水泥深層攪拌樁截滲墻施工技術(shù)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(guò)鉆機(jī)在地基深處就地將土體和固化劑強(qiáng)制攪拌，固化劑、土體和水之間產(chǎn)生一系列的物理、化學(xué)反應(yīng)，使土體固結(jié)成具有良好的整體性、穩(wěn)定性和具有一定強(qiáng)度的水泥土截滲墻。本文結(jié)合工程實(shí)際，對(duì)水泥深層攪拌樁截滲墻施工技術(shù)作一些探討。 

關(guān)鍵詞：水泥深層攪拌樁截滲墻施工技術(shù)  中圖分類號(hào)：tu74文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： a 文章編號(hào)：  水泥深層攪拌樁截滲墻是利用水泥作為固化劑，通過(guò)鉆機(jī)在地基深處就地將土體和固化劑強(qiáng)制攪拌，固化劑、土體和水之間產(chǎn)生一系列的物理、化學(xué)反應(yīng)，使土體固結(jié)成具有良好的整體性、穩(wěn)定性和具有一定強(qiáng)度的水泥土截滲墻。本文結(jié)合工程實(shí)際，對(duì)水泥深層攪拌樁截滲墻施工技術(shù)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(zhǎng)425米，堤防等級(jí)為三級(jí)，是在原有的基礎(chǔ)上加高加固，根據(jù)地層（根據(jù)地質(zhì)報(bào)告墻頂標(biāo)高16米以下地質(zhì)條件為砂層、礫質(zhì)粗砂、和不規(guī)則礫卵層，密度為中密），經(jīng)過(guò)多方案比選，該防洪堤除險(xiǎn)加固的設(shè)計(jì)方案采用水泥深層攪拌樁截滲墻技術(shù)。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(shù)小于1×10－6cm/s，允許滲透坡降不小于50，墻體抗壓強(qiáng)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(zhì)  深層攪拌樁是采用深層攪拌機(jī)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(qiáng)制攪拌混合，硬化后形成具有整體性，水穩(wěn)定性和一定強(qiáng)度的優(yōu)質(zhì)地基。用水泥作為固化劑加固軟土?xí)r，由于水化和水解反應(yīng)，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(tuán)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(xiàng)效應(yīng)，形成具有一定強(qiáng)度和穩(wěn)定性水泥加固土。深層攪拌加固法處理軟土技術(shù)發(fā)展至今已成為軟土地基處理中應(yīng)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(jī)械攪拌加固的基本原理是基于水泥加固土的物理化學(xué)反應(yīng)。主要表現(xiàn)為:水泥的水解水化反應(yīng)，形成凝膠體和水泥桿菌結(jié)晶體。  （2）粘土顆粒與水泥水化物的作用。當(dāng)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(tuán)?；饔谩⒂材磻?yīng)等，生成新的化合物，從而提高水泥土的強(qiáng)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(qiáng)度增加。  2、深層攪拌樁影響因素  從工程應(yīng)用的觀點(diǎn)，水泥土的強(qiáng)度主要受下面因素影響:  （1）水泥摻入比的影響。當(dāng)其他條件相同時(shí)，在同一土層中水泥土的強(qiáng)度隨水泥摻入比的增加而增加。但因場(chǎng)地土質(zhì)與施工條件的差異，水泥摻入比的提高與水泥土強(qiáng)度的增加并非成正比。實(shí)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(qiáng)度隨齡期增加而增大，一般情況下水泥土強(qiáng)度7d時(shí)可達(dá)標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度的30%～50%，30d可達(dá)標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度的60%～70%，齡期3個(gè)月后，水泥土的標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度基本達(dá)到要求。因此，工程上取齡期3個(gè)月的強(qiáng)度作為水泥攪拌樁的標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度。  （3）水泥標(biāo)號(hào)的影響。水泥土的強(qiáng)度隨水泥標(biāo)號(hào)增加而增加，一般當(dāng)水泥標(biāo)號(hào)每增加100#，水泥土的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度可提高20%～30%。  （4）外摻劑的影響。針對(duì)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(qiáng)度。  （5）含水率的影響。當(dāng)水泥土配方相同時(shí)，其強(qiáng)度隨土樣的天然含水率的降低而增大。  （6）有機(jī)質(zhì)含量的影響。水泥土的強(qiáng)度隨土樣中有機(jī)質(zhì)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(duì)水泥土的強(qiáng)度也有著不同程度的影響。  因此，在深層攪拌地基設(shè)計(jì)和施工中，應(yīng)充分考慮上述因素的影響。  3、深層攪拌法主要優(yōu)點(diǎn)  （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(zhǎng)和置換率以滿足不同土質(zhì)條件和不同荷載要求的加固目的。對(duì)河道這種區(qū)域狹長(zhǎng)、地質(zhì)條件復(fù)雜，對(duì)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(hù)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(lái)說(shuō)，每臺(tái)深層攪拌機(jī)建造攪拌樁截滲墻的工效達(dá)13.2m2/臺(tái)時(shí)。  （3）可充分利用原軟土，無(wú)棄土問(wèn)題深層攪拌法是一種原位加固技術(shù)，可充分利用原狀土，無(wú)棄土問(wèn)題。  （4）造價(jià)較低。工程造價(jià)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(jià)低。  三、施工技術(shù)要點(diǎn)  1、施工準(zhǔn)備  （1）設(shè)備準(zhǔn)備：施工機(jī)械采用衡陽(yáng)探礦機(jī)械廠生產(chǎn)的sj4-500型連續(xù)墻深攪鉆機(jī)進(jìn)行攪拌，zj-400型高速制漿機(jī)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(zhǔn)備：主要施工材料采用強(qiáng)度不低于32.5的普通硅酸鹽水泥作固化劑，通過(guò)攪拌成水泥漿液輸送到攪拌頭處，與土體混合固結(jié)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(chǎng)地平整：首先應(yīng)進(jìn)行施工場(chǎng)地平整，清除地面障礙物。  （4）導(dǎo)向槽開(kāi)挖：樁機(jī)就位施工前，沿防滲墻軸線開(kāi)挖導(dǎo)向槽以便于施工及樁機(jī)移動(dòng)。開(kāi)挖截面控制為：寬×深=60cm×30cm。開(kāi)挖前由技術(shù)人員沿施工軸線用石灰放出開(kāi)挖邊線，開(kāi)挖完成后進(jìn)行復(fù)核，必要時(shí)進(jìn)行修整或重新開(kāi)挖。  （5）建設(shè)完成供水、供電、供漿、施工道路及材料倉(cāng)庫(kù)等臨建設(shè)施。  （6）地質(zhì)復(fù)勘：沿防滲墻軸線布置地質(zhì)復(fù)勘先導(dǎo)孔，采用xu-100型地質(zhì)鉆機(jī)取芯鉆進(jìn)。先導(dǎo)孔完成后，繪制軸線處地質(zhì)復(fù)勘剖面圖，以校核調(diào)整設(shè)計(jì)防滲墻底線。  （7）現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)：在正式施工前，選擇有代表性的堤段進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，具體試驗(yàn)部位及試驗(yàn)方案報(bào)監(jiān)理工程師批準(zhǔn)后實(shí)施，以取得適合于地質(zhì)條件的有關(guān)參數(shù)，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(jìn)行單元墻成墻試驗(yàn)；試驗(yàn)完成后進(jìn)行開(kāi)挖，觀測(cè)成墻質(zhì)量并取代表芯樣做物理、力學(xué)性能試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果選擇達(dá)到設(shè)計(jì)各項(xiàng)指標(biāo)的單元墻施工參數(shù)作為施工參數(shù)。  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(jī)有并列的四根攪拌軸通過(guò)連接裝置呈一整體，攪拌頭上下交錯(cuò)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(jù)樁機(jī)對(duì)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(zhǎng)度為1.43～1.52m。即一個(gè)單元墻完成后，向前移動(dòng)的距離為1.43～1.52m。  （2）樁機(jī)調(diào)平定位：用事先預(yù)制、測(cè)量準(zhǔn)確的位移標(biāo)尺固定在與軸線平行的平行線上使攪拌頭對(duì)準(zhǔn)移位標(biāo)尺上的樁號(hào)，以控制每組樁的搭接。利用樁機(jī)液壓步履裝置到達(dá)指定樁位，升降樁機(jī)液壓支腿使樁機(jī)調(diào)平對(duì)中，并用水平尺檢測(cè)前后左右的水平狀態(tài)。