劉東坤

(上海勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，上海 200434)

1 工程概況

崇明島東風(fēng)西沙水庫(kù)工程位于長(zhǎng)江口南支上段的北側(cè)，崇明島的西南側(cè)，在東風(fēng)西沙與崇明島之間，為上海市第二大水源地工程。水庫(kù)庫(kù)區(qū)規(guī)劃總面積約3.74km2，總庫(kù)容976.2萬(wàn)m3，建成后將惠及上海崇明縣70多萬(wàn)居民［1］。

水庫(kù)工程環(huán)庫(kù)大堤總長(zhǎng)度約12km，包括:新建東堤1220m，加高加固?hào)|風(fēng)西沙海塘即水庫(kù)南堤4798m，新建西堤2352m，加高加固崇明大堤即水庫(kù)北堤3638m。根據(jù)地勘資料，水庫(kù)大堤多為吹填土、粉砂、粉土等中等透水性的土質(zhì)，存在滲透變形的隱患，需要采取相應(yīng)的防滲措施［2］。

2 試樁施工概況

根據(jù)設(shè)計(jì)方案，水庫(kù)大堤主要采用攪拌樁進(jìn)行防滲處理，為保證防滲工程的順利實(shí)施，在正式施工前在水庫(kù)西堤進(jìn)行了試樁，以確定合適的施工參數(shù)。

試樁注漿材料采用42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，外摻劑為粉煤灰、膨潤(rùn)土。水泥摻量為15%左右、粉煤灰摻量為5%左右、膨潤(rùn)土摻量為50kg/m3左右，水灰比為1.5～1.8。采用跳打法實(shí)施，地面高程為7.0m，具體施工參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 三軸攪拌樁試樁施工參數(shù)表

根據(jù)大堤防滲的需要，設(shè)計(jì)要求防滲體能達(dá)到以下標(biāo)準(zhǔn):墻體厚度不小于600mm，28d墻身無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于0.5～1.0MPa，墻體滲透系數(shù)不大于5×10-6cm/s。因此要求對(duì)試樁進(jìn)行以下內(nèi)容的檢測(cè)試驗(yàn):①進(jìn)行全樁長(zhǎng)鉆孔取芯，檢查試樁樁身連續(xù)性及完整性;②對(duì)鉆孔所取水泥土芯樣進(jìn)行室內(nèi)抗壓試驗(yàn)及室內(nèi)抗?jié)B試驗(yàn)，獲得樁身水泥土芯樣28d齡期無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度值及滲透系數(shù)值;③在現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)鉆孔壓力注水試驗(yàn)獲得試樁原位滲透系數(shù)?？紤]不同施工參數(shù)，漿孔位、氣孔位、大幅、小幅樁位及搭接等各種情況，對(duì)S1大幅氣孔位、S2-S3小幅/大幅套打漿孔位、S4小幅氣孔位、S6小幅氣孔位進(jìn)行了質(zhì)量檢測(cè)試驗(yàn)。

3 檢測(cè)試驗(yàn)方法及結(jié)果

3.1 鉆孔取芯檢查

用150型鉆機(jī)鉆孔取芯法對(duì)樁體連續(xù)性進(jìn)行檢測(cè)，鉆頭采用金剛石鉆頭或合金鉆頭，直徑為110mm。檢測(cè)時(shí)根據(jù)芯樣的情況及時(shí)調(diào)整鉆頭和鉆孔工藝，將全部芯樣取出。取出的芯樣按順序整齊擺放在芯樣盒中，并作好深度標(biāo)記?，F(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)人員及時(shí)對(duì)芯樣外觀及完整性進(jìn)行描述、拍照及評(píng)價(jià)。4個(gè)位置鉆孔取芯結(jié)果描述見(jiàn)表2，鉆孔所取芯樣照片見(jiàn)圖1～4。

圖1 S1#樁芯樣照片圖

圖2 S2#、S3#樁芯樣照片圖

圖3 S4#樁芯樣照片圖

圖4 S6#樁芯樣照片圖

表2 鉆孔取芯結(jié)果描述

3.2 水泥土芯樣抗壓試驗(yàn)

對(duì)鉆孔所取芯樣進(jìn)行抗壓試驗(yàn)。根據(jù)土層的劃分確定芯樣的取樣范圍。每根樁根據(jù)樁長(zhǎng)不同取3～4組、每組取3段芯樣，選取的芯樣在現(xiàn)場(chǎng)放入水中保存，送至實(shí)驗(yàn)室加工成標(biāo)準(zhǔn)試件后進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)水中養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)室的溫度控制在(20±2)℃。標(biāo)準(zhǔn)水中養(yǎng)護(hù)48h后，按照DG/TJ 08-40—2010《地基處理技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定進(jìn)行抗壓試驗(yàn)。水泥土芯樣28d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度見(jiàn)表3。

表3 水泥土芯樣28d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度匯總表

3.3 水泥土芯樣室內(nèi)滲透試驗(yàn)

對(duì)鉆孔所取芯樣進(jìn)行室內(nèi)滲透試驗(yàn)。根據(jù)土層的劃分確定芯樣的取樣范圍。每根樁取3～4組，每組3段芯樣。選取的芯樣在現(xiàn)場(chǎng)放入水中保存，送至實(shí)驗(yàn)室加工成30mm高的試件后進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)水中養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)室的溫度控制在(20±2)℃。標(biāo)準(zhǔn)水中養(yǎng)護(hù)48h后，按照 SL 237—1999《土工試驗(yàn)規(guī)程》進(jìn)行常水頭滲透試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力為350kPa。水泥土芯樣室內(nèi)滲透系數(shù)見(jiàn)表4。

表4 水泥土芯樣室內(nèi)滲透試驗(yàn)結(jié)果匯總表

3.4 防滲樁的現(xiàn)場(chǎng)滲透試驗(yàn)

現(xiàn)場(chǎng)滲透試驗(yàn)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)鉆孔檢查同步進(jìn)行，主要采用壓力注水試驗(yàn)［3］進(jìn)行。按照SL 31—2003《水利水電工程鉆孔壓水試驗(yàn)規(guī)程》進(jìn)行。隨鉆孔的加深自上而下地用單栓塞分段隔離進(jìn)行。試段長(zhǎng)度以5m左右控制。

壓力注水試驗(yàn)采用一級(jí)壓力進(jìn)行。試驗(yàn)時(shí)采用抬高水箱的方法提供壓力水頭，使用量筒往水箱內(nèi)加水，保持水箱液面不變，通過(guò)一定時(shí)間內(nèi)注入水箱的水量來(lái)計(jì)算滲透流量。現(xiàn)場(chǎng)滲透試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 壓力注水試驗(yàn)結(jié)果匯總表

3.5 結(jié)果分析及攪拌樁施工參數(shù)的確定

從以上檢測(cè)試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，試樁選擇的施工參數(shù)基本能夠達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)。其中S1號(hào)樁樁頂以下1～6m段現(xiàn)場(chǎng)滲透試驗(yàn)結(jié)果為2×10-5cm/s，超出設(shè)計(jì)預(yù)期要求，其余檢測(cè)結(jié)果均能達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)期。實(shí)際上該樁的水泥、粉煤灰和膨潤(rùn)土摻量均較高，這與預(yù)期的結(jié)果不相符。經(jīng)過(guò)對(duì)鉆孔所取的水泥土芯樣的仔細(xì)觀察發(fā)現(xiàn)，在該樁孔口以下4～6m部分芯樣較破碎，呈塊狀，說(shuō)明該段施工質(zhì)量不理想，不能說(shuō)明該樁施工參數(shù)不合理。檢測(cè)試驗(yàn)也表明，采用上述幾種方法能夠檢測(cè)評(píng)價(jià)東風(fēng)西沙水庫(kù)大堤防滲攪拌樁的質(zhì)量。

經(jīng)過(guò)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比分析，并與設(shè)計(jì)、監(jiān)理和施工單位進(jìn)行討論。在保證滿足設(shè)計(jì)要求的前提下，盡量節(jié)約資源，確定選擇以下施工參數(shù):大堤防滲主要采用φ650@400三軸攪拌樁，加入土體的固化劑摻入量為20%(土體質(zhì)量的20%、土體密度取1800kg/m3)，固化劑中75%為水泥、25%為粉煤灰，膨潤(rùn)土摻量為50kg/m3。

4 結(jié)語(yǔ)

在崇明島東風(fēng)西沙水庫(kù)西堤進(jìn)行試樁，并采用鉆孔取芯、水泥土芯樣抗壓試驗(yàn)、水泥土芯樣室內(nèi)滲透試驗(yàn)、鉆孔壓力注水試驗(yàn)等方法對(duì)試樁進(jìn)行檢測(cè)，取得了可靠的成果，為確定用作大堤防滲的水泥土攪拌樁施工參數(shù)提供了可靠的參考數(shù)據(jù)。經(jīng)過(guò)試樁確定參數(shù)不僅節(jié)約了成本，更重要的是保證了東風(fēng)西沙水庫(kù)工程大堤防滲的順利實(shí)施。

［1］曹元生.水泥土防滲墻原位滲透試驗(yàn)方法研究 ［J］.土工基礎(chǔ)，2009，26(3):98-100.

［2］劉穎.多軸水泥土攪拌樁在水庫(kù)垂直防滲中的應(yīng)用［J］.廣東水利水電，2013(5):69-71.

［3］朱鵬.五軸水泥土攪拌樁防滲墻在水庫(kù)大堤防滲工程中的應(yīng)用［J］.水利科技，2013(16):192-193.