荊南長江干堤防滲墻施工

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　　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(hù)面積2546ｋｍ2，保護(hù)耕地面積173.78萬畝，保護(hù)人口136.4萬人。

　　堤身填土主要為粉質(zhì)壤土、粉質(zhì)粘土及砂壤土組成，局部夾粉細(xì)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(dá)。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(dǎo)孔施工

　　按照設(shè)計要求，在沿防滲墻軸線每間距50ｍ布設(shè)一個先導(dǎo)孔。先導(dǎo)孔施工采用巖芯鉆鉆機(jī)。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(jìn)行照相和地質(zhì)編錄。經(jīng)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(dǎo)孔施工中無法避免的孔斜等因素造成的工程隱患，對先導(dǎo)孔必須進(jìn)行封孔處理。并針對不同的情況制定了相應(yīng)的處理方法：

　　（1）不在防滲墻軸線上的先導(dǎo)孔回填材料及數(shù)量，（見表1）?；靥钍褂谜惩恋暮看笥?0％，塑性指數(shù)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?yīng)清孔至孔底（遇到塌孔的情況下，可用套管護(hù)壁），按表1中的數(shù)量投入泥球后用擊實法分層進(jìn)行沖擊，使其壓實為0.3ｍ?；靥钪?，當(dāng)發(fā)現(xiàn)孔內(nèi)又變成泥漿而影響封孔進(jìn)度和質(zhì)量時，需重新進(jìn)行清孔、再封。

　　（2）在防滲墻軸線上的先導(dǎo)孔施工前4ｈ內(nèi)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(jìn)行深攪樁的施工。如先導(dǎo)孔的深度深于防滲墻，必須把深攪樁加深到先導(dǎo)孔的孔深。

　　根據(jù)先導(dǎo)孔的地質(zhì)情況首先確定砂層、相對不透水層的高程，然后根據(jù)相對不透水層土體的性質(zhì)確定墻體深度（在粘土中深入1.5ｍ，在粉砂質(zhì)壤土中深入2.0ｍ）。如果相鄰兩個先導(dǎo)孔的相對不透水層高程突變較大，則應(yīng)在兩孔之間加密1～2孔，以便更準(zhǔn)確地確定最終墻深。全過程由現(xiàn)場監(jiān)理工程師監(jiān)督執(zhí)行，以施工記錄資料為依據(jù)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(jī)施工。其原理是用深攪樁機(jī)鉆孔至預(yù)定深度，向孔中注入水泥漿液，用螺旋型鉆頭進(jìn)行攪拌，盡量使土體和水泥漿強(qiáng)制拌合均勻而凝結(jié)，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(shè)備為ＰＨ／5Ｆ雙動力三軸深層攪拌樁機(jī)，樁機(jī)主要由液壓步履底架、井架和導(dǎo)向架、鉆機(jī)轉(zhuǎn)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(jī)監(jiān)控系統(tǒng)等部分組成。

　　主要技術(shù)參數(shù)如下：

　　攪拌葉片外徑：220～600ｍｍ

　　成樁直徑：3×（220～600）ｍｍ

　　成墻厚度：190～403ｍｍ

　　最大加固深度：22.5ｍ

　　攪拌軸轉(zhuǎn)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(jī)功率：45×2ｋＷ

　　油泵電機(jī)功率：5ｋＷ

　　空壓電機(jī)功率；2×3ｋＷ

　　生產(chǎn)率：15～25ｍ2/臺時

　　2.2.1開工前的質(zhì)量控制

　　根據(jù)規(guī)范規(guī)定進(jìn)場水泥每200ｔ抽檢一次，檢驗結(jié)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(jù)水泥漿液比重，以及樁機(jī)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(yīng)符合下列規(guī)定：

　?。?）當(dāng)氣溫在10℃以上時，不宜超過3ｈ。

　?。?）當(dāng)氣溫在10℃以下時，不宜超過5ｈ。

　?。?）當(dāng)漿液存放時間超過有效時間時，應(yīng)按廢漿處理。

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

　　2.2.2開工準(zhǔn)備

　　根據(jù)先導(dǎo)孔孔位平順連接確定出防滲墻軸線，并進(jìn)行現(xiàn)場放樣。根據(jù)先導(dǎo)孔的終孔鑒定結(jié)果確定出防滲墻墻體的深度。

　　根據(jù)地質(zhì)條件以及有關(guān)施工技術(shù)要求，在監(jiān)理的指示下對攪拌、噴漿的有關(guān)參數(shù)、材料、設(shè)備性能及施工工藝措施作驗證性試驗。

　　2.3施工過程的質(zhì)量控制

　　施工主要采用的機(jī)械為雙動力三頭深層攪拌樁機(jī)及單頭深層攪拌樁機(jī)。用ＺＪ400型及1500轉(zhuǎn)高速攪拌機(jī)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(jī)就位→對中、調(diào)平→噴漿攪拌下沉→噴漿攪拌提升→復(fù)攪→清洗管路→（下一循環(huán)）。

　　2.3.1雙動力三頭深層攪拌樁機(jī)的施工方法

　?。?）攪拌樁機(jī)按防滲墻軸線定位，依據(jù)樁機(jī)上的連通管調(diào)平機(jī)座，偏斜率應(yīng)小于5‰。樁位對中偏差不大于50ｍｍ。

　?。?）安裝水泥漿液制備系統(tǒng)，水泥漿液嚴(yán)格過濾，在灰漿攪拌機(jī)和集料斗前各設(shè)一過濾網(wǎng)。

　?。?）管線連接：用壓力膠管連接灰漿泵出口與深層攪拌機(jī)的送漿管進(jìn)口。

　?。?）試運(yùn)轉(zhuǎn)。調(diào)整攪拌速度，不得超過設(shè)計規(guī)定值的10％；調(diào)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(yīng)能正確顯示，檢測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。

　?。?）噴漿攪拌下沉。先啟動漿泵至鉆頭出漿，再啟動主機(jī)，使其正向轉(zhuǎn)動，并選鉆頭向下推進(jìn)擋，直至設(shè)計深度。

　?。?）噴漿攪拌提升。當(dāng)鉆進(jìn)至設(shè)計深度時，停鉆灌注水泥漿30ｓ，直至孔口返漿，反向旋轉(zhuǎn)提升鉆桿，繼續(xù)注漿，保持孔口微微返漿。當(dāng)攪拌頭提至設(shè)計樁頂時，停止提升，攪拌、噴漿數(shù)秒，以保證樁頭均勻密實。

　　（7）復(fù)攪。攪拌、噴漿數(shù)秒后攪拌頭正向轉(zhuǎn)動向下推進(jìn)至設(shè)計深度，再反向轉(zhuǎn)動提至樁頂。此時灌注水泥漿量適當(dāng)控制（以不堵塞管路為準(zhǔn)）。

　　（8）清洗管路。向集料斗中注入清水，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(jī)進(jìn)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(jī)施工方法

　　單頭機(jī)與多頭機(jī)施工步驟一樣，樁機(jī)成墻時，單頭機(jī)比多頭機(jī)多一個循環(huán)，而且不分序。每次移機(jī)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(jī)）

　　2.4防滲墻頂部處理

　　樁頭處理時結(jié)合樁頂檢查一并進(jìn)行，在回填前查明有無漏樁，搭接厚度是否滿足設(shè)計要求等情況，如有應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)樁處理。防滲墻樁頭頂部應(yīng)于挖除并回填。有條件的采用粘土或粉質(zhì)粘土回填，也可以用原堤身開挖土回填，但應(yīng)除掉碎石和雜物?；靥蠲軐嵍炔恍∮?.92。

　　3質(zhì)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(xué)性質(zhì)，并進(jìn)行墻體的完整性評價。檢查孔沿軸線每100ｍ布設(shè)1個孔；開挖坑槽沿軸線每1000ｍ布設(shè)1個坑槽。

　　3.1檢查孔鉆孔

　　使用回轉(zhuǎn)式巖芯鉆機(jī)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(qiáng)度、彈模實驗，40％的樣品做滲透系數(shù)、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(zhuǎn)取土器。最后用水泥漿液封孔。

　　3.2特殊情況的處理

　　機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)故障停機(jī)超過24ｈ，搭接按圖3所示施工。

　?。?）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。

　?。?）避開電桿、民房，轉(zhuǎn)彎搭接等，按圖4所示施工。

　　（3）檢查中發(fā)現(xiàn)搭接厚度不足時，按圖5所示補(bǔ)充處理。

　　圖3水泥土防滲墻塔接示意圖（停機(jī)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(xiàn)漏樁時，按圖6所示施工補(bǔ)樁處理。

　　（5）施工中設(shè)備需要檢修時，先預(yù)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(shù)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(yùn)用深攪法施工防滲墻表明，深攪法在軟土基礎(chǔ)加固和防滲處理中具有較強(qiáng)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(dāng)前的施工條件下，考慮經(jīng)濟(jì)、質(zhì)量的保證，其適用范圍應(yīng)為松散砂土，粉砂土、粉質(zhì)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(jī)質(zhì)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(shù)特點

　?。?）施工工效高：施工工效平均可達(dá)13.2ｍ2燉臺時，是各種防滲技術(shù)造墻較快的一種方法。

　?。?）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。

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

　?。?）成墻效果好：墻體厚度均勻連續(xù)，接頭少，墻體厚度滿足防滲要求（樁機(jī)機(jī)頭直徑為400～500ｍｍ），墻體深度可達(dá)22ｍ。

　?。?）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(jié)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(yùn)行至今，并經(jīng)過了2000年長江汛期的考驗。經(jīng)過水利部質(zhì)量監(jiān)督總站長江流域分站對此工程的驗收、鑒定一致認(rèn)為：該技術(shù)方案構(gòu)思新穎、技術(shù)路線正確，達(dá)到了國內(nèi)領(lǐng)先水平。該技術(shù)適應(yīng)我國大規(guī)模加強(qiáng)江河堤防防滲的形勢要求，極具推廣價值。