水利工程中堤防防滲施工技術

蔡楚輝

(中交四航局第七工程有限公司，廣東 廣州 510000)

1 工程概況

本堤岸工程碼頭段擋墻軟基處理采用Φ400、Φ500 mm B型和Φ600 mm B型預制混凝土管樁，Φ400 mm管樁單根長約23 m，共1 274根，Φ500 mm單根長約25 m，共有278根，Φ600 mm單根長約30 m，共有1 426根。PHC樁由專業廠家生產，經水陸運輸至施工現場。每根樁擬分兩段施工。

2 防滲墻成墻機理

水泥攪拌樁的運作原理為：在使用鉆頭(一般為螺旋型)將鉆孔施工滿足所設計深度后，使用鉆桿底端噴嘴來在周圍向噴射出水泥漿液，以實現對土體沖切與摻攪。為了保證水泥漿液與被摻攪破壞后土體能夠在混合時保證均勻性，則需要提升或下沉噴嘴，從而按照設計方向、深度、厚度與周圍土體膠結緊密凝結圓柱體，并相互搭接成墻，以達到防滲效果[1]。

水閘閘橋、泵站及閘室結構后方8 m范圍、消力池基礎等為單根格柵型，布置樁徑500 mm的水泥攪拌樁，固化劑選用強度等級大于42.5 MPa的普通水泥，樁底入砂層1 m。水泥摻入量通過試樁確定為22%，水灰比為0.5。

強度要求：①樁體90 d齡期單軸無側限抗壓強度上部(5 m以內)qu90 d≥1 200 kPa；②樁體90 d齡期單軸無側限抗壓強度中部(5～12 m)qu90 d≥1 000 kPa。

3 水泥攪拌樁施工工藝流程

3.1 場地整平、清理、測量放線

先平整清理原地面，清理樁位處地表以及地下的廢棄物、石頭、土塊、瓶子、樹葉等障礙物，然后對場地進行平整，遇到地表較低洼且存在淤泥或軟弱土質時需挖除換填，將場內排水做到位，以避免場內積水。此外，根據預先計算好的坐標測量放出攪拌樁位置并醒目標志。

3.2 鉆機就位、調平

按照設計在既定孔位上安置樁機，確保鉆桿頭對準孔位中心，樁位對中偏差控制在5 cm以內；鉆機就位后對其進行水平矯正，使鉆桿軸線與鉆孔中心位置保持垂直，且在整個施工過程中保證鉆桿傾斜度<1%。鉆機就位且完成安裝、調試后，實施低壓射水試驗，檢驗噴嘴的通暢度和壓力，并檢查自動計量裝置等設備正常。

3.3 鉆 進

開始鉆進時采用低檔位慢速鉆進，以保證樁位準確性，鉆至護筒以下時才以正常速度鉆進。在控制鉆進速度方面，必須要在保證適合泥漿排量的同時維持好孔內水頭狀態；此外，對于不同土層來說，必須根據實際施工要求來使用不同鉆速、鉆壓、泥漿比重及泥漿量[2]。

開動鉆機、空壓機等，鉆桿鉆進50 cm后空壓機開始隨鉆隨送風，鉆桿(鉆頭)正循環回轉下沉到設計深度，鉆進速度控制在1.0 m/min，為保持鉆桿中間送風通道的暢通，從預攪下沉至提升噴漿完成整個過程中，空壓機連續輸送壓縮空氣。

3.4 攪拌、提升

在對兩孔同時作業時，采用雙軸攪拌打樁機對防滲墻施工，在兩孔之間施工時，必須跳開兩孔。在設計攪拌樁時，通常都需遵守的原則為“四攪四噴”，主要包含以下內容：①定位；②噴漿預攪，滿足設計所規定深度方可停止；③當鉆頭下鉆到預計深度，即可提升鉆頭，與此同時將已處于準備完畢狀態噴漿提升至樁頂位置；④重復攪拌下沉樁這一施工不走，并要確保噴漿被送到了設計深度；⑤重復攪拌并噴漿到孔口；⑥在停止噴漿作業后，必須保證攪拌機處于關閉狀態且已被記錄完成全程施工記錄。

鉆桿鉆至設計深度后反向旋轉，開啟泵漿機噴漿攪拌，這時噴漿、攪拌、提升三位一體，轉桿提升速度控制在0.8 m/min，噴漿壓力控制在0.2～0.4 MPa。水泥攪拌樁水泥摻入量為75 kg/m，施工過程中必須保證自動計量裝置正常運行，并根據噴漿量及成樁直徑情況調整噴漿壓力。當鉆機提升到樁頂以下0.5 m時，噴漿機停止噴漿。

3.5 鉆進攪拌、提升攪拌

為保證樁體噴漿的均勻性、穩定性和噴漿質量以及提高樁體強度，避免攪拌不均造成斷樁或夾泥，噴漿完成后需鉆桿復攪。以上述空鉆相同，開動空壓機送風，正旋轉到設計樁底，反旋轉回轉提升至樁頂，轉桿的提升速度可控制在1 m/min左右。

3.6 成樁移機到下一樁位

上述步驟施工完成，一條樁體側施工完成，移動樁機到下一樁位，依次對后續樁施工。樁體施工完成后按設計及規范要求開展樁身質量檢驗工作。

4 碼頭段堤防工程

碼頭段堤防工程需施工混凝土管樁88 258 m，攪拌樁185 880 m，擋墻土方開挖35 000 m3，擋墻混凝土7 634 m3，中粗砂回填22 050 m3。

1)一次Φ400 mm混凝土管樁施工。一次Φ400 mm混凝土管樁共964根(共33 258 m)，要求60 d完成施工。混凝土管樁采用履帶式打樁機施工，計劃配置4臺打樁機，每臺打樁機每天可施工5根管樁。按有效工作時間48 d計算，則每天需完成混凝土管樁施打964/48=20根，則4臺打樁機滿足施工要求。

2)二次攪拌樁施工。二次攪拌樁共185 880 m，工期為77 d。計劃配置10臺攪拌樁機，每臺樁機每天可施工攪拌樁300 m。按有效工作時間77×0.8=62 d計算，則每天需完成攪拌樁施工185 880/62=2 998 m，則10臺打樁機滿足施工要求。

3)Φ500 mm和Φ600 mm管樁施工。擋墻基礎開挖后鋪設砂墊層，然后施打混凝土管樁。管樁分為Φ500 mm和Φ600 mm兩種規格，共1 456根(共42 968 m)，工期為55 d。計劃配置7臺履帶式打樁機，則每天可施工混凝土管樁7×5=35根，按有效工作時間55×0.8=44 d計算，則35×44=1 540>1 456根，滿足施工需要。

4)橋頭二次加固攪拌樁。橋頭加固攪拌樁共136 875 m，計劃配置10臺攪拌樁機，每天可完成攪拌樁300×10=3 000 m。按有效工作時間57×0.8=46 d計算，則完成全部攪拌樁施工需136 875/46=2 975 m<3 000 m，10臺攪拌樁施工滿足施工要求。

5 確保水泥攪拌樁施工質量符合標準可采取措施

1)施工前對土體實施土工實驗，以了解施工區域土體的各項性質。

2)工藝性試樁在成樁后，區域內嚴禁行走載重汽車，以免影響樁體強度增長，在7 d后可利用輕型動力觸探檢驗成樁直徑和均勻性等，成樁14 d后，方可人工開挖樁頂以上覆蓋的砂土，開挖時應保護樁頭質量，樁頂以上50 cm砂土層嚴禁采用機械開挖。

3)樁機設備必須配備用于觀察攪拌機的下沉和提升速度、成樁深度、復攪深度、停灰面高程、不同深度每延米樁體噴漿量的自動記錄裝置，并保證施工期間設備正常運轉。

4)為更好地保證樁體的垂直度滿足規范和設計要求，在與主機相互垂直的平面上分別懸掛兩個重0.5 kg的吊線錘，并將吊線加以控制，使其與鉆桿上、下、左、右四個方向距離都能通過相同方式來實現控制樁體的目的。

5)試樁施工前在附近區域開挖降水井，保證工作面與地下水位之間距離>1 m。

6)安排專人記錄攪拌機每次提升和下沉的時間，深度誤差和時間誤差分別控制在5 cm和5 s之內。對于施工中發現的問題及時采取措施，在備注欄中注明；施工過程中水泥供應的連續性，記錄好每次的水泥用量和干粉水泥的輸入時間[3]。

7)檢查每根成型的攪拌樁、攪拌樁質量時，其重點內容是避免水泥用量、水泥漿拌制罐數、壓漿過程出現斷漿狀況，同時要關注該部分內容的噴漿攪拌提升時間與復攪次數，所以應做好詳細的施工記錄。

8)在第一次提鉆噴漿時，要在樁底部位置停留10～30 s，以確保水泥攪拌樁、攪拌樁樁端、樁頂及樁身質量。

6 質量檢測

6.1 挖樁檢查法

在目前的軟基設計規范規定中要求使用挖樁檢查法。挖樁檢查主要查看樁的成型狀況，鑒定樁體的圓勻形狀、是否存在回陷和縮頸現象等方面，觀察攪拌均勻度、凝體松散度，檢查樁頂平齊度、間距均勻度。

6.2 輕便觸探儀觸探法

在使用該方法來對粉噴樁進行檢查時候，需注意的施工要點包括。

1)對樁的探測深度要控制在4 m以內。

2)觸探儀的觸探點避開中心位置，通常觸探點定在中心位置2/5樁徑的地方，該方式的目的主要在于避免接觸一些攪拌盲區(如中心水泥含量偏少、水泥強度低等)。

3)對于整體施工流程來說，觸探儀穿心桿一定要持續保證是處于垂直狀態。齡期增長會讓樁身強度慢慢提高，所以靜力觸探法較適合在成樁后的短時間內使用。該方法具有快速、簡單的特點，但是，無論從理論還是實踐上都要繼續深入研究探討，且在得出結論的同時積極推動測試設備的改進和完善。因此暫時未將此方法列為水泥攪拌樁的方法。

6.3 鉆孔取芯法

就目前常用的質量檢測方法而言，鉆孔取芯法較常用。這是因為，該方法所測定出結果能夠比較確切地反映出水泥樁質量。在使用鉆孔取芯法時，需檢測鉆機受各方面影響程度。如果是在正式檢測前就要確定鉆機選擇時，鑒于本工程中水泥樁強度都比較低，因此要采用選用鉆壓較小且立軸最大的鉆機。值得注意的是，要在檢測過程中盡可能地避免壓碎樁體取不出芯樣這一情況。

7 結束語

水泥土攪拌樁的鉆探深度和水泥摻入量要結合現場的施工條件、實際要求等多種因素確定，水泥土攪拌樁防滲墻是由水泥土攪拌樁多樁搭建而形成連續密實體的墻體。近幾年，水泥土攪拌樁防滲墻技術開始被大規模應用在水利工程中，經檢查、檢測，水泥土攪拌樁防滲墻墻體較為均勻，墻體連接較好，樁位偏差在規范和設計要求范圍內。此外，無側限的抗壓強度可以滿足設計要求，且滲透系數小于設計值，防滲效果十分明顯，既可作為承載樁使用，又具防滲效果，能夠發揮兩方面的作用。

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