小直徑深層攪拌防滲墻二次成墻改進(jìn)攪拌頭施工技術(shù)在九合聯(lián)圩防滲加固工程中的應(yīng)用

章偉平

（江西省水利科學(xué)研究院，江西 南昌 330029）

0 引言

通過總結(jié)“三頭小直徑深層攪拌二次成墻法建造水泥土防滲墻施工技術(shù)”在江西省五河及鄱陽湖區(qū)重點(diǎn)圩堤應(yīng)急防滲處理工程垂直防滲1標(biāo)、2標(biāo)和江西省鄱陽湖區(qū)二期防洪工程第六個(gè)單項(xiàng)南湖聯(lián)圩除險(xiǎn)加固工程南湖1標(biāo)段等工程的小直徑深層攪拌水泥土防滲墻工程施工中的應(yīng)用情況，對(duì)攪拌頭的鉆頭與噴漿方式進(jìn)行了改進(jìn)，形成了“小直徑深層攪拌防滲墻二次成墻改進(jìn)攪拌頭施工技術(shù)”，應(yīng)用該項(xiàng)新技術(shù)又完成了江西省鄱陽湖區(qū)二期防洪工程第六個(gè)單項(xiàng)九合聯(lián)圩除險(xiǎn)加固工程九合6標(biāo)、九合7標(biāo)以及江西省崇仁縣萬畝圩堤加固孫坊堤段EPC總承包項(xiàng)目和進(jìn)賢縣萬畝圩堤除險(xiǎn)加固EPC總承包項(xiàng)目工程（馬咀圩和羅溪圩）的堤身防滲小直徑深層攪拌水泥土防滲墻的施工，取得了較好的項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益，施工質(zhì)量滿足了設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。

1 工程概況

江西省鄱陽湖區(qū)二期防洪工程第六個(gè)單項(xiàng)九合聯(lián)圩除險(xiǎn)加固堤身防滲深層攪拌樁水泥土防滲墻工程位于永修縣東部修河尾閭地區(qū)，修河下游干流左岸，九合聯(lián)圩1+100～1+700和10+525～11+100樁號(hào)堤段。

堤身防滲深層攪拌樁水泥土防滲墻墻頂高程為設(shè)計(jì)洪水位加0.50m，防滲墻底伸入堤基1.00m，施工前應(yīng)鉆先導(dǎo)孔，確定防滲墻深度。堤身防滲深層攪拌樁水泥土防滲墻墻體設(shè)計(jì)質(zhì)量指標(biāo)為：成墻厚度≥18cm；墻體抗壓強(qiáng)度R90≥1.0MPa；墻體滲透系數(shù)K≤i×10-6cm/s（1≤i≤9）；墻體滲透破壞比降 J≥150。

2 技術(shù)原理

2.1 工藝原理

小直徑深層攪拌防滲墻二次成墻改進(jìn)攪拌頭施工技術(shù)的工藝原理是利用滑軌式三頭小直徑深層攪拌樁機(jī)（軸距450mm）將水泥漿與土體強(qiáng)制攪拌，在土體內(nèi)產(chǎn)生物理或化學(xué)反應(yīng)，形成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強(qiáng)度的由連續(xù)套接咬合攪拌樁組成的有防滲功能的墻體狀復(fù)合增強(qiáng)體，和原土體構(gòu)成防滲墻。

2.2 關(guān)鍵技術(shù)原理

小直徑深層攪拌防滲墻二次成墻改進(jìn)攪拌頭施工技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)是對(duì)滑軌式三頭小直徑深層攪拌樁機(jī)二次成墻技術(shù)及對(duì)攪拌頭的鉆頭與噴漿方式進(jìn)行改進(jìn)，其技術(shù)應(yīng)用的基本原理如下：

（1）滑軌式三頭小直徑深層攪拌樁機(jī)二次成墻技術(shù)應(yīng)用的基本原理是：在滿足小直徑深層攪拌水泥土防滲墻的最小墻體厚度≥18cm的情況下，通過分析比較不同軸距的三頭深層攪拌樁機(jī)的成墻工藝和單位成墻面積的水泥用量，選用了單位成墻面積水泥用量最少的軸距為450mm的滑軌式三頭小直徑深層攪拌樁機(jī)二次成墻，其主要技術(shù)參數(shù)為鉆頭直徑300mm、一序與二序單元樁套接寬度為75mm、最小墻厚為198mm、單元防滲墻長(zhǎng)度為1 350mm。

（2）改進(jìn)攪拌頭技術(shù)應(yīng)用的基本原理是：將原攪拌頭只在攪拌頭底層的一個(gè)攪刀上側(cè)安裝一個(gè)噴漿孔改為在攪拌頭底層的兩個(gè)攪刀上側(cè)都安裝噴漿孔，由原攪拌頭的一個(gè)方向噴漿改成了兩個(gè)方向噴漿，使被攪動(dòng)的成墻土料與噴入的水泥漿攪拌更均勻、充分；同時(shí)將原攪拌頭底部安裝的板式鉆頭改為安裝Φ150三翼合金鉆頭，降低攪拌頭的鉆進(jìn)扭力。

3 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

3.1 施工工藝流程

（1）施工工藝流程。小直徑深層攪拌防滲墻二次成墻改進(jìn)攪拌頭施工技術(shù)的施工工藝流程見圖1。

（2）三頭小直徑深層攪拌二次成墻施工順序。三頭小直徑深層攪拌二次成墻施工順序見圖2。

圖1 三頭小直徑深層攪拌二次成墻施工工藝流程框圖

圖2 三頭小直徑深層攪拌二次成墻法施工順序圖

3.2 施工操作要點(diǎn)

3.2.1 施工準(zhǔn)備階段的主要工作內(nèi)容

施工準(zhǔn)備階段的主要工作內(nèi)容為熟悉設(shè)計(jì)文件和合同文件要求，熟悉施工環(huán)境，進(jìn)行施工圖審查，參加設(shè)計(jì)交底會(huì)議，編制成墻施工方案，建立施工測(cè)量控制網(wǎng)，確定項(xiàng)目劃分方案，進(jìn)行小直徑深層攪拌防滲墻地層復(fù)核勘探和施工臨時(shí)道路及施工排水系統(tǒng)施工，對(duì)施工作業(yè)人員進(jìn)行技術(shù)、質(zhì)量、安全、環(huán)境保護(hù)與文明施工技術(shù)交底，確定小直徑深層攪拌防滲墻的底線高程等。

3.2.2 深層攪拌機(jī)就位、調(diào)平（同時(shí)拌制水泥漿液）

深層攪拌機(jī)就位后，通過調(diào)節(jié)液壓支腿的高度和觀測(cè)機(jī)座上的水平氣泡是否居中及機(jī)架上懸掛的垂球線是否對(duì)準(zhǔn)垂直標(biāo)記線來判斷和調(diào)整深層攪拌機(jī)的水平和機(jī)架垂直度，并用水平尺檢驗(yàn)深層攪拌機(jī)的水平和機(jī)架垂直度。按照設(shè)計(jì)要求和工藝試驗(yàn)確定的水泥漿液水灰比制漿，制備好的水泥漿液不得離析。水泥漿液輸送到拌漿機(jī)存儲(chǔ)時(shí)應(yīng)加篩過濾，同時(shí)做好拌制水泥漿量、拌漿機(jī)存儲(chǔ)時(shí)間等記錄。

3.2.3 深層攪拌機(jī)邊噴漿邊攪拌鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)墻底孔深

深層攪拌機(jī)邊噴漿邊攪拌鉆進(jìn)的操作要求：

（1）開啟灌漿泵送漿，檢查噴漿嘴噴出水泥漿液后，按照設(shè)計(jì)要求和工藝試驗(yàn)確定施工參數(shù)，調(diào)節(jié)好灌漿壓力和水泥漿液液排量，進(jìn)行正常送漿，施工過程中應(yīng)連續(xù)供漿。

（2）啟動(dòng)深層攪拌機(jī)，按工藝試驗(yàn)確定的下沉速度，邊噴漿邊攪拌鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)墻底孔深。

（3）為了保證不偏孔，開始入土鉆進(jìn)時(shí)不宜用高速檔鉆進(jìn)，遇到土層較硬時(shí)，也不宜用高速檔鉆進(jìn)。

（4）在噴漿攪拌鉆進(jìn)過程中，如果遇到孔口不返漿時(shí)，應(yīng)降低下沉鉆進(jìn)速度，直到孔口返漿恢復(fù)正常后，才能按正常的下沉鉆進(jìn)速度；如果遇到孔口返漿過大時(shí)，應(yīng)提高下沉鉆進(jìn)速度或減小送漿量，直到孔口返漿恢復(fù)正常后，才能按正常的下沉鉆進(jìn)速度。

3.2.4 孔底靜噴30s

攪拌鉆頭鉆進(jìn)到設(shè)計(jì)墻底高程后，應(yīng)停止下沉鉆進(jìn)，原地噴漿攪拌30s，直到孔口出現(xiàn)返漿后才能結(jié)束孔底靜噴。

3.2.5 深層攪拌機(jī)邊噴漿邊攪拌提升至導(dǎo)向溝底

（1）孔底靜噴結(jié)束后，攪拌鉆頭自孔底按工藝試驗(yàn)確定的上提速度反轉(zhuǎn)勻速攪拌提升至導(dǎo)向溝底后，停止送漿。

（2）檢查攪拌鉆頭的攪刀是否脫落或攪拌鉆頭是否被軟黏土包裹，發(fā)現(xiàn)問題后要及時(shí)處理。

3.2.6 深層攪拌機(jī)在滑軌上向前縱移225mm

深層攪拌機(jī)噴漿攪拌提升至導(dǎo)向溝底，結(jié)束攪拌鉆頭檢查后，深層攪拌機(jī)在滑軌上向前縱移225mm，對(duì)準(zhǔn)二序樁位。

深層攪拌機(jī)重復(fù)3.2.2～3.2.6動(dòng)作，完成二次單元樁墻施工，即完成一個(gè)單元墻的施工。

深層攪拌機(jī)步履向前縱移1 125mm，循環(huán)重復(fù)3.2.2～3.2.6動(dòng)作，進(jìn)行下一個(gè)單元墻的施工。

4 材料與設(shè)備

小直徑深層攪拌防滲墻二次成墻改進(jìn)攪拌頭施工技術(shù)使用的主要材料、設(shè)備與機(jī)具見表1。

5 質(zhì)量控制

5.1 施工質(zhì)量控制的主要依據(jù)

本工程施工質(zhì)量控制的主要依據(jù)為《深層攪拌法地基處理技術(shù)規(guī)范》DL/T 5425、《水利水電工程施工質(zhì)量檢驗(yàn)與評(píng)定規(guī)程》SL 176、《水利水電工程單元工程施工質(zhì)量驗(yàn)收評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)—地基處理與基礎(chǔ)工程》SL 633、《中小型水利水電工程單元工程施工質(zhì)量驗(yàn)收評(píng)定規(guī)程第3部分：地基處理與基礎(chǔ)工程》DB/T 943.3等標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)量控制要求，施工質(zhì)量保證措施和施工質(zhì)量檢測(cè)計(jì)劃。

表1 主要材料與設(shè)備

5.2 施工質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)

工序質(zhì)量控制重點(diǎn)項(xiàng)目是樁位偏差、樁的垂直度、樁的深度、水泥漿液比重、水泥摻入比、單位面積灌漿量與單元墻灌漿總漿量，工序質(zhì)量控制的關(guān)鍵點(diǎn)是要保證樁位的偏差和深層攪拌機(jī)機(jī)架的垂直度符合工序質(zhì)量要求。工序質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)見表2。

6 效果

江西省鄱陽湖區(qū)二期防洪工程第六個(gè)單項(xiàng)九合聯(lián)圩除險(xiǎn)加固堤身防滲深層攪拌樁水泥土防滲墻工程施工中應(yīng)用的小直徑深層攪拌防滲墻二次成墻改進(jìn)攪拌頭施工技術(shù)，改進(jìn)了攪拌頭的鉆頭與噴漿方式，降低攪拌頭的鉆進(jìn)扭力，使被攪動(dòng)的成墻土料與噴入的水泥漿攪拌更均勻、充分，施工質(zhì)量滿足了設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，施工質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果見表3。該堤身防滲深層攪拌樁水泥土防滲墻工程自完工后投入使用以來，汛期未發(fā)生過堤后滲水現(xiàn)象。

7 結(jié)語

江西省鄱陽湖區(qū)二期防洪工程第六個(gè)單項(xiàng)九合聯(lián)圩除險(xiǎn)加固堤身防滲深層攪拌樁水泥土防滲墻工程施工中應(yīng)用的小直徑深層攪拌防滲墻二次成墻改進(jìn)攪拌頭施工技術(shù)，具有改進(jìn)了攪拌頭的鉆頭與噴漿方式、成墻速度快、單位成墻面積水泥用量較少、對(duì)環(huán)境可能造成污染的風(fēng)險(xiǎn)程度低等特點(diǎn)。

它適用于黏性土、粉土、砂土、淤泥質(zhì)土、淤泥和素填土等土層的堤身及堤基小直徑深層攪拌防滲墻工程施工，雙動(dòng)力滑軌式三頭小直徑深層攪拌樁機(jī)（軸距450mm）二次成墻的最大施工深度可達(dá)到18m，三動(dòng)力滑軌式三頭小直徑深層攪拌樁機(jī)（軸距450mm）二次成墻的最大施工深度可達(dá)到25m，具有較好的推廣應(yīng)用前景。

表2 工序質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)表

表3 深層攪拌樁水泥土防滲墻開挖取芯檢測(cè)成果表