楊 興 楊 斌 陳 卓
(南陽(yáng)市水利建筑勘測(cè)設(shè)計(jì)院,河南 南陽(yáng) 473000)
深層攪拌法是利用深層攪拌機(jī)械將水泥漿等材料與土體強(qiáng)制攪拌,在軟質(zhì)土體中發(fā)生物理-化學(xué)反應(yīng),形成了具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強(qiáng)度的增強(qiáng)體,從而和原土體構(gòu)成了復(fù)合地基、防滲墻或者擋墻的施工方法。
方城縣位于南陽(yáng)市東北部,甘江河是流經(jīng)方城縣境內(nèi)的主要河流,發(fā)源于方城縣羊頭山,流經(jīng)方城、泌陽(yáng)、葉縣、舞鋼、舞陽(yáng)等縣市,在葉縣汪寨村和舞陽(yáng)縣澧河店村之間入澧河,全長(zhǎng)98.7km,流域面積1 280km2,占澧河流域面積的46%。
甘江河上游山區(qū)天然比降較大,河床呈“V”型,中下游丘陵區(qū)河道比降變緩,河床呈“U”型。目前甘江河上游無(wú)大型攔蓄工程,下游已興建燕山水庫(kù),上游河道防洪標(biāo)準(zhǔn)較低。中下游河道河床平緩、開闊、岸坡陡峭,且受燕山水庫(kù)水位的頂托,水流緩慢,存在淤積,汛期常引起洪水漫溢,岸坡垮塌,甘江河中上游段急需治理。根據(jù)河道現(xiàn)狀實(shí)際,結(jié)合河道兩岸農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀,方城縣選取甘江河二郎廟至溫莊段作為治理范圍,治理段河長(zhǎng)3.12km,位于燕山水庫(kù)上游約24km處。
根據(jù)《河南省方城縣甘江河二郎廟至溫莊段河道治理工程工程地質(zhì)勘察報(bào)告》,甘江河1+800~2+300段右岸岸坡高3.0~11.0m,坡度 40~80°,為河流頂沖段,岸坡為雙層結(jié)構(gòu),上部為層①重粉質(zhì)壤土,厚 1.7~6.5m,滲透系數(shù) 8.96×10-6cm/s,微透水;②下部為層,粗砂,揭露厚度 1.5~4.3m,滲透系數(shù) 5.60×10-2cm/s,強(qiáng)透水砂層抗沖能力差,并且該段處于凹岸,水流等外力作用強(qiáng)烈,凹岸壁底部在強(qiáng)力水流作用下,下部粗砂層易被掏空,上部重粉質(zhì)壤土浸水而濕重度增加,土體的抗剪強(qiáng)度降低。當(dāng)河水位下降后,上部重粉質(zhì)壤土在重力作用下失穩(wěn),導(dǎo)致岸壁發(fā)生崩塌而后退。
為了提高坡腳的抗沖能力,本次設(shè)計(jì)在坡腳前采取抗沖處理措施。
3.1 水泥土攪拌樁。水泥攪拌樁是利用水泥作為固化劑的主劑,是軟基處理的一種有效形式,利用攪拌樁機(jī)將水泥噴入土體并充分?jǐn)嚢瑁顾嗯c土發(fā)生一系列物理化學(xué)反應(yīng),使軟土硬結(jié)而提高基礎(chǔ)強(qiáng)度。軟土基礎(chǔ)經(jīng)處理后,加固效果顯著,可很快投入使用。在樁號(hào)1+800~2+300段右岸坡腳沿軸線布置水泥攪拌樁兩排,處理深度8.0m。攪拌樁樁徑60cm,搭接長(zhǎng)度20cm,有效墻厚85cm。固化劑采用42.5MPa普通硅酸鹽水泥。
3.2 灌注樁。灌注樁是指在工程現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)機(jī)械鉆孔、鋼管擠土或人力挖掘等手段在地基土中形成樁孔,灌注混凝土而做成的樁。在1+800~2+300段右岸坡腳處平整場(chǎng)地后沿軸線布置鉆孔,樁徑80cm,樁心間距80cm,處理深度8.0m。
經(jīng)過(guò)方案比選,采用水泥土攪拌樁比灌注樁節(jié)約投資365.46萬(wàn)元,且水泥土攪拌樁施工工藝簡(jiǎn)單,質(zhì)量容易控制,對(duì)處理粗砂層效果較好,因此本工程采用水泥土攪拌樁方案。攪拌樁不布置于擋墻基礎(chǔ)外緣,水泥攪拌樁所用水泥采用強(qiáng)度等級(jí)42.5MPa普通硅酸鹽水泥,水泥摻入比(重量比)不大于20%,要求成樁強(qiáng)度不小于5MPa,擋墻基礎(chǔ)外側(cè)采用拋石防護(hù),寬度5m,厚度1m。
水泥攪拌樁所用水泥采用強(qiáng)度等級(jí)42.5MPa普通硅酸鹽水泥,水泥摻入比(重量比)不大于20%。要求砂層內(nèi)成樁強(qiáng)度不小于5MPa,土層內(nèi)成樁強(qiáng)度不小于0.5Mpa;形成水泥土帷幕樁墻的滲透系數(shù)小于10-6cm/s,滲透比降大于40。
(1)先導(dǎo)孔布置:在沿防滲墻軸線每間距30m布設(shè)一個(gè)先導(dǎo)孔。先導(dǎo)孔施工采用巖芯鉆鉆機(jī),造孔取出的芯樣放置在巖芯箱中,經(jīng)核對(duì)無(wú)誤后進(jìn)行地質(zhì)編錄。(2)正式施工攪拌樁前,應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)采集土樣的室內(nèi)水泥土配比試驗(yàn),測(cè)定各水泥土試塊不同齡期、不同水泥摻入量、不同外加劑的抗壓強(qiáng)度,為攪拌樁施工尋求滿足設(shè)計(jì)要求的最佳水灰比和水泥摻入量。(3)漿液配制應(yīng)嚴(yán)格控制水灰比,一般為0.45~0.55。水泥漿必須充分拌和均勻。使用砂漿攪拌機(jī)制漿時(shí),每次投料后拌和時(shí)間不得少于3min。(4)漿液從噴嘴噴出并具有一定壓力后,啟動(dòng)樁機(jī)攪拌頭向下旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)攪拌,并連續(xù)噴入水泥漿液,根據(jù)設(shè)計(jì)要求和成樁試驗(yàn)結(jié)果調(diào)整灰漿泵壓力檔次使噴漿量滿足要求。(5)當(dāng)攪拌軸鉆進(jìn)、提升速度為 0.65~1.0m/min 時(shí),應(yīng)重復(fù)攪拌一次。 (6)水泥拌樁施工技術(shù)要求:保證鉆頭對(duì)中誤差≤30mm,鉆機(jī)平穩(wěn),鉆塔垂直度≤1.5%,在控制噴漿壓力及攪拌提升速度時(shí)以進(jìn)入樁里的灌漿量作為控制指標(biāo),保證樁體噴漿攪拌均勻。(7)質(zhì)量要求:要求成樁后強(qiáng)度不小于2MPa,形成水泥土帷幕樁墻的滲透系數(shù)小于10-6cm/s,允許滲透比降不小于40。(8)施工前應(yīng)對(duì)照壩體攪拌樁的設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù),對(duì)攪拌樁處理范圍以上的壩體上部進(jìn)行施工試驗(yàn),提出符合要求的技術(shù)方案之后進(jìn)行正式施工。
工程實(shí)踐表明,采用水泥攪拌樁加固河道擋土墻地基,具有成樁效率高、質(zhì)量容易控制、施工快捷、施工占地面積小,而且節(jié)約工程投資,能有效提高地基承載力。本工程的實(shí)施讓河道治理工程中加固地基有了更好的選擇。
[1]河南省方城縣甘江河二郎廟至溫莊段河道治理工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告.
[2]DL/T5425-2009,深層攪拌法技術(shù)規(guī)范[S].