董維國

（山西省水利水電勘測設計研究院，山西 太原 030024）

深攪水泥土防滲墻在汾河流域生態(tài)修復中的應用

董維國

（山西省水利水電勘測設計研究院，山西 太原 030024）

介紹了汾河流域生態(tài)修復工程概況，闡述了深攪水泥土防滲墻的原理、適用條件及在汾河流域生態(tài)修復工程中的應用，分析了該技術的設計要點和檢測方法，并就防滲墻強度齡期、施工參數(shù)、外加劑應用及質量檢驗要求提出了相應的建議，可為類似工程設計提供參考。

深攪水泥土防滲墻；探地雷達；生態(tài)修復；汾河流域

1 引言

汾河流域生態(tài)修復工程以生態(tài)系統(tǒng)自然修復與保護為主線，力爭通過5年工程建設、10年自然修復，用15年的時間重現(xiàn)汾河水系大河風光，將汾河流域建設成為全省的生態(tài)長廊、宜居長廊和富民長廊。

汾河中游核心區(qū)干流蓄水閘壩工程為先期實施項目，該項目干流采用全斷面蓄水，其中，兩側灘面蓄水高度2.0m，中間主槽蓄水高度根據(jù)其深度分別采用3.5m，4.0m，4.5m和5.0m四種。蓄水閘壩采用可升降的液壓翻板閘，15座翻板閘總長度3876m。閘壩壩基上部主要為級配不良砂層，具中等透水性；下部主要為低液限粉土層。壩基存在不均勻變形沉降、壩基滲漏、壩頭繞滲、滲透變形、地震液化、壩后沖刷和基坑涌水等工程地質問題。

2 深攪水泥土防滲墻

2.1 防滲墻原理

深攪水泥土防滲墻是由水泥土攪拌樁多樁搭接而形成連續(xù)密實的墻體，是垂直防滲墻中的一種型式。利用深層攪拌樁機在較軟弱的地層中，邊鉆邊往土層中噴射漿液，同時鉆頭旋轉攪拌，使噴入土層中的漿液與原土充分拌合在一起，形成抗壓強度比天然土強度高得多，并具有整體性、水穩(wěn)定性的樁柱體，樁柱體相互搭接排成一列，形成連續(xù)墻體，作為水利工程堤壩防滲墻。

2.2 適用范圍

深層攪拌法水泥土防滲墻適于淤泥、淤泥質土、黏土、粉質黏土、粉土、砂土等地質條件，尤其對軟土，可最大限度地利用原土，且攪拌時無振動、無噪音和無污染，可在密集建筑群中進行施工，對周圍原有建筑物影響較小。

深攪水泥土防滲墻一般適用于水頭差小于15m的堤壩或建筑物防滲工程，可置于堤壩壩身、壩基，水閘基礎等部位。

2.3 應用實例

汾河中游核心區(qū)干流蓄水閘壩工程中地基上部主要為級配不良砂層，具中等透水性；下部主要為低液限粉土層。本工程壩基采用深攪水泥土防滲墻圍封結構壩解決壩基滲漏、滲透變形、地震液化等問題。其結構布置為：壩體段采用圍封處理地基液化，并兼作防滲墻的形式，即垂直河道方向設2道或3道垂直防滲墻（多軸攪拌水泥土防滲墻）伸入相對不透水層0.5m，深8～15m；與順河道方向間距6m的深攪水泥土防滲墻形成網(wǎng)格狀圍封結構。

3 主要參數(shù)確定

3.1 防滲墻厚度

深攪水泥土防滲墻厚度取決于防滲水頭差，并應考慮施工偏差帶來的影響，可按下式計算：

式中：S——最小防滲墻厚度，m；

ΔΗ——防滲墻兩側的水頭差，m；

[J]——設計允許坡降，一般取破壞比降的0.33～0.50；

ηj——施工垂直度控制偏差，根據(jù)設備狀況一般取0.7～0.9。

經(jīng)計算，深攪水泥土防滲墻最小厚度確定為20cm。

3.2 防滲墻深度

地基處理采用圍封結構為消除地震液化，其防滲墻必須穿透液化土層。根據(jù)地勘資料，本工程防滲墻深度應深入相對不透水層0.5～1.0m，其墻身長度8～15m。

3.3 設計參數(shù)

防滲墻主要功能是防滲，因此其滲透性指標尤為關鍵。從堤防工程防滲墻的防滲功能看，防滲墻的滲透系數(shù)越小越好，但防滲墻滲透系數(shù)的降低還受到施工技術和成本的限制。深攪水泥土防滲墻在用于堤防和水壩時，滲透系數(shù)一般不大于A×10-6cm/s（1

3.4 褥墊層設計

深攪水泥土防滲墻樁頭和底板之間設置一道柔性墊層，增加地基的均勻性。褥墊層采用碎石墊層。根據(jù)現(xiàn)場碎石墊層碾壓試驗并結合《混凝土面板堆石壩設計規(guī)范》，石料配比采用0.5～1cm石，1～2cm石子，2～4cm石子，按1∶1∶1進行摻和，碎石墊層采用手扶振動碾碾壓，碾壓遍數(shù)為6遍，孔隙率不大于28%，厚度為0.5m。

3.5 防滲墻樁頭連接設計

為保證防滲效果，樁頭采用瀝青水泥砂漿與底板鏈接，瀝青∶水泥∶砂漿配比采用1∶1∶4。

4 深攪水泥土防滲墻檢測

深攪水泥土防滲墻主控制量檢測指標包括城墻厚度、樁長、樁身連續(xù)性、抗壓強度及滲透系數(shù)等。

4.1 成墻厚度檢測

檢測方法：相鄰兩樁檢測法和平均厚度檢測法量測（樁頭開挖進行量測）；評價標準：不小于0.2m（設計有效厚度不小于0.2m）。

4.2 成墻連續(xù)性和樁長檢測

檢測方法：無損檢測（探地雷達法），探地雷達技術是基于地下探測目標與圍巖介質間的電性差異為物理基礎，利用發(fā)射天線向地下發(fā)射高頻（106～109Hz）脈沖電磁波，利用地下電磁波傳播路徑，電磁場強度和波形將隨電磁性質及幾何形態(tài)變化而變化的規(guī)律，來檢測判斷所通過介質的屬性，達到確定地下目標體的一種探測方法。該方法探測效率高，對場地和目標體無損，有較高的分辯率和抗干擾能力。

采用鉆芯法進行驗證，評價標準滿足連續(xù)性要求。

4.3 防水滲透系數(shù)檢測

檢測方法：鉆芯法、變水頭法；評價標準：小于A× 10-6cm/s（1

4.4 抗壓強度的檢測

檢測方法：鉆芯法、無側限抗壓；評價標準：90d齡期不小于0.5MPa。

本工程深攪水泥土防滲墻工程委托南京水利科學研究院進行檢測，經(jīng)檢測，以上主控指標基本滿足設計要求，局部缺陷進行補強。

5 幾點建議

5.1 防滲墻強度齡期確定

根據(jù)《建筑地基處理技術規(guī)范》中確定“水泥土強度隨齡期的增長而增大，在齡期超過28d后仍有明顯增長，對承重攪拌樁取90d齡期為標準齡期。對起支擋作用承受水平荷載的攪拌樁，考慮開挖工期影響，可取28d齡期為標準齡期?！北竟こ谭罎B墻主要作用是防止?jié)B透破壞和地震液化，不開挖，應取90d為標準齡期。

5.2 施工參數(shù)確定

在施工中水泥摻入量、噴漿壓力、噴漿量、攪拌次數(shù)等參數(shù)，是一個有機的統(tǒng)一體，應根據(jù)地層情況現(xiàn)場試驗分別確定。規(guī)范明確說明“當噴漿壓力一定時，噴漿量大的成樁質量好；當噴漿量一定時，噴漿壓力大的成樁質量好”，提高水泥土攪拌機配備能力，是保證成樁質量的重要條件，因此其最低要求泥漿泵的工作壓力不得小于5.0MPa。

為防止水泥土的不均勻性，原則上在每個位置每遍攪拌次數(shù)不應低于20次，尤其是在淤泥、粉土和黏土層處。

5.3 外加劑應用

本工程施工的場地范圍在汾河主河道，地下水位高，深攪水泥土防滲墻施工完成后，40d左右可完整取芯到8m左右，在60d左右可完整取芯到15m。取樣結果表明，在土體飽和狀態(tài)下，深度越深，深攪水泥土防滲墻凝固越慢。為滿足工期要求，在施工時可適量摻入早強劑、固化劑等外加劑，有利于滿足工期要求。

5.4 質量檢驗要求

目前國內(nèi)深攪水泥土防滲墻大多采用國產(chǎn)輕型機械施工，機械質量控制簡陋，施工質量尤為重要，很大程度上取決于機組人員的素質和責任心。因此，加強全過程的控制，重點為水泥用量、樁長、攪拌頭轉數(shù)和提升速度、復攪次數(shù)和復攪深度、停漿處理方法等。

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董維國（1964-），男，1986年畢業(yè)于清華大學水利水電工程建筑專業(yè)，高級工程師。

2016-08-20；

2016-09-27