安鄉縣安造垸水泥土防滲墻試驗研究

周 兵

（安鄉縣水利局，湖南 常德 415600）

1 基本情況

安造垸位于安鄉縣境內，東臨虎渡河,西靠松滋河東支,北與湖北省公安縣接壤,南抵松滋、虎渡兩河匯流。地勢北高南低，地面一般高程為（29.0～36.0）m。安造垸轄深柳、安全、安障及黃山頭4 個鄉（鎮）。全垸一線大堤總長81.50 km，保護面積為204.6 km2，保護總人口21.19 萬人，其中農業人口18.14 萬人，耕地面積為15.7 萬畝。安造垸堤防加固工程主要建設內容包括堤防護坡9.40 km、堤防護腳21.64 km、堤身防滲26.71 km、堤基防滲41.50 km、防汛路面73.188 km、穿堤建筑物23 座。

為保證工程質量要求，在工程施工全面鋪開之前，選取安造垸29+370～29+400、44+835～44+865 兩個典型堤段進行水泥土攪拌防滲墻觀測試驗（工程位置詳見圖1），總長60 m。29+400～29+370 段現狀堤頂高程為39.35 m，堤頂寬8.0 m 左右，從堤頂自上而下地層為：上部為堤身素填土，主要成分為粉質黏土、砂壤土，均勻性較差，稍濕，厚約6.0 m，其下為粉細砂層，灰褐色，松散-稍密，飽和，含泥質，厚約9.8 m，為主要滲漏層，下部為深厚粉質黏土層，可作為相對不透水層，該段設計為堤基防滲，采用水泥土攪拌防滲墻，墻厚300 mm，墻深15.8 m。堤身水泥摻量10%、堤基部分水泥摻量15%。44+835～44+865 堤現狀堤頂高程為38.61 m，堤頂寬12.0 m 左右，從堤頂自上而下地層為：上部為堤身素填土，主要成分為粉質黏土、砂壤土，均勻性較差，稍濕，厚約8.0 m，其下為粉細砂層，灰褐色，松散-稍密，飽和，含泥質，厚約7.51 m，為主要滲漏層，下部為深厚粉質黏土層，可作為相對不透水層，設計為堤基防滲，采用水泥土攪拌防滲墻，墻厚300 mm，墻深15.51 m。堤身、堤基水泥摻量均為15%。

圖1 試驗堤段位置示意圖

2 試驗目的、技術要求和施工過程

2.1 試驗目的

本次水泥土攪拌防滲墻觀測試驗的主要目的包括:

1）驗證300 mm 等厚度深攪水泥土防滲墻在本地區的可實施性；

2）取得不同地層水泥摻入量、注漿泵壓力、機械轉速、下鉆及提升速度等施工參數；

3）取得300 mm 等厚度深攪水泥土防滲墻施工工效，分析施工成本。

2.2 施工技術要求

水泥土攪拌防滲墻觀測試驗技術要求包括:

1）墻體厚度不小于300 mm；

2）墻體深度符合設計要求；

3）軸線定位偏差不大于50 mm；

4）槽段搭接厚度不小于300 mm；

5）鉆孔深度誤差不大于50 mm；

6）成墻垂直度誤差不大于0.5%；

7）水泥土體單軸抗壓強度R28≥0.3 MPa，滲透系數K＜5×10-5cm/s，墻體允許滲透比降J＞50；

8）相鄰樁體對中偏差不大于20 mm；

9）水泥漿液中水灰比初步控制為1∶1，可根據現場實際情況適當調整。

2.3 施工過程

試驗項目采用三軸攪拌樁機進行施工，三軸攪拌樁機單幅成墻長1.1 m，搭接12.5 cm，有效單幅成墻長0.975 m；施工工藝包括2 攪2 噴和4 攪2 噴。泵送壓力為（0.3～0.4）MPa，堤基水泥摻量為15%、堤身10%，水灰比為1∶1，下沉和提升速度（0.5～0.9）m/min。施工前用GY-1 型工程鉆機采用Φ91 mm 鉆具干鉆法鉆進取芯進行超前探孔，孔位布置于設計施工位置，每50 m 布設1 孔2 臺，共成墻60 幅,每幅墻長0.975 m。

3 試驗數據分析

3.1 前期施工工藝段質量檢查

水泥土攪拌防滲墻實施完成7 d 后，分別對2ZK-4（29 +396）、2ZK -5（29 +395）、2ZK-6（29+394）、2ZK-7（29+393）、2ZK-8（29+392）、5ZK-6 （44+840.6）、5ZK-7（44+836.7）墻體進行了淺部開挖，通過觀察，墻體內部搭接良好，完整、均勻且連續。通過檢測墻厚H≥300 mm，樁位偏差及墻間搭接均滿足設計要求。墻體現場開挖情況詳見圖2。

圖2 墻體開挖現場

3.2 鉆孔取芯及注水試驗檢測

試驗施工完成7 d 后，第三結構通過取芯觀察并結合注水試驗，鉆孔注水檢測防滲墻滲透系數7 孔，共進行21 段注水試驗，對所有7 個取芯孔的注水試驗所測得的滲透系數K＜5×10-5m/s，均滿足設計要求。鉆孔取芯檢測7 孔防滲墻，按鉆孔深度在上、中、下部選取具有代表性芯樣共63 個進行芯樣抗壓強度檢測，檢測芯樣齡期在10 d 左右，結果為（0.10～12.2）MPa。

工藝試驗完成28 d 后，同樣通過取芯觀察并結合注水試驗，鉆孔注水檢測防滲墻滲透系數4 孔，共進行12 段注水試驗，對所有4 個取芯孔的注水試驗所測得的滲透系數K＜5×10-5m/s，均滿足設計要求。鉆孔取芯檢測4 孔防滲墻，按鉆孔深度在上、中、下部選取具有代表性芯樣共12 個進行芯樣抗壓強度檢測，檢測芯樣齡期在28 d 左右，結果為（0.3～4.3）MPa。

4 結論和建議

4.1 主要試驗結論

從試驗段前期施工工藝段的質量檢查，可以得出如下主要結論：

1）2ZK-4 及5ZK-6 成墻連續、均勻，樁徑大小均勻，樁徑墻厚均滿足設計要求。

2）鉆孔取芯檢測7 孔防滲墻，按鉆孔深度在上、中、下部選取具有代表性芯樣共63 個進行芯樣抗壓強度檢測，檢測芯樣齡期在10 d 左右，結果為（0.10～12.2）MPa，71.4%滿足設計要求，芯樣不合格部位多數集中在下部淤泥層（10 m 以下），少數集中在中上部。

3）鉆孔注水檢測防滲墻滲透系數7 孔，共進行21 段注水試驗，均滿足設計要求。

4）根據28 d 成果數據，鉆孔取芯檢測4 孔防滲墻，按鉆孔深度在上、中、下部選取具有代表性芯樣共12 個進行芯樣抗壓強度檢測，檢測芯樣齡期在28 d 左右結果為（0.3～4.3）MPa，100%滿足設計要求。其中上部（0～5）m 及下部（10～15）m 水泥含量較高，芯樣強度較高，中部（5～10）m 水泥含量較低，芯樣抗壓強度較低。

4.2 成樁強度偏小的可能原因分析

根據7 d 水泥攪拌樁樁體取芯情況，有局部位置成樁強度小于0.2 MPa。分析其原因，主要有以下幾個方面：

1）芯樣不合格部位多數集中在10 m 以下，地質條件復雜，凝固時間應適當延長。

2）泥漿比重太小，漿液中水泥的含量少，造成攪拌樁的成樁質量差。水泥漿比重過大，壓漿泵無法正常壓漿，也會造成攪拌樁的成樁質量差。根據28 d 水泥攪拌樁樁體取芯情況，上部（0～5）m 及下部（10～15）m水泥含量較高，芯樣強度較高，中部（5～10）m 水泥含量較低，芯樣抗壓強度較低。

4.3 下一步施工中需要注意的問題

根據水泥土攪拌樁試驗參數情況，按相關規范要求，建議后續大規模施工中采用以下措施：

1）在28 d 齡期抗壓強度檢測報告正式出具前，按照2 攪2 噴、（0.6～0.8）m/min 提升速度的施工工藝用于安造垸防滲墻施工。

2）及時整理好先導孔地質資料，繪制地質剖面圖用于指導防滲墻施工，施工過程中要根據地質情況及時調整施工工藝和相關施工參數，盡量做到既要確保施工質量，又不浪費水泥、污染環境和提高施工成本。

3）鑒于7 d 齡期抗滲系數全部滿足設計要求，建議待試驗段28 d 齡期后對2 攪2 噴大于0.6 m/min提升速度的試驗樁再進行鉆孔取芯，檢測28 d 抗壓強度是否滿足設計要求，可以根據檢測結果推薦既能確保質量，又能進一步提高工效的、更優化的施工工藝。

4）鑒于28 d 水泥攪拌樁樁體取芯情況，抗滲系數、抗壓強度全部滿足設計要求，可使用2 攪2 噴0.6 m/min 提升/下沉速度進行后續施工。