□鄭 團(tuán) □盧 煜

（1 河南省水利投資集團(tuán)；2 河南省河川工程監(jiān)理有限公司）

0 引言

水泥攪拌樁防滲墻是近年來用于水利工程的一種成熟的防滲加固措施。由于水泥攪拌樁防滲墻材料及施工方法的特點(diǎn)，使其不但能對渠堤起到加固作用，增加渠堤的整體強(qiáng)度和邊坡穩(wěn)定性，且水泥土本身更接近于填土的塑性，可隨渠堤一起沉降變形，能夠保持渠堤整體良好的穩(wěn)定性?，F(xiàn)結(jié)合南水北調(diào)魯山南1段水泥土攪拌樁防滲墻的施工情況，對該施工方法做簡要介紹。

1 工程概述

南水北調(diào)魯山南1 段明渠長13.10km，填方渠段長9836m，最大填高12m。為進(jìn)一步提高高填方渠段的安全性，綜合考慮現(xiàn)場情況，選用了施工振動(dòng)小、造價(jià)低的水泥土攪拌樁防滲墻作為截滲處理措施，對高填方渠段進(jìn)行加固處理。魯山南1 段防滲墻總長5142m，防滲墻面積41212m2，水泥攪拌樁長157218m。

2 防滲墻施工

2.1 工藝原理

水泥攪拌樁防滲墻利用水泥攪拌樁成樁的整體性、水穩(wěn)性及不透水性等特點(diǎn)，通過構(gòu)筑連續(xù)完整的樁墻達(dá)到防滲效果。現(xiàn)場當(dāng)鉆機(jī)鉆孔至所需深度后，利用高壓脈沖泵，通過安裝在鉆桿底端的噴嘴向四周噴射水泥漿液沖切土體攪拌，使土體結(jié)構(gòu)與水泥漿液混合，形成按設(shè)計(jì)方向、深度、厚度與周圍土體交接緊密的凝結(jié)圓柱體，從而構(gòu)成防滲的連續(xù)墻。

2.2 主要技術(shù)要求

（1）水泥攪拌樁防滲墻沿堤頂中心線處單樁布置，單樁的搭接長度即墻厚≥0.25m，采用425 號普通硅酸鹽水泥。頂部距離路面50cm，墻體深入原始地面以下2m。

（2）水泥土攪拌樁樁體無側(cè)限抗壓強(qiáng)度≥0.5MPa，樁體滲透系數(shù)≤10-6cm/s，破壞比降≥150。

（3）樁體垂直偏差≤1%。

（4）水泥摻量及施工工藝根據(jù)室內(nèi)及現(xiàn)場試驗(yàn)確定。

2.3 生產(chǎn)性試驗(yàn)

首先通過室內(nèi)配比試驗(yàn)，選定合適的水泥摻量范圍（≥13%）；根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)成果，擬定不同的參數(shù)組合（如鉆進(jìn)與提升速度、攪拌速度、噴漿壓力、單位時(shí)間噴漿量等）進(jìn)行試驗(yàn)對比驗(yàn)證，以確定成樁后的滲透系數(shù)、破壞比降、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度等是否滿足設(shè)計(jì)要求，并選取最優(yōu)參數(shù)組合指導(dǎo)后續(xù)大規(guī)模施工?，F(xiàn)場共試樁9 根，根據(jù)試樁結(jié)果選定的工藝參數(shù)見表1。

2.4 工藝流程

水泥攪拌樁防滲墻采用四攪兩噴工藝，具體施工流程如下：施工準(zhǔn)備→攪拌機(jī)定位、調(diào)平→制備水泥漿→預(yù)攪下沉→噴漿攪拌提升→噴漿攪拌下沉→復(fù)攪→下一循環(huán)→清洗管路。

2.4.1 施工準(zhǔn)備

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙繪制標(biāo)示每根樁的樁頂高程、樁長等數(shù)據(jù)；對施工區(qū)域進(jìn)行清理，并用全站儀對防滲墻軸線坐標(biāo)放樣定位，記錄渠頂?shù)膶?shí)際高程；利用開槽機(jī)或小型挖掘機(jī)開挖出深50cm、寬40cm 的溝槽，槽底即為樁頂高程；根據(jù)控制樁位，采用鋼尺放出樁位小樣，并做出標(biāo)記以便于鉆機(jī)對位，樁位偏差≤5cm；由于渠道堤頂寬度限制，鉆機(jī)選用單頭小直徑攪拌樁機(jī)，配備自動(dòng)流量記錄儀，以便了解和控制水泥漿用量及噴漿均勻程度；在鉆機(jī)導(dǎo)向桿上用紅漆標(biāo)示刻度，確保樁長有效控制；施工過程中應(yīng)經(jīng)常對渠頂高程和樁位進(jìn)行校核，避免超挖、錯(cuò)位。

表1 水泥攪拌樁施工參數(shù)表

2.4.2 攪拌機(jī)定位、調(diào)平

施工前將樁機(jī)對準(zhǔn)樁位，先對鉆機(jī)平臺進(jìn)行調(diào)平，通過調(diào)整機(jī)身使攪拌機(jī)底盤保持水平，在此基礎(chǔ)上利用攪拌軸支架懸掛鉛垂線，校核鉆桿垂直度，確保鉆桿垂直度偏差≤0.5%。

2.4.3 制備水泥漿

根據(jù)確定的水灰比（1.3:1），計(jì)算稱取用水量，將水泥與水按順序依次加入攪拌機(jī)中，攪拌時(shí)間≥3min，拌制好的泥漿需過濾篩去除雜物后存放于儲漿罐內(nèi)，存放時(shí)間≤45min。拌制過程中，水泥、水的用量及拌制時(shí)間等應(yīng)有專人記錄。存放期間儲漿罐仍需慢速攪拌，防止?jié){液沉淀離析。漿液的制備應(yīng)留有一定的余量，保證泵送連續(xù)，避免漿液不足而產(chǎn)生斷樁。水泥漿制備過程中及使用前應(yīng)用比重計(jì)檢查記錄泥漿比重，確保水泥摻量滿足要求。

2.4.4 預(yù)攪下沉

由于渠堤經(jīng)過碾壓（壓實(shí)度98%），土體堅(jiān)硬，首次下鉆攪拌目的是將土體完全破碎，以利于后續(xù)的噴漿攪拌，因此下鉆時(shí)采用低檔鉆進(jìn)（以本工程為例，采用BJS-18C 型高壓旋噴樁機(jī)，鉆進(jìn)采用三檔），速度控制在≤0.80m/min。為保證下鉆過程中噴嘴不被堵塞，可少量噴漿。

2.4.5 噴漿攪拌提升

當(dāng)鉆機(jī)鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度后，應(yīng)在原地?cái)嚢鑷姖{30s，使?jié){液與樁端土充分?jǐn)嚢韬笤偬嵘龜嚢桀^，確保水泥攪拌樁樁端質(zhì)量。鉆機(jī)提升時(shí)，可提高一個(gè)檔位，同時(shí)反轉(zhuǎn)攪拌，防止將土帶起造成空洞。在提升噴漿過程中應(yīng)安排專人記錄噴漿量，確保樁各段的均勻性。

2.4.6 噴漿攪拌下沉

當(dāng)鉆頭提升至樁頂后，再次下鉆，按照擬定的施工參數(shù)施工，邊攪拌、邊噴漿、邊下沉，直至設(shè)計(jì)深度，余漿在下沉過程中應(yīng)全部噴入樁體，過程中應(yīng)保證噴漿壓力及均勻性。

2.4.7 二次下沉噴漿攪拌

當(dāng)鉆頭提升至樁頂后，再次下鉆，按照擬定的施工參數(shù)施工，邊攪拌、邊噴漿、邊下沉，直至設(shè)計(jì)深度，余漿在下沉過程中應(yīng)全部噴入樁體，過程中應(yīng)保證噴漿壓力及均勻性。

2.4.8 二次提升攪拌

攪拌至設(shè)計(jì)深度后，再次將鉆機(jī)反轉(zhuǎn)，提升鉆頭攪拌，直至離樁頂0.50m，攪拌30s，確保樁頭均勻密實(shí)。

2.4.9 清洗管路

鉆頭提出地面后，向集料斗注入適量清水，開啟灰漿泵，清洗管路內(nèi)部殘留的水泥漿，并將粘附在攪拌頭上的水泥土清洗干凈。清洗結(jié)束后，將鉆機(jī)移至下一樁位上，重復(fù)上述步驟。

現(xiàn)場施工人員應(yīng)對施工的全過程進(jìn)行施工記錄和計(jì)量記錄，重點(diǎn)檢查控制：噴漿壓力、水泥用量、樁長、攪拌頭轉(zhuǎn)速和提升速度、復(fù)攪次數(shù)和復(fù)攪深度、停漿處理方法等，并參照記錄和計(jì)量結(jié)果對每根樁進(jìn)行評定。

2.5 特殊情況處理

2.5.1 注漿中斷處理

現(xiàn)場施工人員應(yīng)隨時(shí)觀察注漿量，如果由于輸漿管堵塞造成斷樁，應(yīng)及時(shí)查明斷樁部位，并在鉆頭下沉至斷樁部位以下0.50m 重新供漿攪拌。

2.5.2 施工中斷處理

攪拌樁防滲墻施工必須連續(xù)進(jìn)行，若由于機(jī)械故障或水泥漿供應(yīng)不足造成施工中斷超過24h，須在新樁和老樁之間進(jìn)行搭接處理。若停機(jī)超過3h，宜先拆卸輸漿管路，并妥加清洗。

2.5.3 由于搭接厚度不夠或漏樁需補(bǔ)樁。

3 防滲墻成墻質(zhì)量檢測

防滲墻的質(zhì)量檢測應(yīng)通過分析施工過程資料（包括監(jiān)理抽檢、平檢及旁站記錄等）結(jié)合鉆孔取芯、注水等實(shí)體檢測結(jié)果綜合分析評定，本文僅就最終實(shí)體質(zhì)量檢測加以論述。

滲透系數(shù)、破壞比降是防滲墻墻體防滲的重要指標(biāo)，抗壓強(qiáng)度則直觀的反映出墻體水泥摻量、攪拌的均勻性等關(guān)系，因此在實(shí)體質(zhì)量檢測中，將上述三項(xiàng)數(shù)據(jù)作為控制性指標(biāo)，驗(yàn)證水泥攪拌樁防滲墻對渠堤的加固效果。本工程主要檢測方法有取芯檢測和注水試驗(yàn)。

3.1 取芯檢測

3.1.1 鉆孔

在水泥攪拌樁防滲墻成樁28d 后采用工程鉆機(jī)鉆孔取芯，鉆孔間距100m，不足100m 的渠段至少布置一個(gè)孔位，鉆孔深度至樁底設(shè)計(jì)高程以下20cm。

3.1.2 取芯

對鉆孔全樁長抽芯檢查（深度至樁底以下20cm 原狀土），以判斷樁長是否滿足要求。取芯長度2m/個(gè)，直徑≥100mm。取出的芯樣在標(biāo)示出樁號、鉆芯孔號、孔深等信息并拍照存檔后，應(yīng)及時(shí)密封送實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行抗壓強(qiáng)度檢測。

3.2 注水試驗(yàn)

由于渠堤經(jīng)過改性土填筑碾壓，滲透系數(shù)較小，根據(jù)規(guī)范要求，采用降水頭注水試驗(yàn)檢驗(yàn)防滲墻滲透系數(shù)。試驗(yàn)孔位按500m一處布置，每段防滲墻應(yīng)至少布置一個(gè)鉆孔進(jìn)行試驗(yàn)。

首先向孔內(nèi)注入清水至頂部后，停止供水，并開始測量水位下降速度。開始時(shí)間間隔為1min 觀測5 次，然后間隔為10min 觀測3 次，后期觀測時(shí)間間隔根據(jù)水位下降速度而定，可按30min間隔進(jìn)行。根據(jù)試驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)，采用半對數(shù)坐標(biāo)紙繪制水頭比與時(shí)間的關(guān)系曲線，當(dāng)水頭比與時(shí)間關(guān)系呈直線時(shí)說明試驗(yàn)準(zhǔn)確，否則應(yīng)進(jìn)行檢查并重新試驗(yàn)。

當(dāng)試驗(yàn)水頭下降到初始試驗(yàn)水頭的0.30 倍或連續(xù)觀測點(diǎn)達(dá)到10 個(gè)以上時(shí)，即可結(jié)束試驗(yàn)。

3.3 封孔

試驗(yàn)結(jié)束后采用水泥砂漿對試驗(yàn)孔進(jìn)行封堵。

4 結(jié)語

目前南水北調(diào)魯山南1 段水泥攪拌樁防滲墻已經(jīng)全部完成，經(jīng)過檢查及室內(nèi)試驗(yàn)檢測表明，防滲墻體樁位、樁長、樁徑、垂直度等均符合設(shè)計(jì)要求，芯樣連續(xù)、完整；實(shí)測芯樣滲透系數(shù)在6.39～9.53 ×10-7 之間，抗壓強(qiáng)度在1.02～1.11MPa 之間，破壞比降在163～225 之間，滿足設(shè)計(jì)要求。

現(xiàn)場施工過程中，經(jīng)監(jiān)理與施工單位技術(shù)人員嚴(yán)格控制，保證了水泥土攪拌樁防滲墻的施工質(zhì)量，取得較好的成效。

[1]吉朝鮮，高建濤.水泥土攪拌樁防滲墻施工[J].河南水利與南水北調(diào)，2011，20.

[2]石凱，周仁冬.淺談水泥土攪拌樁的施工與檢測[J].西部探礦工程，2010，8.