山東省水利工程局 山東濟(jì)南 250013

摘要：齊河縣晏子湖水庫(kù)工程及濟(jì)南市玉符河下游段攔蓄工程玉符河入黃口橡膠壩工程地處黃河下游兩岸，防滲均采用多頭小直徑深層攪拌樁防滲墻技術(shù)。通過施工前圍井試驗(yàn)確定合適的施工參數(shù)，施工中采取多種措施控制工序質(zhì)量，最終取得了良好的截滲效果?？梢钥闯觯囝^小直徑深層攪拌樁防滲墻技術(shù)在黃河沿岸小水頭截滲工程中具有很好的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：多頭小直徑深層攪拌樁；圍井試驗(yàn)；防滲墻施工；質(zhì)量控制；黃河沿岸；應(yīng)用

多頭小直徑深層攪拌樁防滲墻技術(shù)是運(yùn)用特制的多頭小直徑深層攪拌樁機(jī)，把水泥漿噴入土體并攪拌形成水泥土墻，用水泥土墻作為防滲墻達(dá)到截滲的目的，屬于介入式防滲技術(shù)。該方法是利用水泥作為固化劑，通過深層攪拌機(jī)械，在地基深處就地將軟土和水泥強(qiáng)制攪拌后，由水泥和軟土之間產(chǎn)生的一系列物理化學(xué)反應(yīng)，使軟土硬結(jié)改性成具有整體性、低滲透性和一定強(qiáng)度的水泥土攪拌樁，由水泥土攪拌樁多樁切割搭接成連續(xù)密實(shí)的墻體。該項(xiàng)技術(shù)是在普通深層攪拌樁技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展而成的，它保留了普通深層攪拌樁技術(shù)取材方便、施工無噪音、無污染、工程效果好等優(yōu)點(diǎn)外，主要在一機(jī)多頭（3個(gè)鉆頭）和小直徑成墻兩個(gè)方面有所突破，并可連續(xù)成墻。深層攪拌法適用于加固粘土、砂土、粉質(zhì)粘土、含礫直徑小于0.05m的砂礫層、淤泥等土層。

1、工程概況

齊河縣晏子湖水庫(kù)位于齊河縣城以南，濟(jì)南西北向約35km，晏子湖北臨黃河北展堤，南鄰309國(guó)道，東側(cè)為黃河大道，水庫(kù)庫(kù)面占地約3198畝。該區(qū)域近地層20m由上而下為壤土層、砂壤土層（含不連續(xù)粘土層）、壤土層（含不連續(xù)粘土、砂壤土層）、中細(xì)砂層（不連續(xù)）、壤土層（含不連續(xù)中細(xì)砂層），滲透系數(shù)介于1.7×10-4～8.48×10-3之間，均為中等透水層。水庫(kù)建成后，庫(kù)內(nèi)外設(shè)計(jì)水位差為4.4m，設(shè)計(jì)使用年限大于50年，采用多頭小直徑攪拌樁防滲板墻防滲，設(shè)計(jì)防滲墻厚30cm。

濟(jì)南市玉符河下游段攔蓄工程玉符河入黃口橡膠壩工程位于黃河南岸北店子險(xiǎn)工段附近，距離黃河僅幾百米，地下水位較高，建成后壩上、下游水位差最大5.5m。近地層20m由上而下為：粉質(zhì)粘土層（含不連續(xù)壤土層）、粉質(zhì)粘土層、粉質(zhì)壤土層、粘土層、細(xì)砂層、粉質(zhì)壤土層，均為中等透水層，設(shè)計(jì)防滲墻厚40cm。

以上兩工程位于黃河下游沿岸，近地層土層狀況具有極大地共性，均采用多頭小直徑攪拌樁防滲板墻防滲。

2、技術(shù)應(yīng)用

2.1防滲墻圍井試驗(yàn)

為確保防滲墻的成功實(shí)施，正式開工前必須進(jìn)行截滲圍井抽水、注水試驗(yàn)，以確定防滲墻的完整性、抗?jié)B性。根據(jù)施工設(shè)計(jì)圖紙的要求以及《水電水利工程高壓噴射灌漿技術(shù)規(guī)范》（DL/T5200-2004）中對(duì)于滲透系數(shù)計(jì)算方法的描述，該圍井試驗(yàn)方法如下：

圍井試驗(yàn)選在靠近防滲墻軸線位置進(jìn)行。圍井設(shè)計(jì)成正方形，邊長(zhǎng)3.2m，樁徑500mm，樁與樁之間搭接厚度不小于設(shè)計(jì)墻厚，根據(jù)墻厚計(jì)算出樁機(jī)鉆頭間距，樁長(zhǎng)為設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)，水泥摻量按照12%進(jìn)行試驗(yàn)。

2.1.1試驗(yàn)設(shè)備

（1）DZJ25型多頭小直徑深層攪拌樁機(jī)1臺(tái)（3個(gè)鉆頭），用于圍井施工；

（2）鉆機(jī)1臺(tái)，用于觀察井鉆孔；

（3）水泵1臺(tái)，用于向圍井內(nèi)注水。

2.1.2試驗(yàn)方法

第一步：嚴(yán)格按照圍井試驗(yàn)設(shè)計(jì)圖紙及試驗(yàn)參數(shù)完成圍井及檢查井施工（圍井形狀尺寸及形式見上圖）；

第二步：待圍井墻體水泥土滿足設(shè)計(jì)齡期后，將圍井內(nèi)的土方挖除2.5m，檢查成墻外觀，看成墻搭接情況、墻體完整性及成樁垂直度是否滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)要求，同時(shí)取樣檢測(cè)防滲墻墻體抗壓強(qiáng)度及滲透系數(shù)。利用觀察井記錄下地下水位高程；

第三步：向圍井內(nèi)注水，當(dāng)圍井內(nèi)水位穩(wěn)定在墻頂高程以下10cm時(shí)停止注水，將圍井用塑料布封蓋以減少水面蒸發(fā)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的影響，同時(shí)記錄下試驗(yàn)開始時(shí)間；

第四步：每日檢查記錄圍井內(nèi)水面降低情況及圍井外側(cè)檢查井水面變動(dòng)情況，當(dāng)圍井內(nèi)水面下降1～1.2m時(shí)，停止試驗(yàn)并記錄下停止試驗(yàn)時(shí)間。

2.1.3數(shù)據(jù)處理

圍井試驗(yàn)滲透系數(shù)

K=

式中：

K——滲透系數(shù)，m/d；

Q——穩(wěn)定流量，m3/d；

t——圍井墻平均厚度，m；

L——圍井周邊墻軸線長(zhǎng)度，m；

H——圍井內(nèi)試驗(yàn)水位降至井底的深度，m；

h0——地下水位至井底的深度，m。

2.1.4注意事項(xiàng)

（1）向圍井內(nèi)注水應(yīng)在圍井內(nèi)土方飽水后停止，以減弱土方吸水對(duì)試驗(yàn)的影響；

（2）圍井注水時(shí)應(yīng)密切關(guān)注圍井外觀察井的水位變化，若觀察井水位變化較大或圍井間水位偏差較大，應(yīng)查明原因并采取措施改善，確保在防滲板墻符合質(zhì)量要求的前提下試驗(yàn)。

通過試驗(yàn)選定成墻外觀質(zhì)量好，成樁垂直度高及抗?jié)B性能和強(qiáng)度好的施工機(jī)具及參數(shù)進(jìn)行防滲墻施工。

2.2防滲墻施工

防滲墻施工時(shí)嚴(yán)格按照圍井試驗(yàn)獲得的施工參數(shù)進(jìn)行。施工時(shí)采取有效的控制辦法，確保水泥土防滲墻的墻體質(zhì)量。施工順序如下：

（1）樁機(jī)就位調(diào)平，按照設(shè)計(jì)參數(shù)及試驗(yàn)確定參數(shù)調(diào)整鉆頭到合適間距；

（2）第一攪拌站按設(shè)計(jì)的水灰比配置并拌合水泥漿；

（3）用泵把配制好的水泥漿輸送到第二攪拌站并記錄水泥漿重量；

（4）開啟樁機(jī)，鉆頭攪拌下沉，同時(shí)開啟漿泵送漿至設(shè)計(jì)深度，記錄輸漿量；

（5）攪拌提升，同時(shí)噴漿至施工面并記錄輸漿量，關(guān)閉漿泵完成第一單元樁施工；

（6）樁機(jī)向前移動(dòng)3倍鉆頭間距，并調(diào)平，重復(fù)（1）～（5）步驟，完成第二單元樁施工；

（7）重復(fù)步驟（6），完成整個(gè)防滲墻的成墻施工。

2.3防滲墻施工質(zhì)量控制

2.3.1漿液及灌漿質(zhì)量控制

（1）嚴(yán)格按照水灰比要求配制水泥漿液，對(duì)配制好的水泥漿液時(shí)檢測(cè)，合格后才能使用；

（2）攪拌好的水泥漿液，放置時(shí)間不得超過2小時(shí)，離析的水泥漿液，禁止使用；

（3）在一、二級(jí)攪拌系統(tǒng)中，都應(yīng)裝上過濾篩網(wǎng)，可防止結(jié)塊水泥、水泥漿塊及雜物堵塞漿管，保證輸漿系統(tǒng)暢通，盡量避免施工中因輸漿系統(tǒng)發(fā)生障礙而出現(xiàn)斷樁現(xiàn)象；

（4）在施工中如發(fā)現(xiàn)溢漿嚴(yán)重或不溢漿現(xiàn)象，施工人員要向現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)員及施工員匯報(bào)，適當(dāng)調(diào)整水灰比或增、減注漿量，保證成墻質(zhì)量。

2.3.2材料質(zhì)量控制

（1）水泥質(zhì)量：施工所用的水泥，必須有出廠合格證及化驗(yàn)單，且按國(guó)家有關(guān)規(guī)范、規(guī)定進(jìn)行檢測(cè)，合格后方可使用。

（2）施工現(xiàn)場(chǎng)水泥必須嚴(yán)格保管好，以免淋雨受潮，控制儲(chǔ)備，加速周轉(zhuǎn)，監(jiān)督使用，降低消耗。

2.3.3特殊處理

（1）施工過程中因事故停漿，應(yīng)及時(shí)記錄停漿單元成墻深度及時(shí)間；若在24小時(shí)內(nèi)恢復(fù)施工，再次噴漿時(shí)應(yīng)將樁機(jī)攪拌下鉆到停漿面以下0.5m；若超過24小時(shí)，要考慮該樁和前一根樁進(jìn)行搭接，則應(yīng)對(duì)該樁進(jìn)行噴水空鉆留出榫頭，待恢復(fù)施工時(shí)該樁水泥摻入量稍增加些；

（2）施工過程中如遇意外故障，鉆桿在地下無法提起時(shí)，可用抽水泵接入送漿系統(tǒng)中，用清水沖洗鉆桿及管道，待恢復(fù)時(shí)須重鉆此單元墻號(hào)，水泥漿注入量也稍增加些；

（3）施工過程中，必須隨時(shí)檢查單元成墻施工原始記錄及了解施工情況，因鉆頭直徑磨損較大使搭接長(zhǎng)度不夠，故障處理不當(dāng)使單元成墻不合格或發(fā)現(xiàn)單元墻體不連續(xù)時(shí)，可考慮在防滲墻體前、后進(jìn)行補(bǔ)樁，此時(shí)，注漿壓力加大，注漿量增多。

3、防滲墻檢測(cè)及效果分析

（1）防滲墻外觀質(zhì)量檢測(cè)

在防滲墻體達(dá)到一定齡期，強(qiáng)度達(dá)到一定值后，對(duì)防滲墻體進(jìn)行開挖，深度可在2～3m，檢查墻體外觀搭接質(zhì)量、整體性、致密性以及采用吊垂檢查墻體垂直度等。

（2）防滲墻體取樣檢測(cè)

從開挖外露的墻體中鑿取試塊或采用巖芯鉆孔取樣，進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，直接測(cè)定防滲墻體的強(qiáng)度及抗?jié)B性是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，還可觀察防滲墻體攪拌均勻程度。

晏子湖水庫(kù)工程及濟(jì)南市玉符河下游段攔蓄工程玉符河入黃口橡膠壩工程防滲墻除用上述方法進(jìn)行檢測(cè)外，還利用探地雷達(dá)儀采用連續(xù)測(cè)量方式檢測(cè)整個(gè)防滲墻的成墻質(zhì)量。

經(jīng)檢測(cè)：晏子湖水庫(kù)工程墻體的連續(xù)性和完整性良好，個(gè)別樁體垂直度較差，略偏離墻體軸線，但不影響墻體的連續(xù)性及完整性，成墻抽樣檢測(cè)滲透系數(shù)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。蓄水后，湖面水位長(zhǎng)時(shí)間除水面蒸發(fā)外無明顯水位下降，可說明該水泥土截滲墻具有明顯的截滲效果。

濟(jì)南市玉符河下游段攔蓄工程玉符河入黃口橡膠壩工程基坑開挖后，防滲墻外觀質(zhì)量良好，抽樣檢測(cè)滲透系數(shù)滿足設(shè)計(jì)要求。橡膠壩底板采取打井降水后，截滲墻內(nèi)外具有明顯的水位差，且墻內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間無明顯水位回升，可說明截滲墻起到了明顯的截滲效果。

4、結(jié)語

黃河下游沿岸屬于黃河沉積地質(zhì)，符合多頭小直徑深層攪拌樁防滲墻適用地質(zhì)條件，通過晏子湖水庫(kù)工程及濟(jì)南市玉符河下游段攔蓄工程玉符河入黃口橡膠壩工程中多頭小直徑深層攪拌樁防滲墻技術(shù)應(yīng)用情況可看出，該技術(shù)在黃河沿岸適用效果較好，且該技術(shù)具有成墻質(zhì)量可靠，墻體連續(xù)、整體性好、抗?jié)B性能強(qiáng)；施工時(shí)無振動(dòng)，無噪音，不受環(huán)境的影響，無環(huán)境污染；對(duì)加固處理土體存在架空、松散、滲漏或洞穴等也可施工，且在汛期也不影響施工；成墻工效高，造價(jià)低等特點(diǎn)，在黃河沿岸小水頭截滲工程中具有很好的應(yīng)用前景。