林燕清， 孫佳星

(1.安徽省交通勘察設(shè)計院有限公司，安徽 合肥 230011；2.安徽省港航建設(shè)投資集團有限公司，安徽 合肥 230051)

0 引 言

多頭小直徑深層攪拌樁目前普遍用于堤防險工段加固工程，這種工藝設(shè)備目前多為三個鉆頭，已發(fā)展到五個頭、六個頭，能較大的改善樁與樁之間的銜接狀態(tài)，提高了防滲墻的整體性。這種小直徑樁體通過減小墻體厚度，減少機械移動次數(shù)，大大降低工程造價，依靠其明顯的經(jīng)濟優(yōu)勢得到廣泛推廣。

多頭小直徑深層攪拌樁適用于素填土，軟塑或可塑的黏性土，稍密或中密的粉土，松散或中密的粉細砂，松散或稍密的中粗砂。但對于大深度攪拌樁防滲墻運用在較密實的深厚砂質(zhì)地基，其在施工上具有一定的難度。

1 工程概況

1.1 工程簡介

順安河位于銅陵市的中東部，長江以南，是長江右岸的一級支流，河道由南向北匯入長江。順安河航道整治二期工程，對順安河11.6 km航道進行全線開挖，航道等級為Ⅲ級。根據(jù)勘察結(jié)果，順安河左岸中心樁號K8+550～K9+900段、右岸K8+400～K10+300段沙土埋深較淺、層厚大，部分厚度達到30 m以上。堤防兩岸在高水情況下，大堤后常發(fā)生管涌和流砂的險情，特別是在地表黏性土層較單薄的河段。航道疏浚削除航槽內(nèi)部分岸坡覆蓋黏土，原有河床底部沙層外露。為防止疏浚工程對堤防基礎(chǔ)的影響，提出對兩岸堤防進行防滲分析。

1.2 地質(zhì)條件

自堤腳向下地層為0.4～8.2 m素填土、3～5 m粉質(zhì)黏土，中部為厚度不等的淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，其下為稍密～中密的粉砂層、細砂層，部分存在淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土與粉細砂互層，粉土層，再下為中砂、礫砂層，最后為未揭穿的粉質(zhì)黏土層及卵石層。其中⑤層細砂層層厚大，分布集中，滲透系數(shù)大，正是處于以往發(fā)生管涌的位置。各土層性質(zhì)指標見表1。

表1 地基土力學(xué)指標和地基容許承載力(f)值表

2 防滲方案設(shè)計

2.1 滲流穩(wěn)定計算

航道開挖后對航道兩岸堤防選取兩處代表斷面進行滲流穩(wěn)定驗算，計算結(jié)果見表2。

表2 現(xiàn)狀堤基滲流計算結(jié)果

由表2可知，堤防最大出逸比降達到了0.241，高于規(guī)范允許比降，在覆蓋層厚度不足、低洼地等薄弱的地方容易出現(xiàn)滲透破壞，因此必須進行防滲處理。

2.2 防滲方案設(shè)計

(1)防滲方案。防滲結(jié)構(gòu)采用多頭小直徑深層攪拌樁防滲墻方案，水泥土攪拌樁直徑0.4 m，樁間距0.32 m，成墻厚度不小于0.24 m。樁長根據(jù)地層情況布置，左岸K8+610～K9+150和右岸K8+360～K9+270段淺層砂基采用全封閉式防滲墻，墻深平均約16 m；左岸K9+150～K9+795和右岸K9+290～K9+880段深層砂基采用懸掛式防滲墻，墻深20 m。防滲面積共計48 461 m2，累計樁長158 952 m。

(2)設(shè)計參數(shù)。水泥土攪拌樁防滲墻采用一次一序施工，墻身28 d抗壓強度大于0.3 MPa，滲透系數(shù)小于5×10-6cm/s，參考水泥摻入量10%～15%，參考水灰比1∶1，具體參數(shù)根據(jù)現(xiàn)場試驗結(jié)果確定。

(3)防滲效果驗算。布置防滲墻后重新進行滲流驗算，堤防的最大出逸比降明顯降低，小于規(guī)范允許值。結(jié)果見表3。

表3 防滲處理后堤基滲流計算結(jié)果

3 防滲墻實施

3.1 施工及問題

防滲墻實施初期出現(xiàn)樁機鉆桿鉆進困難，功耗大，鉆頭磨損嚴重，特別是進入砂層后，鉆桿越鉆越緊，無法提升，出現(xiàn)埋桿、鉆桿擰斷、電流過大、機組熄火等現(xiàn)象。經(jīng)分析，一方面由于本工程地質(zhì)為粉砂、細砂、中砂等砂性土，砂性土顆粒直徑一般較黏性土大，強度高，土顆粒之間的凝聚力小，基本呈單顆粒結(jié)構(gòu)，孔隙率較大，水泥土攪拌樁施工時向土層中單一注入水泥漿，邊注漿邊攪拌，擾動周圍的砂土，在砂土中形成流沙，沙土孔隙率減小，緊緊包裹著鉆頭、鉆桿，使鉆桿攪動困難，當流沙嚴重時出現(xiàn)埋桿、斷桿、鉆桿無法提升現(xiàn)象。另一方面，所選用的設(shè)備功率不足，在砂質(zhì)地基中，鉸刀頭所受的阻力要大的多，相同功率大小的設(shè)備受阻過大后會出現(xiàn)電流過大、機組熄火這樣的現(xiàn)象。

3.2 工藝改進

根據(jù)以上出現(xiàn)的問題，從施工設(shè)備和施工工藝上進行了調(diào)整，引入了XPJ-10B21多功能旋噴攪拌樁機。樁體擾動后形成流沙是施工困難的主要因素，從工藝上改善流沙對鉆桿和鉆頭的影響是關(guān)鍵，利用設(shè)備可施工高壓旋噴樁的工藝，在施工攪拌樁過程中加入一定的壓縮氣體，起到切割土體、減少流沙形成、減少鉆頭磨損和攪拌阻力的作用。通過工藝改進后，加入壓縮空氣氣壓0.5 MPa,輸漿壓力0.5 MPa,增加了鉆桿下沉過程中的孔隙，使攪拌樁能夠順利鉆進，下沉攪拌效率得到了很大的提高。

3.3 后續(xù)問題

施工過程中在歷年管涌河段處出現(xiàn)外灘邊緣水域局部氣泡翻滾現(xiàn)象，灘地上原有遺留的施工勘探孔出現(xiàn)氣體外冒聲，河道內(nèi)及勘探孔中均未發(fā)現(xiàn)泥沙和水泥漿液。冒氣現(xiàn)象直至停工10 h后才逐漸衰退，在48 h后消失。管涌點氣體經(jīng)檢測，排除地下天然氣等可燃氣體成分，經(jīng)分析應(yīng)為施工過程中注入的壓縮空氣。分析該段為常年管涌發(fā)生河段，堤基下土體在滲流力的作用下土中的細顆粒被帶走，土體骨架中形成孔隙。攪拌樁施工過程中注入的壓縮空氣擠壓孔隙水后存儲于土體空隙中，一部分沿著河道涌出，一部分沿著勘探孔涌出。

3.4 注意事項

(1)采用注入壓縮空氣工藝調(diào)整的目的是為保證鉆機正常施工，鉆桿能順利提升，注入壓縮空氣的壓力不應(yīng)過大，注氣管的數(shù)量也不應(yīng)過多，氣壓過大易導(dǎo)致成樁效果不理想，且需要消耗更多的水泥漿液。

(2)注入壓縮氣體后，應(yīng)根據(jù)試樁效果重新確定水灰比、噴漿量、攪拌鉆下沉和提升的速度以及樁體水泥摻入量等施工參數(shù)，以達到設(shè)計強度和滲透系數(shù)要求。

4 結(jié)束語

深層攪拌樁作為較經(jīng)濟的垂直防滲技術(shù)在防滲處理工程中得以廣泛應(yīng)用，但其在深厚的砂質(zhì)地基中使用時仍具有一定的局限性，通過設(shè)備功率的調(diào)整及施工工藝的改進能夠有效解決鉆進困難。攪拌樁作為隱蔽工程，在實施過程中受到各種不利條件制約，應(yīng)當根據(jù)實際情況，進行分析和總結(jié)，積累相關(guān)經(jīng)驗。