摘要：對(duì)于中粗砂層較厚的多軸深層攪拌防滲墻施工,，通過改進(jìn)鉆頭，采用中間鉆頭噴氣工藝施工工藝，能有效地提高施工效率,。以潮州供水樞紐工程上埔堤防滲墻施工為例，介紹多軸深層攪拌在厚中粗砂層中的施工工藝及質(zhì)量控制,。

　　關(guān)鍵詞：多軸深層攪拌防滲墻,；厚中粗砂層；中間鉆頭噴氣,；質(zhì)量控制

　　1,、工程基本情況及地質(zhì)條件

　　上埔堤是潮州供水樞紐重要擋水建筑物之一，潮州供水樞紐為Ⅰ等工程,，其主要建筑物級(jí)別為2級(jí),。庫區(qū)的上埔堤為Ⅰ級(jí)堤防，其堤頂高程13.4～14.8m,，堤頂寬度3～6m,。

　　上埔堤堤基地質(zhì)情況，從堤頂向下依次為人工填土層,、粉質(zhì)粘土層,、中粗砂層、淤質(zhì)粘土層,、淤質(zhì)細(xì)砂層,，地下水位高程4m左右。地質(zhì)條件如表1所示,。

　　表1上埔堤堤基地質(zhì)條件

編號(hào)　　　　名稱 　　　　　　平均厚度（m） 　　　滲透系數(shù)（cm/s）　1 　　　　　　人工填土 　　　　　5.89 　　　　　　　5×10-3～3.12×10-3
2 　　　　　　粉質(zhì)粘土 　　　　　3.27 　　　　　　　　　6.75×10-6
3 　　　　　　中粗砂 　　　　　　9.36 　　　　　　9.80×10-2～5.13×10-2
4 　　　　　　淤質(zhì)粘土 　　　　　9.21 　　　　　　　　　4.02×10-7　

　　　　2,、防滲墻設(shè)計(jì)要求

　　設(shè)計(jì)采用多軸深層攪拌防滲墻技術(shù)進(jìn)行處理，它能夠完全封閉透水層的滲透通道,，從根本上解決滲透變形問題,。表1可以看出，堤基埋藏有兩層透水層：即1人工填土層和3中粗砂層,。要達(dá)到理想的滲控效果,，防滲墻必須穿過中粗砂層深入淤質(zhì)粘土層2m.防滲墻墻體有效厚度不小于200mm，墻深范圍為16.6～19.6m,。對(duì)墻體的主要技術(shù)要求如下：

　?。?）摻入的水泥用量，外加劑用量,，水灰比需由材料實(shí)驗(yàn)室根據(jù)防滲和強(qiáng)度要求試驗(yàn)確定配合比,；

　?。?）墻體的垂直度誤差不大于0.4%；

　?。?）墻頂中心線允許誤差為±30mm,；

　　（4）墻深偏差不大于200mm,；

　?。?）墻體的滲透系數(shù)應(yīng)小于A×10-6cm/s（1＜A＜10），墻體90d齡期的單軸無側(cè)限抗壓強(qiáng)度抗壓強(qiáng)度應(yīng)不小于0.5MPa,；

　　3,、改進(jìn)方法及參數(shù)確定

　　該工程采用一臺(tái)SP-5H型多動(dòng)力三頭深層攪拌樁機(jī)施工，最大成墻深度21m,，鉆頭中心距325mm,，鉆頭直徑380mm，鉆頭間帶有剛性連鎖裝置,，施工中一次成墻,。通過進(jìn)行試驗(yàn)樁施工，最終確定合理的施工方法和施工參數(shù),。

　　3.1施工工藝改進(jìn)

　　本工程地層以砂層為主,，厚度大，如果采用傳統(tǒng)的“預(yù)攪下沉,、噴漿攪拌提升,、停漿復(fù)攪下沉、再噴漿攪拌提升”的施工工藝,，將導(dǎo)致在第二次噴漿過程中,，樁管被砂層埋住而無法撥出。為了有效地解決此問題,，經(jīng)過研究,，結(jié)合地層情況，并根據(jù)試成樁的取芯效果,，將其施工工藝改為“兩攪兩噴”工藝[1]，即噴漿攪拌下沉,、噴漿攪拌提升的施工工藝,。

　　3.2水灰比的確定

　　合理選擇水灰比，先決條件是使水泥土在攪拌過程中必須呈流態(tài),；結(jié)合本工程地質(zhì)情況及施工工藝,，漿太稠不利于鉆進(jìn)，容易堵賽管道,。因此必須選擇合適的水灰比,；從土體吃漿情況分析,，土體有空隙率，水灰比過大,，則填充空隙的水泥用量就越少,，水泥土性能指標(biāo)則難以保證，水灰比過小則不經(jīng)濟(jì),；從水位情況分析,，水位以下的墻體若水灰比過小漿液被稀釋，成墻質(zhì)量無法保證,。參考其它工程經(jīng)驗(yàn),，施工中多取水灰比為：1.0～2.0，采用12%的水泥摻入量,。該工程對(duì)1.0的水灰比作三組成墻單元約10m長的試驗(yàn)墻,。7天后開挖檢查，開挖長10m,，深3.5m,，寬2m，并去掉樁頭50cm.經(jīng)檢查,，水灰比為1.0的成墻單元成墻效果較好,。樁間搭接良好，墻體完整,，輪廓清晰,，墻體密實(shí)性好，從墻體剖面來看,，最小墻厚達(dá)22cm,，樁間最小搭接厚度64mm，從墻體側(cè)面輪廓用吊錘測試垂直度均小于0.4%,，孔口有少量返漿,，因此水灰比為1.0可滿足施工要求。

　　3.3改進(jìn)鉆頭

　　施工時(shí),，當(dāng)鉆進(jìn)深度達(dá)到9m后,，產(chǎn)生孔斜并頻繁出現(xiàn)鉆進(jìn)時(shí)噴漿孔堵孔現(xiàn)象，且提升鉆桿困難,，造成深攪機(jī)電動(dòng)機(jī)工作電流過大,，存在電動(dòng)機(jī)燒毀的危險(xiǎn)，并多次出現(xiàn)埋管現(xiàn)象,，嚴(yán)重影響施工進(jìn)度,。鉆頭提起后，檢查噴漿管，發(fā)現(xiàn)噴漿管中的水泥土漿中夾雜大量砂粒,。分析原因,，鉆桿鉆進(jìn)深度達(dá)9m后，進(jìn)入中粗砂層,，采用正常攪拌轉(zhuǎn)速,、提升速度難以使?jié){液得到充分?jǐn)嚢瑁卓诘膰姖{壓力小于水泥土漿產(chǎn)生的壓力,，導(dǎo)致大量砂粒進(jìn)入噴漿孔,，從而導(dǎo)致噴漿孔堵塞，如單一的增大輸漿壓力必然造成返漿過量,，材料浪費(fèi),。不均勻的含砂水泥土漿造成鉆桿提升時(shí)阻力較大，使鉆桿提升困難,。針對(duì)這一問題,，經(jīng)過多次試驗(yàn)，訂出如下改進(jìn)措施：

　　將雙層4葉片改為三層6葉片,，在底層十字葉片下方焊接切削片,，寬6cm，長6cm,，與刀片成向下30o夾角,，以提高切削和攪拌效率并起到定向作用，剛進(jìn)入砂層時(shí),，降低鉆進(jìn)速度,，從而避免孔斜；將噴漿孔直徑由1cm改小為0.6cm以提高噴漿孔口處的出漿流速,，減少堵孔幾率,。鉆頭改進(jìn)示意圖如圖1.

　　3.4采用中間鉆頭噴氣工藝

　　采用兩側(cè)鉆頭噴漿，中間鉆頭噴氣工藝施工,。從水泥土攪拌樁的成樁機(jī)理來看,，水泥漿與土體的攪拌越均勻，土體顆粒粉碎越小,，水泥漿分布到土體中就越均勻,，則水泥土結(jié)構(gòu)離散性就越小，其總體強(qiáng)度就越高[2][3]選自.投標(biāo)書代寫網(wǎng) yipai178.com,，而砂本身具有攪動(dòng)松散的特性,，采用兩側(cè)鉆頭噴漿配合中間鉆頭噴氣工藝，可以大大減少埋管的幾率,。因?yàn)樯皩泳哂袛噭?dòng)松散，同時(shí)又具有快密實(shí)等特點(diǎn)，在下攪過程中進(jìn)行噴漿,、噴氣,，砂顆粒間能快速充滿漿液，減緩砂密實(shí),，并嚴(yán)格控制下沉和提升的速度,，砂顆粒與水泥漿液的強(qiáng)制攪拌得到充分拌和，提高了拌和物的流動(dòng)性,，減少堵管,、埋管的可能性。該工程現(xiàn)場采用AW9008型空壓機(jī)供氣,，從施工情況來看,，如氣壓太低，無法達(dá)到預(yù)防噴漿口堵塞的效果,，如氣壓太高,，則返漿量過大。通過現(xiàn)場試驗(yàn),，最終確定氣壓為0.4～0.7MPa,，大大提高了深攪機(jī)在中粗砂層的施工效率。

　　3.5其它參數(shù)的確定

　　圖1鉆頭改進(jìn)示意圖

　　根據(jù)試驗(yàn)樁施工情況分析,，決定采用水灰比為1：1,、兩攪兩噴、中間鉆頭噴氣,，一次成墻的方案施工,。具體施工工藝參數(shù)如下：

　　鉆頭直徑：380mm

　　水泥摻入比：12%

　　單元成墻長度：970mm

　　單元樁攪拌面積：0.326m2

　　鉆進(jìn)速度：0.5～0.6m/min

　　提升速度：0.6～0.8m/min

　　轉(zhuǎn)速：47～55r/min

　　漿液比重：1.51g/cm3

　　每米樁水泥用量：70.4kg

　　每根管0.25米漿量：下沉80%8L，上提20%2L

　　4,、施工中的質(zhì)量控制

　　4.1樁位

　　防滲墻施工前,，按照圖紙的墻體中心線進(jìn)行放樣定位，其中心線允許誤差度不得大于±3cm,。施工中,，從起始樁號(hào)開始，沿前進(jìn)方向每50m拉線放樣一次,。用拉線標(biāo)定施工方向,，并用定位標(biāo)尺標(biāo)定樁位。

　　4.2鉆孔垂直度

　　下鉆前檢查主機(jī)上的水平控制裝置并確保主機(jī)機(jī)架處于鉛垂?fàn)顟B(tài),。施工中,，重點(diǎn)檢查主機(jī)支腿是否存在下陷或油缸泄壓現(xiàn)象，若有此現(xiàn)象,，應(yīng)及時(shí)通過四個(gè)支腿油缸調(diào)平,。

　　4.3漿液參數(shù)及輸漿

　　水泥漿液嚴(yán)格按照規(guī)定的配合比1：1制作，用比重計(jì)測量控制漿液的質(zhì)量，漿液比重控制在1.49～1.53g/cm3范圍內(nèi),。

　　根據(jù)地層吃漿變化調(diào)整輸漿量和中間鉆頭氣壓,，總輸漿量不小于設(shè)計(jì)要求。根據(jù)采用的水灰比及每米所需水泥漿量,，計(jì)算出每0.25m所用水泥漿量作供漿參考,，采用電腦記錄儀控制，記錄并及時(shí)打印出其升降每0.25m用漿量,。輸漿保持一定的壓力,，但不宜過大，輸漿壓力控制在0.4～0.8MPa,。

　　4.4提升和鉆進(jìn)

　　為保證漿液攪拌均勻,，嚴(yán)格按照施工工藝參數(shù)控制鉆進(jìn)、提升速度,，并與攪拌軸轉(zhuǎn)速相協(xié)調(diào),。對(duì)于設(shè)計(jì)墻底高程以上2～3m范圍內(nèi)或掘進(jìn)達(dá)設(shè)計(jì)深度延續(xù)噴漿10秒左右，重復(fù)提升1～2次,。

　　4.5墻體深度

　　在樁架導(dǎo)柱上劃分標(biāo)尺來測量鉆進(jìn)深度,，鉆進(jìn)深度不小于實(shí)際地面高程與設(shè)計(jì)墻體底部高程之差。

　　5,、質(zhì)量檢測

　　質(zhì)量檢測采取開挖外觀檢查,、取樣室內(nèi)實(shí)驗(yàn)等手段。

　　5.1開挖外觀檢測

　　按平均每250m一段,，每段均在施工結(jié)束15天后開挖檢查,，開挖長度約10m，開挖深度最深達(dá)3.5m,，寬度2m.經(jīng)檢測,，防滲墻體攪拌基本均勻，成墻厚度最小23cm,，最大26cm,；防滲墻體連續(xù)均勻，整體性好,，樁間搭接良好,，未發(fā)現(xiàn)開叉現(xiàn)象，樁輪廓垂直度在0.4%以內(nèi),，上部和下部搭接基本一致,，搭接處最小厚度為62mm（理論厚度58mm）。

　　5.2室內(nèi)試驗(yàn)

　　對(duì)上埔堤深層攪拌防滲墻抽芯檢測了五個(gè)部位,，共抽芯6孔,，總進(jìn)尺196.1m,；取有深攪防滲墻滲透試驗(yàn)樣品12組（72件），深攪防滲墻抗壓試驗(yàn)樣品12組（36件）,。具體試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表2,，表3[4].從試驗(yàn)結(jié)果來看,，深攪防滲墻滲透系數(shù)小于A×10-6cm/s（1＜A＜10）,，深攪防滲墻抗壓強(qiáng)度離散性較大，但均大于0.5MPa,，均滿足設(shè)計(jì)要求,。

　　表2上埔堤深攪防滲墻芯樣室內(nèi)滲透試驗(yàn)數(shù)據(jù)匯總表

抽芯孔編號(hào)　取樣深度（m）　芯樣編組　滲透系數(shù)單個(gè)值（×10-8 cm/s）　滲透系數(shù)代表值
（×10-8 cm/s）　1-0　3.0～4.15　1　4.04　4.00　2.68　2.32　4.00　4.13　3.53　6.8～8.0　2　73.82　54.23　46.07　25.32　49.02　40.85　48.22　2-0　12.1～13.5　1　52.37　2.07　1.77　1.80　1.58　1.47　10.18　3-0　1.35～2.5　1　78.56　14.15　2.68　11.50　2.10　3.32　18.72　5.3～6.55　2　30.64　3.67　3.14　17.51　13.62　3.95　12.12　10.95～12.15　3　5.37　5.45　5.21　5.11　2.07　1.92　4.19　4-0　0.5～1.6　1　13.62　105.65　122.55　10.21　14.15　26.30　48.75　4.2～5.4　2　61.27　105.65　46.07　36.69　122.55　91.45　77.28　10.2～11.4　3　1.72　2.07　1.58　1.55　1.92　1.77　1.77　5-0　1.0～3.0　1　2.74　2.19　2.85　3.22　10.18　122.55　23.96　6-0　1.8～3.4　1　3.95　2.39　30.64　4.08　3.55　30.64　12.54　4.0～6.5　2　40.85　16.00　14.15　46.07　2.64　2.04　20.29　

表3 上埔堤深攪防滲墻芯樣室內(nèi)抗壓試驗(yàn)數(shù)據(jù)匯總表

抽芯孔編號(hào)　取樣深度（m）　芯樣編組　抗壓強(qiáng)度換算單個(gè)值（MPa）　強(qiáng)度代表值（MPa）　1-0　2.0～3.0　1　3.97　3.97　4.02　3.93　6.0～6.6　2　0.52　0.63　0.57　0.57　2-0　11.5～12.1　1　2.88　5.22　7.51　5.20　3-0　2.5～3.1　1　1.09　1.75　2.81　1.88　6.6～7.2　2　2.53　2.40　2.88　2.60　12.15～12.7　3　9.35　6.53　7.69　7.86　4-0　1.6～2.1　1　3.81　2.74　1.92　2.82　5.6～6.1　2　1.62　1.40　1.36　1.46　11.4～11.9　3　7.85　10.10　7.53　8.49　5-0　0.6～1.0　1　2.01　2.00　2.80　2.27　6-0　1.3～1.8　1　2.93　3.49　3.28　3.23　3.4～4.0　2　1.88　0.73　0.96　1.19　

　　6、結(jié)語

　　在粗砂層較厚的地質(zhì)條件下進(jìn)行深攪施工,，采用中間鉆頭噴氣施工工藝,，通過調(diào)整噴氣的壓力，能改變施工時(shí)含砂水泥土漿液的流動(dòng)性,。如能根據(jù)地層吃漿變化,，調(diào)整噴氣壓力和輸漿量能經(jīng)濟(jì)有效地填充地下孔隙。具體做法是：當(dāng)吃漿量較大時(shí),，噴氣壓力調(diào)小,，輸漿量增大；當(dāng)吃漿量較小時(shí),，噴氣壓力調(diào)大,，輸漿量減小。在實(shí)踐中,，通過改進(jìn)傳統(tǒng)的深層攪拌樁施工工藝和鉆頭結(jié)構(gòu)以及采用中間鉆頭噴氣的施工方法,，成功地應(yīng)用于厚中粗砂層中施工，較好地解決了厚中粗砂層中提升困難和埋管等問題,，提高了施工效率,，保證了樁體均勻性和連續(xù)性，樁身強(qiáng)度,，滲透系數(shù)等參數(shù)均能滿足設(shè)計(jì)要求,。

>厚中粗砂層中多軸深層攪拌防滲墻的施工