盛寿勤
（安徽省天长市水利局，安徽，天长，239300）
【摘 要】结合天长市川桥水库大坝存在的渗漏病险隐患，采用多头小直径搅拌桩防渗墙加固措施。探讨多头小直径截渗墙在水库除险加固工程中所采用的设计及施工工艺，分析成墙原理，并提出了施工过程中应注意的问题，取得的经验可提供类似工程建设参考。
【关键词】地质条件；多头小直径深层搅拌桩防渗墙；检测；经济性；适用性
大坝防渗技术是水利工程施工的关键技术，历来都是水利工程工作者广泛关注的重点，多头小直径深层搅拌桩防渗墙具有施工难度小、工程造价低、防渗效果明显的优点，通过对施工成墙后墙体外观质量观测、墙体最小厚度检测和室内渗透性试验、水泥土的无侧限抗压强度试验、测压管渗流监测和现场检查，本文结合川桥水库除险加固的工程实际，主要介绍了多头小直径深层搅拌桩截渗墙技术在该水库大坝截渗工程中的应用。
一、工程概况
川桥水库位于安徽省天长市，是一座以防洪、灌溉为主，结合水产养殖的中型水库，控制来水面积164 km2，水库总库容4983万m3。该水库于1958年4月开始动工兴建，1961年8月竣工投入运行，经1963年、1976年、1998年对水库进行除险加固，达现状规模。川桥水库自投入运行以来，各建筑物均暴露出比较严重的问题，处于带病运行状态。2004 年 10 月，经水利部大坝安全管理中心检查核定为Ⅲ类坝，须除险加固。工程等级为Ⅲ等，主要永久建筑物级别为Ⅲ级，设计洪水标准为 50年一遇，校核洪水标准为 2000年一遇，相应设计水位为 20.05 m（废黄河基面），校核水位 21.10 m，地震设防烈度6度。主坝的截渗处理采用多头小直径水泥土搅拌桩防渗墙施工方案，桩号为 0+060~2+016，轴线长度1956 m，工程量为 29847 m2。
二、工程地质
2.1大坝处于低矮平缓的丘陵地区，沿河谷现两侧地形开阔，在河谷狭窄处两侧的低丘拦截西南至东北流向川桥河建坝成库，构成川桥水库大坝。
2.2地层岩性
坝基主要分布为第四纪冲积-淤积层，厚度一般约13-15m，现将坝基岩性自上而下分层描述如下：
②层：重粉质壤土(Q4al)，层厚1.40～5.80m，层顶埋深2.70～13.00m，层底标高5.62～12.54m。棕褐、棕褐夹灰色，可塑，湿；
③层：淤泥质重粉质壤土(Q4l)，层厚2.80～9.50m，层顶埋深6.60～15.60m，层底标高-1.72～3.98m。灰、灰褐色，流塑～软塑，稍密，湿, 有淤泥味，并含有腐烂植物根茎；
④层：粉质粘土(Q4al)，层厚≥(0.50～7.75)m，层顶埋深6.00～22.50m，层底标高≤（-4.23～8.43）m。棕褐、黄褐夹灰色，可塑～硬塑，稍湿。
三、多头小直径截渗墙的设计
3.1 截渗墙的渗透系数
从多头小直径截渗墙的使用功能来看，截渗是第一目的，所以墙体的抗渗透性能至关重要。从渗流理论上讲，截渗墙的渗透性与其所穿过地层的渗透系数之间的比例关系和墙体厚度共同决定了截渗墙的截渗作用。因此，在设计上应综合考虑截渗墙的成墙厚度。
3.2 截渗墙厚度
一般水利工程中使用的都是单排桩深搅多头小直径截渗墙，意味着每根桩及每相邻两根桩的搭接部分都必须满足设计指标要求，所以截渗墙的厚度指标是指墙体的最小厚度。其成墙厚度可按下式计算:
3.3水泥土抗压强度
水泥土抗压强度设计值的选取除了考虑多头小直径截渗墙在设计水位下的受力状态外，还涉及到截渗墙的力学破坏评判标准和安全系数的选取两个问题。通常情况下，多头小直径截渗墙的抗压强度取值不宜低于 0. 5MPa。
四、防渗墙施工以及质量控制
4.1开挖检查
施工过程中对防渗墙进行开挖检查，开挖尺寸为：长×宽×深=3m×1 m×2 m，监理、建设及施工等单位进行联合检查，共计 10 处。经检查，墙体连续好、搭接较好、外观质量良好，墙体厚度、桩头直径等各项检测指标符合设计要求。
4.2墙体检测
淮河流域水工程质量检测中心对本工程的水泥土防渗墙进行取芯检测，共检测 10组；土工检测1组。经检测，墙体的强度均大于0.6Mpa。现场在桩号1+786和1+397两处水泥土截渗墙顶部布置两个钻孔注水试验点，经对测试数据进行整理计算，渗透系数均小于1×10- 6cm/s，各项指标均满足设计要求。淮河流域水工程质量检测中心还采用探地雷达技术对长度为 1956m 的大坝水泥土防渗墙工程进行了全线检测，经检测，水泥土防渗墙墙体连续性、整体性等各项指标均满足设计要求。
4.3墙体外观质量评价
截渗墙施工中桩体材料搅拌的均匀性和各桩体间搭接厚度是影响截渗墙质量的关键所在。为此，现场采用开挖探坑对截渗墙外观质量进行描述。从两个探坑开挖情况发现，每个探坑墙体均搅拌均匀且连续，桩体间搭接较好，墙体表面平顺，未发现孔洞、蜂窝和松散等工程质量缺陷。
五、施工中应注意的问题
第一，施工制浆过程中，应严格按设计材料比例制浆，浆体搅拌时间不小于 3min，确保浆体的均匀性，制浆后浆体在储浆罐中停置时间一般不应大于 4h，超时后应作废浆处理，随时检查浆体的稠度，确保制好的水泥土浆体质量符合要求。第二，在水泥浆搅拌过程中应尽量少加水或不加水，可采取加压等措施帮助下沉，但是新近回填的土层孔隙较大，会导致水泥浆扩散太远，不仅影响桩体的水泥用量和成桩质量，还可能使浆液扩散到邻桩，造成邻桩搅拌困难。因此，在预搅时加适量水助搅，可以对桩周孔隙起堵塞或充填作用，避免水泥浆扩散。多头小直径深层搅拌桩的注浆压力不可太大，宜小于 0. 3MPa。第三，深层搅拌多头小直径防渗墙施工由于不同的地质条件( 地层水质、地下水含量等) 对确定工艺参数影响较大，通过对施工区进行试桩来确定合理的浆液配比及水泥用量是决定防渗墙止水效果的关键因素。第四，施工中，应严格控制桩机钻杆的直径，桩径一般控制在20~40cm，每个单元施工中至少测量两次，保证钻杆直径不变进而控制防渗墙的厚度。第五， 施工中，桩机钻杆是否垂直决定成墙后墙体的垂直度，因此在设备安装后，应采用经纬仪校核钻杆导向滑轨的垂直度，校核调平装置。
川桥水库除险加固工程完工后，通过淮河流域水工程质量检测中心等检查和检测，搅拌桩防渗墙体结构完整、整体性良好、桩型规则；经5年的水库蓄水运行检验，防渗墙截渗效果显著。实践证明：多头小直径深层搅拌桩防渗墙技术防渗墙试块室内试验渗透系数及无侧限抗压强度达到技术指标要求。根据渗流监测和现场检查对比，防渗墙已发挥较好的防渗效果。具有成墙防渗效果好、造价低、工效高、适应范围广、施工工艺简单、经济效益和社会效益显著的特点。
结语：
综上所述，经过近几年部分中小型水库除险加固工程的实际运用，多头小直径深层搅拌截渗墙施工技术适用于黏土、沙土、淤泥和粒径小于 50mm 的砂砾石地层。相对于其他垂直防渗方法，多头小直径截渗墙技术所需设备简单、操作方便，施工过程中无噪音、无污染，在中小型水库大坝及堤防防渗处理方面可优先考虑使用。总而言之，作为一种软土基础防渗处理新方法，多头小直径深层搅拌桩截渗墙技术可靠、经济合理，具有较高的推广应用价值。
参考文献：
[1]鲁帮勇. 多头小直径深层搅拌桩在土山水库除险加固工程中的应用[J]. 水利建设与管理,2012,12:39-42.
[2]杨清青. 深层搅拌桩在坝基渗流中的应用与研究[D].西华大学,2013.
技,2014,05:108-110.
论文作者:盛寿勤
论文发表刊物:《工程建设标准化》2015年11月供稿
论文发表时间:2016/1/28
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