簡介： 深層攪拌水泥防滲墻是長江重要堤防隱蔽工程，荊南長江干堤加固工程中采用的施工方法。主要施工機械設備采用單軸、多軸深層攪拌機。文中介紹先導孔、防滲墻、檢查孔的施工，并就在施工遇到的特殊情況進行了簡要性論述。
關鍵字：長江干堤 防滲墻施工 深層攪拌法

１概述

　　荊南干堤位于湖北省長江中下游荊江河段南岸，上起松滋市查家月堤，下至石首市五馬口，全長１８９．３２ｋｍ，為Ⅱ級堤防工程。是湖北省松滋市、荊州市荊洲區(qū)、公安縣、石首市和湖南省華容縣等部分地區(qū)的重要防洪工程，保護面積２５４６ｋｍ２，保護耕地面積１７３．７８萬畝，保護人口１３６．４萬人。

　　堤身填土主要為粉質壤土、粉質粘土及砂壤土組成，局部夾粉細砂、植物腐根及瓦碎片。堤基主要為第四系全新統(tǒng)沖湖基層（ａ１－１Ｑ４）組成。

　　荊南長江干堤水陸交通十分發(fā)達。干堤外的長江為較好的水路交通，上溯重慶、宜昌，下通湖南岳陽、武漢、黃石，干堤沿線均有可利用的碼頭。２０７國道與干堤的距離一般在１ｋｍ左右，有便道相通，可行駛５ｔ載重車。

２防滲墻施工

２．１先導孔施工

　　按照設計要求，在沿防滲墻軸線每間距５０ｍ布設一個先導孔。先導孔施工采用巖芯鉆鉆機。為保證芯樣的連續(xù)和完整，取芯時必須用套筒取樣法。造孔取出的芯樣放置在巖芯箱中，并進行照相和地質編錄。經核對無誤后，留取分界線（不透水層）以上５０ｃｍ至孔底的芯樣，其余可以棄掉。

　　為了處理先導孔施工中無法避免的孔斜等因素造成的工程隱患，對先導孔必須進行封孔處理。并針對不同的情況制定了相應的處理方法：

　�。ǎ保┎辉诜罎B墻軸線上的先導孔回填材料及數量，（見表１）�；靥钍褂谜惩恋暮�量大于３０％，塑性指數大于１７，并將粘土加工成２．０～２．５ｃｍ的土球（干容重滿足１．４ｔ/ｍ３）。

　　采用沖擊法回填�；靥钋皯�清孔至孔底（遇到塌孔的情況下，可用套管護壁），按表１中的數量投入泥球后用擊實法分層進行沖擊，使其壓實為０．３ｍ�；靥钪校�當發(fā)現孔內又變成泥漿而影響封孔進度和質量時，需重新進行清孔、再封。

　　（２）在防滲墻軸線上的先導孔施工前４ｈ內用水泥漿（水灰比０．６∶１）先封孔。封孔前，清孔至孔底，將膠管下入孔底，待孔口返漿時，邊抽管邊送漿；封孔后即進行深攪樁的施工。如先導孔的深度深于防滲墻，必須把深攪樁加深到先導孔的孔深。

　　根據先導孔的地質情況首先確定砂層、相對不透水層的高程，然后根據相對不透水層土體的性質確定墻體深度（在粘土中深入１．５ｍ，在粉砂質壤土中深入２．０ｍ）。如果相鄰兩個先導孔的相對不透水層高程突變較大，則應在兩孔之間加密１～２孔，以便更準確地確定最終墻深。全過程由現場監(jiān)理工程師監(jiān)督執(zhí)行，以施工記錄資料為依據驗收。

２．２防滲墻的施工

　　深層攪拌水泥土防滲墻采用單軸、多軸深攪樁機施工。其原理是用深攪樁機鉆孔至預定深度，向孔中注入水泥漿液，用螺旋型鉆頭進行攪拌，盡量使土體和水泥漿強制拌合均勻而凝結，形成水泥土柱，互相搭接成墻，起到防滲作用。

　　荊南長江干堤施工中主要采用的設備為ＰＨ／５Ｆ雙動力三軸深層攪拌樁機，樁機主要由液壓步履底架、井架和導向架、鉆機轉動系統(tǒng)、鉆具、液壓系統(tǒng)、噴漿系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)及計算機監(jiān)控系統(tǒng)等部分組成。

主要技術參數如下：

攪拌葉片外徑：�迹玻玻啊��迹叮埃埃恚�

成樁直徑：３×（�迹玻玻啊��迹叮埃埃�ｍｍ

成墻厚度：１９０～４０３ｍｍ

最大加固深度：２２．５ｍ

攪拌軸轉速：正（１０、１６、２９、４７、７２）ｒ/ｍｉｎ

反（１１、１９、３４、５５、８５）ｒ/ｍｉｎ

最大扭距：４３×２ｋＮ·ｍ

提升速度：正０．１１６～１．４７ｍ/ｍｉｎ

反０．１３７～１．７６ｍ/ｍｉｎ

縱向單步行程：１．２ｍ

橫向單步行程：０．５ｍ

主電機功率：４５×２ｋＷ

油泵電機功率：５ｋＷ

空壓電機功率；２×３ｋＷ

生產率：１５～２５ｍ２/臺時

２．２．１開工前的質量控制

　　根據規(guī)范規(guī)定進場水泥每２００ｔ抽檢一次，檢驗結果合格后方可使用；每４００ｔ由監(jiān)理中心送檢一次。水泥漿液比重確定為１．５，要求防滲墻的水泥摻入量為１５％。根據水泥漿液比重，以及樁機的提升速度（為了防滲墻攪拌均勻，提升速度不超過１ｍ/ｍｉｎ），計算出每分鐘注入量。

　　水泥漿液存放有效時間應符合下列規(guī)定：

（１）當氣溫在１０℃以上時，不宜超過３ｈ。

（２）當氣溫在１０℃以下時，不宜超過５ｈ。

（３）當漿液存放時間超過有效時間時，應按廢漿處理。

（４）漿液存放時應控制漿體溫度在５～４０℃范圍內。如超出上述規(guī)定應廢棄。

２．２．２開工準備

　　根據先導孔孔位平順連接確定出防滲墻軸線，并進行現場放樣。根據先導孔的終孔鑒定結果確定出防滲墻墻體的深度。

　　根據地質條件以及有關施工技術要求，在監(jiān)理的指示下對攪拌、噴漿的有關參數、材料、設備性能及施工工藝措施作驗證性試驗。

２．３施工過程的質量控制

　　施工主要采用的機械為雙動力三頭深層攪拌樁機及單頭深層攪拌樁機。用ＺＪ４００型及１５００轉高速攪拌機拌制水泥漿（漿液比重為１．５ｇ/ｃｍ３），用ＨＢ６／３型灰漿泵供漿。

　　施工工藝及施工步驟如下：

　　配制水泥漿→樁機就位→對中、調平→噴漿攪拌下沉→噴漿攪拌提升→復攪→清洗管路→（下一循環(huán)）。

２．３．１雙動力三頭深層攪拌樁機的施工方法

　�。ǎ保�攪拌樁機按防滲墻軸線定位，依據樁機上的連通管調平機座，偏斜率應小于５‰。樁位對中偏差不大于５０ｍｍ。

　�。ǎ玻┌惭b水泥漿液制備系統(tǒng)，水泥漿液嚴格過濾，在灰漿攪拌機和集料斗前各設一過濾網。

　�。ǎ常┕芫�連接：用壓力膠管連接灰漿泵出口與深層攪拌機的送漿管進口。

　�。ǎ矗┰囘\轉。調整攪拌速度，不得超過設計規(guī)定值的１０％；調整提升速度，一般控制在１ｍ/ｍｉｎ左右；送漿管路和供水管路通暢；各種儀表應能正確顯示，檢測數據準確。

　　（５）噴漿攪拌下沉。先啟動漿泵至鉆頭出漿，再啟動主機，使其正向轉動，并選鉆頭向下推進擋，直至設計深度。

　�。ǎ叮﹪姖{攪拌提升。當鉆進至設計深度時，停鉆灌注水泥漿３０ｓ，直至孔口返漿，反向旋轉提升鉆桿，繼續(xù)注漿，保持孔口微微返漿。當攪拌頭提至設計樁頂時，停止提升，攪拌、噴漿數秒，以保證樁頭均勻密實。

　　（７）復攪。攪拌、噴漿數秒后攪拌頭正向轉動向下推進至設計深度，再反向轉動提至樁頂。此時灌注水泥漿量適當控制（以不堵塞管路為準）。

　�。ǎ福┣逑垂苈贰Ｏ蚣�料斗中注入清水，開啟灰漿泵清洗管路中殘留的水泥漿，直到攪拌頭出漿孔噴出清水，并用人工清除粘附在攪拌頭上的軟土。然后，移機進行下一個樁的施工，見圖１。

圖１水泥土防滲墻孔位、樁距布置示意圖（多頭二次成墻）

２．３．２單頭深層攪拌樁機施工方法

　　單頭機與多頭機施工步驟一樣，樁機成墻時，單頭機比多頭機多一個循環(huán)，而且不分序。每次移機４４．４ｃｍ，最終成墻厚３２．５ｃｍ（見圖２）。

圖２水泥土防滲墻孔位、樁距布置示意圖（單頭機）

２．４防滲墻頂部處理

　　樁頭處理時結合樁頂檢查一并進行，在回填前查明有無漏樁，搭接厚度是否滿足設計要求等情況，如有應進行補樁處理。防滲墻樁頭頂部應于挖除并回填。有條件的采用粘土或粉質粘土回填，也可以用原堤身開挖土回填，但應除掉碎石和雜物�；靥蠲軐嵍炔恍∮冢埃�９２。

３質量檢查

　　墻體施工２８ｄ后，通過鉆檢查孔取芯、開挖坑槽檢驗水泥土的物理力學性質，并進行墻體的完整性評價。檢查孔沿軸線每１００ｍ布設１個孔；開挖坑槽沿軸線每１０００ｍ布設１個坑槽。

３．１檢查孔鉆孔

　　使用回轉式巖芯鉆機鉆孔，孔位偏差不大于±１ｃｍ，全孔巖芯采取率不小于９５％，巖芯編號裝箱。每個鉆孔取３組試樣，試樣位置在墻體均勻布置，試樣項目為６０％的樣品做抗壓強度、彈模實驗，４０％的樣品做滲透系數、允許比降試驗。取樣采用貫入式活塞取土器，如貫入困難時，采用雙管單動回轉取土器。最后用水泥漿液封孔。

３．２特殊情況的處理

　　機械設備出現故障停機超過２４ｈ，搭接按圖３所示施工。

（1）地下遇見孤石（淺層的可挖出）或掉鉆頭等，可按圖４所示施工。

（2）避開電桿、民房，轉彎搭接等，按圖４所示施工。

（3）檢查中發(fā)現搭接厚度不足時，按圖５所示補充處理。

圖３水泥土防滲墻塔接示意圖（停機超過２４ｈ）

圖４水泥土防滲墻塔接示意圖（３ｃｍ以下有孤石等障礙物）

圖５水泥土防滲墻塔接示意圖（塔接厚度不夠）

圖６水泥土防滲墻塔接示意圖（漏樁）

　�。�4）檢查中發(fā)現漏樁時，按圖６所示施工補樁處理。

　�。�5）施工中設備需要檢修時，先預留榫頭（注水空鉆），檢修完后繼續(xù)沿榫頭施工即可。

４深層攪拌法防滲墻的適用范圍與技術特點

４．１深層攪拌法防滲墻的適用范圍

　　荊南長江干堤防滲工程中成功的運用深攪法施工防滲墻表明，深攪法在軟土基礎加固和防滲處理中具有較強的適用性，處理后其承載能力和防滲性能可以滿足常規(guī)要求。在當前的施工條件下，考慮經濟、質量的保證，其適用范圍應為松散砂土，粉砂土、粉質粘土及含少量礫石的土層，甚至有土體架空或洞穴也可施工。但在砂礫石層、有機質含量較高的淤泥土及含水量較少粘土層中慎用。

４．２深層攪拌法防滲墻的技術特點

　�。ǎ保┦┕すばЦ撸菏┕すば�平均可達１３．２ｍ２燉臺時，是各種防滲技術造墻較快的一種方法。

　　（２）成墻造價低：成墻造價是高噴的１燉５，是混凝土防滲墻的１燉３。

　　（３）施工工藝簡單：不需開槽，無塌孔、護壁、回填、夯實等問題，更重要的是不破壞堤壩。

　�。ǎ矗┏蓧πЧ�好：墻體厚度均勻連續(xù)，接頭少，墻體厚度滿足防滲要求（樁機機頭直徑為４００～５００ｍｍ），墻體深度可達２２ｍ。

　�。ǎ担�無污染、噪音低等，在城鎮(zhèn)居民較集中的工業(yè)與民用建筑地基加固工程中采用此方法可取得很好的效果。

５結語

　　荊南長江干堤防滲工程，自２０００年２月中旬開工，至２０００年５月底竣工，歷時３個多月。共完成防滲墻軸線長度４１．９８２ｋｍ，５２７７４６萬ｍ２。工程已安全運行至今，并經過了２０００年長江汛期的考驗。經過水利部質量監(jiān)督總站長江流域分站對此工程的驗收、鑒定一致認為：該技術方案構思新穎、技術路線正確，達到了國內領先水平。該技術適應我國大規(guī)模加強江河堤防防滲的形勢要求，極具推廣價值。