水泥深層攪拌樁截滲墻施工技術探討

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摘要：水泥深層攪拌樁截滲墻是利用水泥作為固化劑，通過鉆機在地基深處就地將土體和固化劑強制攪拌，固化劑、土體和水之間產生一系列的物理、化學反應，使土體固結成具有良好的整體性、穩(wěn)定性和具有一定強度的水泥土截滲墻。本文結合工程實際，對水泥深層攪拌樁截滲墻施工技術作一些探討。 

關鍵詞：水泥深層攪拌樁截滲墻施工技術  中圖分類號：tu74文獻標識碼： a 文章編號：  水泥深層攪拌樁截滲墻是利用水泥作為固化劑，通過鉆機在地基深處就地將土體和固化劑強制攪拌，固化劑、土體和水之間產生一系列的物理、化學反應，使土體固結成具有良好的整體性、穩(wěn)定性和具有一定強度的水泥土截滲墻。本文結合工程實際，對水泥深層攪拌樁截滲墻施工技術作一些探討。  一、工程概況  某水利工程位于城市河流下游（5+655～6+080）全長425米，堤防等級為三級，是在原有的基礎上加高加固，根據地層（根據地質報告墻頂標高16米以下地質條件為砂層、礫質粗砂、和不規(guī)則礫卵層，密度為中密），經過多方案比選，該防洪堤除險加固的設計方案采用水泥深層攪拌樁截滲墻技術。該工程深層攪拌樁防滲墻直徑φ500mm，樁中心距400mm，墻厚300mm，墻頂高程11.4米，墻底高程－26.2米，墻體平均深度33米，墻體滲透系數小于1×10－6cm/s，允許滲透坡降不小于50，墻體抗壓強度不小于0.5mpa，水泥參入量不小于15%。  二、水泥深層攪拌樁的原理與基本性質  深層攪拌樁是采用深層攪拌機械，在地基深處利用水泥或石灰作為固化劑（漿液或粉末狀），與軟土強制攪拌混合，硬化后形成具有整體性，水穩(wěn)定性和一定強度的優(yōu)質地基。用水泥作為固化劑加固軟土時，由于水化和水解反應，生成氫氧化鈣、含水硅酸鈣、含水鋁酸鈣及含水鐵鋁酸鈣等化合物，在水中和空氣中逐漸硬化，鈣離子和土中交換性鈉離子發(fā)生交換作用，使粘土顆粒集合成較大團粒；水泥水化物中的游離氫氧化鈣吸收水和空氣中的二氧化碳，生成不溶于水的碳酸鈣等項效應，形成具有一定強度和穩(wěn)定性水泥加固土。深層攪拌加固法處理軟土技術發(fā)展至今已成為軟土地基處理中應用最為普遍的一種地基處理方法，并具有廣闊的發(fā)展前景。  1、深層攪拌樁加固原理  （1）軟土與水泥采用機械攪拌加固的基本原理是基于水泥加固土的物理化學反應。主要表現為:水泥的水解水化反應，形成凝膠體和水泥桿菌結晶體。  （2）粘土顆粒與水泥水化物的作用。當水泥的各種水化物生成后，有的自身硬化，形成水泥骨架，有的則與周圍具一定活性的粘土顆粒發(fā)生離子交換、團?；饔?、硬凝反應等，生成新的化合物，從而提高水泥土的強度。  （3）水泥水化物中游離的氫氧化鈣吸收水及空氣中的二氧化碳，形成不溶于水的碳酸鈣，也使土的強度增加。  2、深層攪拌樁影響因素  從工程應用的觀點，水泥土的強度主要受下面因素影響:  （1）水泥摻入比的影響。當其他條件相同時，在同一土層中水泥土的強度隨水泥摻入比的增加而增加。但因場地土質與施工條件的差異，水泥摻入比的提高與水泥土強度的增加并非成正比。實際工程中水泥摻入比一般使用7%～15%為宜。  摻入比αw用下式表示:αw=(摻入的水泥量÷被加固的粘土重量)×100%  （2）水泥土齡期的影響。水泥土的強度隨齡期增加而增大，一般情況下水泥土強度7d時可達標準強度的30%～50%，30d可達標準強度的60%～70%，齡期3個月后，水泥土的標準強度基本達到要求。因此，工程上取齡期3個月的強度作為水泥攪拌樁的標準強度。  （3）水泥標號的影響。水泥土的強度隨水泥標號增加而增加，一般當水泥標號每增加100#，水泥土的無側限抗壓強度可提高20%～30%。  （4）外摻劑的影響。針對具體工程，選用合適的外摻劑(如粉煤灰等)，即可以改善水泥土的性能，又可以提高其強度。  （5）含水率的影響。當水泥土配方相同時，其強度隨土樣的天然含水率的降低而增大。  （6）有機質含量的影響。水泥土的強度隨土樣中有機質含量的增高而降低。  （7）其他因素的影響。地基土及地下水的成分對水泥土的強度也有著不同程度的影響。  因此，在深層攪拌地基設計和施工中，應充分考慮上述因素的影響。  3、深層攪拌法主要優(yōu)點  （1）加固效果好，加固方式靈活，適用面廣深層攪拌法可采用不同的加固型式、不同的樁長和置換率以滿足不同土質條件和不同荷載要求的加固目的。對河道這種區(qū)域狹長、地質條件復雜，對沉降要求較高的工程比較適宜。采用攪拌樁擋土墻作為河岸邊坡支護不僅能夠保證邊坡穩(wěn)定，還具有防滲功能。  （2）施工速度快一般來說，每臺深層攪拌機建造攪拌樁截滲墻的工效達13.2m2/臺時。  （3）可充分利用原軟土，無棄土問題深層攪拌法是一種原位加固技術，可充分利用原狀土，無棄土問題。  （4）造價較低。工程造價比采用垂直鋪塑截滲、混凝土墻截滲、高噴水泥土墻截滲的造價低。  三、施工技術要點  1、施工準備  （1）設備準備：施工機械采用衡陽探礦機械廠生產的sj4-500型連續(xù)墻深攪鉆機進行攪拌，zj-400型高速制漿機制漿、bw250/50型泥漿泵輸漿，sjz水泥樁監(jiān)控記錄儀記錄。  （2）材料準備：主要施工材料采用強度不低于32.5的普通硅酸鹽水泥作固化劑，通過攪拌成水泥漿液輸送到攪拌頭處，與土體混合固結形成水泥土防滲墻。水泥漿液水灰比一般為0.5：1～1：1。  （3）場地平整：首先應進行施工場地平整，清除地面障礙物。  （4）導向槽開挖：樁機就位施工前，沿防滲墻軸線開挖導向槽以便于施工及樁機移動。開挖截面控制為：寬×深=60cm×30cm。開挖前由技術人員沿施工軸線用石灰放出開挖邊線，開挖完成后進行復核，必要時進行修整或重新開挖。  （5）建設完成供水、供電、供漿、施工道路及材料倉庫等臨建設施。  （6）地質復勘：沿防滲墻軸線布置地質復勘先導孔，采用xu-100型地質鉆機取芯鉆進。先導孔完成后，繪制軸線處地質復勘剖面圖，以校核調整設計防滲墻底線。  （7）現場試驗：在正式施工前，選擇有代表性的堤段進行現場試驗，具體試驗部位及試驗方案報監(jiān)理工程師批準后實施，以取得適合于地質條件的有關參數，如供漿量、水灰比、下沉提升速度等。采用不同的水灰比及供漿量、不同的提升（下沉）速度進行單元墻成墻試驗；試驗完成后進行開挖，觀測成墻質量并取代表芯樣做物理、力學性能試驗，根據試驗結果選擇達到設計各項指標的單元墻施工參數作為施工參數。  2、深層攪拌樁防滲墻施工  （1）搭接成墻的方法：sj4-500型連續(xù)墻深攪鉆機有并列的四根攪拌軸通過連接裝置呈一整體，攪拌頭上下交錯搭接，軸間距400mm，一次成墻（4根樁）。墻厚為30cm的水泥土防滲墻，擬采用直徑為φ500mm的攪拌頭施工，攪拌頭搭接處最小厚度300mm。根據樁機對偏斜率的控制能力及樁深情況，墻厚為30cm的水泥土防滲墻單元墻之間需搭接14～25cm，則單元墻沿軸線長度為1.43～1.52m。即一個單元墻完成后，向前移動的距離為1.43～1.52m。  （2）樁機調平定位：用事先預制、測量準確的位移標尺固定在與軸線平行的平行線上使攪拌頭對準移位標尺上的樁號，以控制每組樁的搭接。利用樁機液壓步履裝置到達指定樁位，升降樁機液壓支腿使樁機調平對中，并用水平尺檢測前后左右的水平狀態(tài)。