多頭攪拌水泥樁在臺(tái)山電廠防滲帷幕工程的應(yīng)用

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1、工程概述
    由于多頭攪拌水泥樁自身所具有的特點(diǎn)，其所形成的防滲帷幕與其它常規(guī)施工方法相比，有較大的優(yōu)越性。本文對(duì)多頭攪拌水泥樁的工藝特點(diǎn)及其在臺(tái)山電廠防滲帷幕工程的應(yīng)用進(jìn)行了介紹。
    廣東省臺(tái)山電廠位于珠江口以西60km銅鼓灣西側(cè)海岸邊，屬臺(tái)山市銅鼓村地域。廠址西北面距赤西鎮(zhèn)約15km，東面距大襟島5km，南面臨海，距離上川島10km，北面距臺(tái)山市約50km。廠址三面環(huán)山，南和東南部分為灘涂，在建電廠為火電廠，規(guī)劃容量為8臺(tái)600MW機(jī)組，一期工程為2臺(tái)600MW國(guó)產(chǎn)燃煤機(jī)組。
    電廠循環(huán)水取水系統(tǒng)包括取水口、明渠、循環(huán)水泵房，其中明渠長(zhǎng)約600m，底寬3m，兩側(cè)坡度為1：1.5，開(kāi)挖深度為12m，循環(huán)水泵房平面尺寸為61mx29m，開(kāi)挖深度為16m。本區(qū)域地下水與海水相通，地下水位埋深約4m，經(jīng)多方案比較，最終確定沿明渠、循環(huán)水泵房外圍設(shè)一道防滲帷幕，考慮后期擴(kuò)建要求，帷幕軸線范圍內(nèi)已將后期的明渠及泵房包括在內(nèi)，帷幕兩端與山體相接，在防滲帷幕形成的干施工條件下進(jìn)行開(kāi)挖和砌筑明渠及現(xiàn)澆鋼筋砼泵房，本方案投資省、施工質(zhì)量最有保證。帷幕工程總長(zhǎng)度1244m，帷幕立面11200m。
    帷幕所處地質(zhì)條件為表層為人工填土層局部地段為填石，厚約6m，其下為砂層（粉砂、細(xì)砂、粗砂），厚約2～4m，再往下為粘土層、強(qiáng)風(fēng)化花崗巖、中等風(fēng)化花崗巖層。
    針對(duì)本工程地質(zhì)條件，設(shè)計(jì)上曾對(duì)高壓擺噴、多頭攪拌水泥樁、常規(guī)水泥攪拌樁等施工方法形成的防滲帷幕進(jìn)行比較，最終鑒于多頭攪拌水泥樁具有顯著的優(yōu)越性，從而本工程采用多頭攪拌水泥樁形成防滲帷幕。另外沿帷幕軸線，有部分路段為原填石區(qū)，施工前挖槽將塊石挖除，然后填砂土置換。
    2、多頭攪拌樁工藝特點(diǎn)
    2.1概述
    多頭攪拌水泥防滲墻技術(shù)是將傳統(tǒng)的深層攪拌工法改進(jìn)而成的一種專門用于防滲墻（止水帷幕）施工的方法和設(shè)備。目前國(guó)內(nèi)采用的是雙軸驅(qū)動(dòng)的三頭攪拌法，其攪拌器為噴漿形式的十字形結(jié)構(gòu)。它是用三頭同時(shí)向下攪拌而形成連續(xù)的防滲墻或者步進(jìn)之后形成連續(xù)的防滲墻。與傳統(tǒng)的深層攪拌樁機(jī)相比，它在以下兩方面有顯著的改進(jìn)和提高：
    首先，由于動(dòng)力提高，攪拌頭直徑減小，每個(gè)攪拌頭的鉆進(jìn)力大大提高（一般可提高3倍，需要時(shí)最大可提高9倍）。因此，它不僅可以穿過(guò)較密實(shí)的砂層，還可以進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化巖石的頂部0.2~0.5m。
    其次，攪拌機(jī)的垂直度和操作控制的平穩(wěn)性能大大提高，其垂直度誤差可控制在0.3%之內(nèi)，可以比較好地避免一般深層攪拌樁機(jī)由于垂直度偏差太大而出現(xiàn)“開(kāi)檔”的現(xiàn)象。
    正是由于以上兩個(gè)特點(diǎn)，使之特別適合于建造地下防滲墻（止水帷幕）。
    2.2技術(shù)參數(shù)
    根據(jù)目前的機(jī)械設(shè)備能力，墻體有效厚度可取190~450mm，成墻深度一般不超過(guò)22.5m，最大不超過(guò)25m。根據(jù)不同的地質(zhì)條件和水頭差大小，常采用以下三種墻體厚度：
    （a）攪拌頭直徑φ220mm，墻體有效厚度190mm，攪拌機(jī)每次進(jìn)111mm（半樁），四次步進(jìn)成墻。此型適合于成墻深度大、砂層密實(shí)、需要進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化巖層的情況。
    （b）攪拌頭直徑φ410mm，墻體有效厚度300mm，攪拌機(jī)每次步進(jìn)222mm，二次步進(jìn)成墻。
    （c）攪拌頭直徑φ550mm，墻體有效厚度400mm，一次成墻。此型適合于成墻深度較小、土層比較軟的情況。
    2.3適用條件及其優(yōu)點(diǎn)
    多頭攪拌水泥樁可以適用于素填土、粘土、砂土、淤泥等地層，可以進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化巖層頂部0.2~0.5m。
    多頭攪拌水泥樁有如下優(yōu)點(diǎn)：
    成墻效果：成墻效果好，墻體厚度均勻、連續(xù)、滲透系數(shù)小、滲透破壞比降大。成墻可靠性高，可控性好，可以作為永久性防滲墻。
    造價(jià)低：成墻總造價(jià)僅為高壓旋噴（包括定噴、擺噴）、雙排攪拌樁和砼地下連續(xù)墻的二分之一左右或更少，成墻效果和可靠性比高壓旋噴好，與雙排攪拌樁相當(dāng)。因此，其“性價(jià)比”最高。
    施工工效高：實(shí)際施工工效平均為每臺(tái)機(jī)每天200~300m2，最高工效可達(dá)450m2。比高壓旋噴、雙排攪拌樁和砼地下連續(xù)墻工效高出一倍以上。
    3、防滲帷幕設(shè)計(jì)參數(shù)
    采用R32.5普通硅酸鹽水泥，水泥摻入量（重量比）為12~15%，水灰比采用0.5~2.0，摻入量和水灰比根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)初步確定，然后再根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工情況修正。
    帷幕深度：防滲帷幕頂標(biāo)高為2.5m，底部進(jìn)入粘土層1.5m或花崗巖巖面，帷幕平均深約10m。
    透水率<1Lu，抗壓強(qiáng)度R28>1.0MPa。
    4、防滲帷幕施工及流程
    4．1攪拌樁技術(shù)參數(shù)：
    攪拌葉片外徑：410mm
    噴漿嘴位置：鉆頭、葉片底部噴漿
    主電機(jī)功率：2×45KW
    漿液配合比：1：1
    4．2多頭攪拌樁施工
    （1）形成施工平臺(tái)，施工平臺(tái)誤差控制在15cm范圍內(nèi)。
    （2）測(cè)量工人員按圖紙放樣定位，孔位偏差±5cm內(nèi)。攪拌樁機(jī)鉆桿沿導(dǎo)向架下沉，偏斜率小于5‰。
    （3）攪拌設(shè)備施工時(shí)，開(kāi)啟泥漿泵將水泥漿壓入土中，邊噴漿，邊攪拌下沉，鉆至設(shè)計(jì)深度后，邊提升，邊噴漿，邊旋轉(zhuǎn)攪拌至地面一次成樁完畢。攪拌頭直徑Φ410mm，墻體有效厚度300mm，攪拌機(jī)每次步進(jìn)222mm，二次步進(jìn)成墻。
    （4）攪拌樁前后兩組樁相互切割，一次成墻完成一個(gè)施工單元。單元墻長(zhǎng)度為1.32m，相鄰樁的施工間隔不能超過(guò)72小時(shí)，如因特殊原因超過(guò)上述時(shí)間，應(yīng)對(duì)最后一根樁進(jìn)行空鉆留出榫以使下一批樁塔接；如間歇時(shí)間太長(zhǎng)（如停電等）與后續(xù)樁無(wú)法塔接，采取局部補(bǔ)樁或注漿措施。
    （5）泥漿隨配隨用，為防止水泥漿離析，在制漿桶中不斷攪拌。為防止阻塞管路，在一、二級(jí)攪拌中間設(shè)置一道過(guò)濾網(wǎng)。供漿、供水必須連續(xù)，一旦中斷，應(yīng)將旋噴管下沉至停漿點(diǎn)以上0.5m處，待恢復(fù)供應(yīng)時(shí)旋噴下鉆。
    （6）提升速度以Ⅲ—Ⅳ檔（0.94m/min）為主，記錄儀記錄攪拌機(jī)施工時(shí)間，深度記錄誤差不得大于10cm。
    （7）記錄員及時(shí)準(zhǔn)確填寫施工記錄。
    4．3施工工藝流程：
    4．4質(zhì)量保證措施
    （1）作業(yè)形成的防滲墻厚度不小于設(shè)計(jì)值，施工人員每班施工前測(cè)量鉆頭大小，大小不應(yīng)小于405mm。
    （2）水泥品種標(biāo)號(hào)為32.5R，水泥平均摻入比15%，每米水泥用量168.3kg，每米漿量98.4L，每樁0.25m漿量4.1L。嚴(yán)格控制水灰比，水泥漿比重1.512，每單元樁用比重計(jì)測(cè)一次比重，記錄在原始記錄表中，漿液用量達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
    （3）孔位偏差控制在±5cm之內(nèi)，每隔30m設(shè)一控制點(diǎn)，以便于施工放樣人員復(fù)核。
    （4）單元樁傾斜率≤5‰?？刂苾A斜率用水平校正儀，傾斜率控制在3‰以內(nèi)。
    5、效果檢驗(yàn)
    防滲帷幕施工歷時(shí)約2個(gè)月，多頭攪拌水泥樁施工效果通過(guò)局部與整體相結(jié)合的方法進(jìn)行檢驗(yàn)。首先，樁體形成14d后進(jìn)行鉆孔抽芯檢驗(yàn)，樁體強(qiáng)度達(dá)到要求，各樁樁間結(jié)合緊密，未發(fā)現(xiàn)分叉、缺漿等現(xiàn)象。其次，防滲帷幕全部施工結(jié)束15天后在帷幕內(nèi)進(jìn)行大開(kāi)挖，原有地下水抽干后，基坑內(nèi)基本保持干燥。通過(guò)上述檢驗(yàn)，說(shuō)明多頭攪拌水泥樁防滲效果好，為明渠及循環(huán)水泵房的施工創(chuàng)造了良好的施工環(huán)境?，F(xiàn)明渠及循環(huán)水泵房已施工完畢，施工質(zhì)量得到了很好保證。
    6、 結(jié)語(yǔ)
    多頭攪拌水泥樁在臺(tái)山電廠防滲帷幕工程取得成功應(yīng)用，為其它工程防滲帷幕施工方案的比選提供了另一途徑。多頭攪拌水泥樁成墻效果好，施工工效高，造價(jià)低，具有較廣的應(yīng)用前景，值得在今后工程推廣。