設(shè)計深度，完成一輪輸漿施工。進(jìn)行油壓調(diào)距后使樁機(jī)沿軸線方向移動，單頭樁機(jī)和三頭樁機(jī)移動距離分別為350 mm和230 mm，再進(jìn)行樁位標(biāo)定和樁機(jī)調(diào)平，完成下輪輸漿，直至一個單元墻施工的完成，以此類推，連續(xù)成墻。

3.4 施工成墻

JS-20B型攪拌截滲機(jī)包含主機(jī)、水泥漿攪拌系統(tǒng)及動力系統(tǒng)等部分。而主機(jī)又包括動力轉(zhuǎn)動及變速系統(tǒng)、液壓步履系統(tǒng)、深度儀、調(diào)平裝置、導(dǎo)向架等組成部分。攪拌截滲機(jī)就位后，啟動主機(jī)動力轉(zhuǎn)動系統(tǒng)后，將帶動主機(jī)鉆桿轉(zhuǎn)動系統(tǒng)啟動，在設(shè)計推動力的作用通過泥漿泵將漿液經(jīng)由輸漿管輸入鉆桿，再將鉆桿鉆頭下沉至土層設(shè)計深度實現(xiàn)噴漿，而后再提升至孔口，通過上述下沉和提升的過程，實現(xiàn)泥漿與土體的充分拌合。而后，鉆機(jī)順著軸線方向向前運動，開始下一環(huán)節(jié)的樁體施工。成墻施工工藝流程見圖1。

圖1 一次成墻工藝施工流程

3.5 施工質(zhì)量控制

水灰比的合理確定是保證深層攪拌施工質(zhì)量的前提，通過施工前的試驗及類似工程施工經(jīng)驗，根據(jù)本工程JS-20B型攪拌截滲機(jī)機(jī)型及水庫大壩深層土體地質(zhì)條件確定水灰比。鉆機(jī)鉆進(jìn)、提升及復(fù)攪速度也需嚴(yán)格控制，并根據(jù)攪拌截滲機(jī)機(jī)型、土體地質(zhì)條件、輸漿量設(shè)計、漿液比重及摻加比等參數(shù)確定速度。

本工程水泥土攪拌樁截滲墻施工水泥漿制備選擇42.5 #普通硅酸鹽水泥，并按最佳水灰比進(jìn)行水泥漿拌制，拌合完成的水泥漿通過輸漿泵輸送至儲漿罐后，測量漿液高度，確定泥漿用量。水泥檢驗合格后方可進(jìn)行漿液拌合，并嚴(yán)格按照設(shè)計配合比拌合，防止?jié){液離析，拌制而成的漿液過篩后由輸漿泵輸送。水泥漿液的配合比直接影響固結(jié)土層強(qiáng)度及攪拌樁截滲墻的防滲效果，并保證注漿漿液具有良好的流動性，增強(qiáng)其在深層土層內(nèi)的擴(kuò)散性及注漿管路的通暢性，防止管路堵塞。而且良好的漿液配比還能在其固結(jié)初始期保證漿液達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度，防止地下水的沖蝕[3]。

嚴(yán)格按照設(shè)計進(jìn)行攪拌噴漿提升速度與次數(shù)的控制，確保提升速度與噴漿量的匹配性，才能保證墻體固結(jié)施工質(zhì)量。對于特殊地質(zhì)條件及堤身較薄弱地段應(yīng)放緩提升速度并增加噴漿量。攪拌樁搭接間歇時間控制在24 h內(nèi)，如無法保證上述時間則應(yīng)與前樁對接施工，待成墻達(dá)設(shè)計強(qiáng)度后進(jìn)行搭接處套鉆注漿或高壓注漿，保證接頭連接施工質(zhì)量。

4 結(jié)論

蘆溝水庫大壩土方加固，壩體防滲處理等除險加固工程運行結(jié)果表明，多頭小直徑深層攪拌樁防滲施工造價低、技術(shù)性強(qiáng)、施工速度快、耐久性好。根據(jù)工程除險加固實際情況及地質(zhì)條件選用適宜的施工參數(shù)，保證盱眙縣蘆溝水庫壩體除險加固及堤基防滲處理效果。蘆溝水庫水泥土攪拌樁截滲墻施工方法對于類似水庫除險加固工程具有借鑒意義。