堤壩防滲中的多頭小直徑深層攪拌樁截滲墻技術(shù)由于受歷史條件和當(dāng)時生產(chǎn)力水平的限制，我國大部分堤防大壩都存在著先天不足和后期老化問題，如填土疏松、抗?jié)B透能力偏低，地基較普遍的未進(jìn)行認(rèn)真處理，在河道中下游沖積平原地區(qū)的不同深度都存有較強(qiáng)的透水層，易產(chǎn)生管涌、冒沙等滲透破壞[1]。大壩防滲是水利工程施工的關(guān)鍵技術(shù)，歷來是水利工程界高度關(guān)注的問題。在堤壩工程中，防滲技術(shù)的目的是隔斷堤壩兩側(cè)的水力聯(lián)系，降低堤壩的滲透系數(shù)，通常是通過修建粘土心墻、水泥土防滲墻及注漿等手段來實現(xiàn)這一目的[2]。多年來，人們在大壩防滲工程上進(jìn)行了不懈的探索，取得了許多出色的研究成果[3-9]，具體體現(xiàn)在防滲的技術(shù)和方法應(yīng)用上。多頭小直徑深層攪拌樁截滲墻技術(shù)是運(yùn)用特制的多頭小直徑深層攪拌樁機(jī)，把水泥漿噴入土體并攪拌形成水泥土墻，用水泥土墻作為防滲墻達(dá)到截滲的目的。該方法是利用水泥作為固化劑，通過深層攪拌機(jī)械，在地基深處就地將軟土和水泥（漿液或粉體）強(qiáng)制攪拌后，水泥和軟土將產(chǎn)生一系列物理—化學(xué)反應(yīng)，使軟土硬結(jié)改性。該項技術(shù)是在普通深層攪拌樁技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展而成的，它保留了普通深層攪拌樁技術(shù)取材方便、施工無噪音、無污染、工程效果好等優(yōu)點外，主要在一機(jī)多頭（3個鉆頭）和小直徑（200-300mm）成墻兩個方面有所突破，并可連續(xù)成墻。本文研究的就是利用該項技術(shù)在xx堤防加固工程中是如何進(jìn)行應(yīng)用的。1工程概況xx（大王廟～二灣段）近期擴(kuò)大工程是沂沭泗洪水東調(diào)南下工程的一個重要組成部分，是宣泄南四湖洪水的主要出路，也是邳蒼地區(qū)的主要排澇河道，同時又是京杭大運(yùn)河航道上的重要一段。xx大王廟～二灣段河道雖經(jīng)過了五、六十年代開挖河道、修筑堤防等大規(guī)模治理，但由于其部分堤防是冬季施工，凍土上堤防，碾壓不實，存在空洞和裂縫，局部河段河道彎曲，流勢不穩(wěn)，主流直沖河岸堤防，易形成險工段，而且防洪能力僅為十年一遇。因此，為提高防洪能力并計劃把防洪標(biāo)準(zhǔn)提高到二十年一遇，水利部淮委決定對其進(jìn)行治理。其中的柳林險工段、張莊～窯灣險工段堤壩防滲工程是xx（大王廟～二灣）近期擴(kuò)大工程的重點，這兩個險工段防滲施工的工藝及其質(zhì)量控制，對確保整個工程高質(zhì)量完成具有重要的現(xiàn)實意義。張莊～窯灣險工段（樁號左堤43＋070～44＋570）全長1500m，截滲墻頂高程為27.0m，墻底高程為18.0m，設(shè)計樁長9.0m，工程量13500m2；柳林險工段（樁號左堤24＋302～25＋150）全長848m，截滲墻頂高程為28.5m，墻底高程為20.0m，設(shè)計樁長8.5m，工程量7208m2。2技術(shù)應(yīng)用研究根據(jù)現(xiàn)場工程地質(zhì)條件，通過幾種截滲方案的比較，選定了多頭小直徑水泥土攪拌樁墻截滲方案對張莊～窯灣和柳林兩險工段進(jìn)行施工。由于該設(shè)備和工藝首次用于解決堤壩滲漏問題，為確保該技術(shù)方案的成功實施，因此在正式施工之前進(jìn)行了截滲圍井試驗和生產(chǎn)性試驗研究。2.1截滲圍井試驗研究試驗方案為：在堤頂開挖了一個底部長為4000mm，頂部長為2138mm，深度為2500mm的倒正四錐體，在該倒正四錐體范圍內(nèi)回填中細(xì)砂，并按天然狀態(tài)密實，灑水使砂土處于飽和并接近堤基砂土的天然狀態(tài)，模擬堤基下的砂層。圍井設(shè)計成正四邊形，邊長1200mm，樁徑220mm，樁與樁間搭接部分厚度不小于110mm，樁長6m(見圖2略)。待墻體水泥土滿足設(shè)計齡期后，挖開圍井中中細(xì)砂和底層堤防原狀土觀測檢查墻體，開挖深度為4.5m，挖穿了2.5m厚的砂層，并在圍井四周注水。開挖外觀檢查和注水試驗表明：（1）樁與樁搭接良好，墻體完整，輪廓清晰，墻體表面光滑，墻體截滲效果良好；（2）深層攪拌樁在砂層和堤身原狀土中成墻效果都較好；（3）墻的搭接厚度最大達(dá)230mm，最小厚度達(dá)160mm，大于設(shè)計要求厚度120mm。從圍井內(nèi)側(cè)樁與樁輪廓看，樁的垂直度偏差較小，圍井上部和下部樁的搭接基本一致。外觀檢查和注水試驗之后，現(xiàn)場鉆取了水泥土試樣進(jìn)行室內(nèi)試驗獲得了滲透破壞比降、水泥土滲透系數(shù)和墻體抗壓強(qiáng)度等指標(biāo)。通過圍井試驗，初步確定的主要施工參數(shù)為：水灰比為1.0：1，后來簡化為1.0；水泥土中水泥摻入比為12％。2.2生產(chǎn)性試驗研究開工前雖對水泥土截滲墻做了圍井試驗，并獲得了有關(guān)施工參數(shù)，但由于試驗場地及試驗條件與施工場地土質(zhì)存在差異，能否連續(xù)成墻，有待于進(jìn)一步進(jìn)行現(xiàn)場試驗研究。根據(jù)圍井試驗結(jié)果和設(shè)計要求，確定水泥土截滲墻施工采用水灰比為1.0，水泥摻入比為12％。在實施過程中，對墻體開挖檢驗發(fā)現(xiàn)樁與樁之間搭接處出現(xiàn)夾泥現(xiàn)象，樁體連續(xù)性較差，最小搭接厚度多出出現(xiàn)小于設(shè)計的最小厚度。針對上述情況又進(jìn)行了分析論證，認(rèn)為樁機(jī)后退、水灰比偏小可能是導(dǎo)致上述質(zhì)量問題的直接原因，并且堤防土質(zhì)含水量大小與水灰比大小直接相關(guān)，為此又進(jìn)行了生產(chǎn)性試驗研究。水泥土截滲墻成墻先決條件是水泥土在攪拌過程中必須成塑性狀態(tài)或流態(tài)。計算表明，壩體最小含水量為6％時水灰比約為1.6；平均含水量為21％時水灰比約為1.1。根據(jù)理論計算結(jié)果，采用水灰比為1.5、2.0，水泥摻入比為8％和12％進(jìn)行試驗，同時考慮到堤防存在0.8～1.6m，最大達(dá)2.6m厚的粉細(xì)砂夾層，局部為中粗砂，且處于動水情況。在這種情況下能否成墻、效果如何，在進(jìn)行生產(chǎn)性試驗的同時，又進(jìn)行了模擬試驗，試驗齡期為11天。紅試驗表明，水浸灰比馳為抗1.束5半和航2.壩0政，水泥摻入比南在壽8縱％同和沃1巾2默％兩種情況下搞均能滿足滲透廈系數(shù)、強(qiáng)度和困滲透破壞比降新要求。水灰比凍為鑄1.骨5證的墻體滲透系纖數(shù)明顯優(yōu)于水嗓灰比欲2艙.3管孝正式施工階段旅根據(jù)圍井試驗蹤和生產(chǎn)性試驗?zāi)〉玫膮?shù)與錢結(jié)果，論證了醉多頭小直徑水球泥土截滲墻用盼于堤防截滲施抹工是可行的，巷并且采用單排哀樁施工。這主劃要是因為通過可試驗單排樁的膨接頭處理和截淚滲效果能滿足塵質(zhì)量設(shè)計要求猾，比雙排樁更喪經(jīng)濟(jì)。這樣在叔正式施工階段咬按照上面的試演驗結(jié)果，采取蝶有效的控制辦熔法，就可確保靈水泥土截滲墻翅的墻體質(zhì)量。督具體施工順序長是：潛（引1晌）第一攪拌站曾按設(shè)計的水灰禾比配制并拌和擦水泥漿；撫（贏2衫）用泵把配制寧好的水泥漿輸牌送到第二攪拌書站并記錄水泥徒漿重量；儀（顛3含）樁機(jī)就位調(diào)旺平；掘（哀4而）開啟樁機(jī)，縣鉆頭攪拌下沉善，同時開啟漿稼泵送漿至設(shè)計喉深度，記錄輸跟漿量；雨（乘5身）攪拌提升同失時噴漿至施工今面并記錄輸漿年量，關(guān)閉漿泵特完成第一組樁博施工；德（來6煉）樁機(jī)向前移得動糊150mm價，并調(diào)平，重奇復(fù)瘋（蒜1辛）～懼（浩5瑞）步驟，完成嘴第二組樁施良工；粒（箏7壤）重復(fù)莊（貓6獻(xiàn)），完成一個距單元墻的施工買；號（炭8趙）樁機(jī)向前水撒平移動斃1020mm棗，對樁位調(diào)平押，使本單元墻話的第一根樁和舍上單元墻的最酷后一根樁搭接料100mm銳以上，重復(fù)上裕述夠（已1削）～典（懷7聚）步驟即可完武成整個險工段瞎的施工注漿。爛3伐噴檢測效果分析會與研究杰為了查明柳林塑和張莊～窯灣極兩險工段截滲思墻墻體的施工妻質(zhì)量，采用探紹地雷達(dá)法和測派壓管水位觀測芹法對這兩段截或滲墻工程進(jìn)行橫了檢測效果研料究。駝3抬.1月侮探地雷達(dá)檢測蹦方法及其效果慌分析音現(xiàn)場檢測試驗鏟分為兩次進(jìn)行緒的。測線沿截謀滲墻軸線布設(shè)疤并適當(dāng)布設(shè)橫廈斷面，對存在悄異常情況的堤蘋段，做了加密姻和重復(fù)探測，杏張莊～窯灣段而測線長度為疫2000m肥，柳林段測線棕長度為桐1600m拆，兩處共計布鋸置測線長度為暮3600m揚(yáng)。幫本次測試采用稠的是美桂國宣GSS傍I腐公司生產(chǎn)涉的逆SI廚R杜－由1奧0訊型探地雷達(dá)儀挽，選用天線的因中心頻率敞為她100MH育z蛇和醋500MH血z玉，主要采用連麥續(xù)測量方式進(jìn)畝行測試。在參鑼數(shù)設(shè)置時，電幣磁波傳播速度煙為喬0.1m飼/n拼s唉，增益須為激5閥點增益，窗口吊為持200n尿s側(cè)和雞120n泉s絹兩種。使圖錄3仿（略）怕（埋a宋）為波形規(guī)則勝均勻的，這表旨明墻體是完整纏連續(xù)且較密實掌，這是在施工領(lǐng)有截滲墻的部昌位測試的情況煙。其娃（胃b效）圖波形不規(guī)混則，出現(xiàn)高亮川點的部位表示色含水量較大且價土質(zhì)比較疏松廚，局部有裂縫洪，這是在沒有之施工無截滲墻沾的部位測試的住壩體情況。錫通過探地雷達(dá)疏對張莊～窯灣飯險工段的測試局結(jié)果為：墻體杯的連續(xù)性和完沈整性較好，只崖有極少數(shù)個別市樁體垂直度較張差，略偏離墻火體軸線，但不琴影響墻體的連湊續(xù)性和完整性倍。墻體對周邊餐壩體的疏松土青體有明顯的改挨善，某些堤段恥的改善范圍可梢達(dá)閣1營～箏2鞠m月，試驗剖面上丈墻體厚度約為擔(dān)25cm遣。對柳林險工婚段的測試結(jié)果氣為：大堤經(jīng)過鳥水泥土截滲墻衣處理后，該段故的密實程度具開有明顯的提高蘆，墻體總體上棋其連續(xù)性和完即整性較好，但疤在樁究號屑2社4共＋優(yōu)88烈0縣～編2酬4烈＋滅87牧0嘉（距起點劃270m僚～朵280m列）和樁理號鉆2交4購＋盞59餐0貍～學(xué)2輸4夢＋祖58慎0頌（距起點勢560m檢～臥570m把）兩處墻體局敏部連續(xù)性和完律整性較差，后碑來已進(jìn)行了重宵新施工。什3深.2悠孕測壓管水位觀薦測法及其效果裝分析邀為進(jìn)一步檢驗泊水泥土截滲墻里的防滲效果，糠在張莊～窯灣頭險工段布置了買三個斷面測壓猛管，其斷面位也置分別憲在省4抬4魔＋嗓32閘0何、促4傷4幸＋約07籠0乎、哨4啊3殘＋敬57但0喝。測壓管每斷蓄面有兩孔，分迎別在截滲墻兩陰側(cè)氧1.0m睡處。雄根據(jù)水位觀測遷記錄，堤內(nèi)外慮水位過差每0.5燙8邪～竊1仇.12m零時，在沒有施揀工的截滲墻斷蒜面兩測壓管的醋水頭差襪為姨0涼～驕1c形m廊，而有截滲墻掠的斷面兩測壓呆管水頭差抵為幣22.釘0謹(jǐn)～相48居.0cm凱，并且兩測壓拴管水頭差隨河津水位上漲而增港大。昆無論是非汛期化還是汛期，截蓋滲墻上下游水躺位差遠(yuǎn)大于無維截滲墻時的上慶下游水位差，你從而可說明水航泥土截滲墻