三軸攪拌樁設(shè)備在九圩港提水泵站防滲墻中應(yīng)用

三軸攪拌樁設(shè)施在九圩港提水泵站防滲墻中應(yīng)用三軸攪拌樁設(shè)施在九圩港提水泵站防滲墻中應(yīng)用9/9三軸攪拌樁設(shè)施在九圩港提水泵站防滲墻中應(yīng)用三軸攪拌樁設(shè)施在九圩港提水泵站防滲墻中的應(yīng)用三軸攪拌樁設(shè)施在九圩港提水泵站防滲墻中的應(yīng)用徐光彩1，楊遠(yuǎn)洲2，劉佳蕾1，李萬(wàn)超1（1.江蘇省蘇水工程建設(shè)監(jiān)理有限企業(yè)，江蘇揚(yáng)州225009；2.江蘇省水利建設(shè)工程有限企業(yè)，江蘇

揚(yáng)州

225003，3.江蘇省水利勘探設(shè)計(jì)研究院有限企業(yè)，江蘇揚(yáng)州225009）摘要：ZKD65—3B型三軸深層攪拌樁防滲墻技術(shù)擁有攪拌葉片多、動(dòng)力大、施工速度快、操作簡(jiǎn)捷、適用于不同樣樣地質(zhì)條件的深層攪拌樁防（截）滲墻施工和提升軟基承載力加固辦理的特點(diǎn)。結(jié)合在江蘇省南通市九圩港提水泵站工程基底防滲墻施工中的應(yīng)用對(duì)其進(jìn)行了詳盡介紹。圖5幅，表5個(gè)。要點(diǎn)詞：提水泵站；三軸深層攪拌；新式設(shè)施；水泥土防滲墻1工程大體九圩港提水泵站工程位于江蘇省南通市通州區(qū)平潮鎮(zhèn)、九圩港閘西側(cè)，距長(zhǎng)江邊1.3km，是南通市解放以來(lái)首座新建大型泵站工程，工程等級(jí)為II等，泵站規(guī)模為大（2）型，防洪標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇洪（潮）水位設(shè)計(jì)，300年一遇洪（潮）水位校核。泵站設(shè)計(jì)流量150m3/s，安裝5臺(tái)套豎井式貫流泵機(jī)組，單機(jī)流量30m3/s，單套電機(jī)功率1250kW，水泵葉輪直徑3.25m；其主要任務(wù)是在九圩港閘自流引江不能夠知足地域用水時(shí)，利用九圩港提水泵站抽水，以知足南通市通南地域、沿海開發(fā)區(qū)的用水需要，并向東臺(tái)堤?hào)|灌區(qū)供水；其次兼顧南通城區(qū)環(huán)境和航道用水，以增加城區(qū)水源及水體流動(dòng)性，并保持內(nèi)河通航所需水位。施工設(shè)計(jì)在主泵房基底四周及上游第1～3節(jié)翼墻和下游所有翼墻、擋墻底板下，均布設(shè)了雙排套打的直徑60cm深層水泥攪拌樁防滲墻。2工程地質(zhì)依照九圩港提水泵站巖土工程勘探報(bào)告，站址鉆探深度范圍內(nèi)所揭露的地層均為第四紀(jì)廢弛聚集物，按成因種類、土質(zhì)特點(diǎn)揭露得地層可分為10層，建筑物底板位于②、③層上，主體站身坐落在③層土上。①、②、③層砂土室內(nèi)垂直浸透試驗(yàn)平均浸透系數(shù)均為K=A×10-3cm/s［1］，擁有中等透水性（見(jiàn)圖1、表1）。因此，辦理好基坑安全開挖與工程建成后的防滲安所有是泵站工程建設(shè)中的首要環(huán)節(jié)，也是重中之重。3防滲設(shè)計(jì)為了九圩港提水泵站工程深基坑截滲、降水的安全開挖，為了九圩港提水泵站基礎(chǔ)底板下降低前后水力聯(lián)系與浸透系數(shù)，施工圖設(shè)計(jì)分別對(duì)深基坑開挖前左右側(cè)采用了液壓抓斗成槽澆35cm厚的C20塑性混凝土截滲芯墻，左側(cè)芯墻長(zhǎng)300m（從高程4.0m～高程-29.0m），深入到相對(duì)不透水層的④層土內(nèi)；右側(cè)芯墻長(zhǎng)225m（從高程3.0m～高程-20.0m）。深基坑開挖前上下游各長(zhǎng)139m，采用了“兩攪兩噴”直徑45cm的多頭小直徑水泥攪拌樁截滲墻體，上游截滲墻體從高程-1.0m～高程-18.0m，下游截滲墻體從高程-2.0m～高程-18.0m；泵站底板下及翼墻、擋墻底板下均采用“四攪兩噴”雙排套打直徑60cm與間隔50cm的深層水泥攪拌樁防滲墻。水泥攪拌樁的墻體無(wú)側(cè)翼，抗壓強(qiáng)度不小于

1.0MPa，浸透系數(shù)不大于

A×

10-6cm/s，水泥浸透量很多于

15%。圖1九圩港提水泵站站身地質(zhì)剖面

表

1

主要土性參數(shù)序號(hào)土層高程/m土層標(biāo)貫N（擊）含水率W/%濕密度ρ（/g·cm-3）土分類（SL265—2001）凝聚力Cg/kPa摩擦角φg/°浸透系數(shù)KV/（cm·s-1）A8.42～0.58825.61.94重粉質(zhì)壤土20.313.51.06E-5B8.32～0.25924.11.86含少量礫輕粉壤土6.624.81.63E-5①4.84～-3.7429.01.88粉土5.424.52.60E-3①′3.5～-0.239.31.86粉質(zhì)粘土12.85.2②2.95～-13.21725.61.94粉砂6.026.22.43E-3③-5.27～-28.822625.51.94輕砂壤土5.626.65.68E-3④-26.26～-48.091631.91.86中粉質(zhì)砂壤土12.512.44.07E-6④′-27.98～-37.523826.61.87重粉質(zhì)砂壤土83.124.8⑤-39.44～-53.063025.01.96輕砂壤土2.526.12.05E-2⑥-40.38～-53.735122.11.96粉砂3.730.93.30E-2本文針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)土層硬軟變化及主體工程進(jìn)度要求，以引用新設(shè)施ZKD65—3B型三軸攪拌雙排套打同直徑“兩攪兩噴”雙排套打φ60cm深層水泥攪拌樁防滲墻施工工藝［2］，置換設(shè)計(jì)的“四攪兩噴”雙排套打φ60cm深層水泥攪拌樁防滲墻的應(yīng)用（見(jiàn)圖2、圖3）。圖2三軸攪拌全液壓步履打樁架圖3三軸攪拌鉆頭及多道葉片4三軸攪拌樁成墻原理與施工工藝4.1成墻原理ZKD65—3B型三軸攪拌套打防滲墻采用P.O42.5級(jí)一般硅酸鹽水泥作為固化劑，按設(shè)計(jì)摻量15%（占天然土的濕密度百分比），利用搬動(dòng)支撐機(jī)上的三支點(diǎn)，垂直立桿導(dǎo)桿上安裝驅(qū)動(dòng)設(shè)施、鉆桿、鉆頭于一體的三軸頭攪拌樁機(jī)，在嬌貴或親密（N≥40擊）地層中邊轉(zhuǎn)進(jìn)邊噴氣、發(fā)射水泥漿。其中兩端噴漿、一頭噴氣、間隔排列（即漿、氣、漿），經(jīng)過(guò)鉆頭旋轉(zhuǎn)逼迫攪拌，使土體與水泥漿初步的混淆；送氣管送氣的同時(shí)也對(duì)土體進(jìn)行攪拌，經(jīng)過(guò)氣體的升揚(yáng)置換作用，讓土體與水泥漿更加充分的攪拌。水泥水化反應(yīng)生成水化物，水化物膠結(jié)并與顆粒發(fā)生粒子互換，由粒化作用以及硬凝反應(yīng)形成必然的抗壓強(qiáng)度，進(jìn)而形成擁有整體性和抗水性的樁柱體（見(jiàn)表3）。將這些樁柱體套打搭接排成一列，形成連續(xù)墻體，用以提升地基防滲或承載能力，達(dá)到加固工程的目的［3］。表3鉆機(jī)主要性能參數(shù)名稱型號(hào)、標(biāo)量轉(zhuǎn)機(jī)型號(hào)ZKD65—3B轉(zhuǎn)機(jī)直徑/mmφ650（本工程為φ600）鉆孔頭數(shù)3鉆桿中心距/mm450×450鉆孔最大深度/m30鉆桿轉(zhuǎn)速/（r·min-1）17.6鉆桿直徑/mmφ219鉆桿基本長(zhǎng)度/m3、6、8鉆桿平均扭矩/（kN·m-1）20.2鉆桿最大扭矩/（kN·m-1）60.6主靈便力/kW110（55×2）導(dǎo)軌中心距鉆桿/mm800導(dǎo)軌中心距滑輪中心/mm

655（可據(jù)用戶定制）導(dǎo)軌中心距×導(dǎo)軌直徑

/mm

600×φ102

滑輪直徑×鋼釬繩直徑×滑輪個(gè)數(shù)

/mm

φ340×φ20×6

配套樁架

BZ70

全液壓步履打樁機(jī)配用漿、

氣管內(nèi)徑/mm

254.2

施工工藝（1）施工流程

施工流程以下所示（見(jiàn)圖4）。圖4施工工藝流程（2）試樁確定推行參數(shù)。為了獲取三軸深層攪拌樁最正確施工參數(shù)，工程動(dòng)工前監(jiān)理睬同施工有關(guān)方在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行工藝試樁。試樁樁號(hào)為11、12、13號(hào)幅，每幅試樁從頂高程7.1m，樁底高程-16.0m，樁入土總深度23.1m；其中上部無(wú)效樁段1.6m，下部有效樁深21.5m。經(jīng)過(guò)試打得出三軸深層攪拌樁新設(shè)施施工參數(shù)（見(jiàn)表4）。表4試樁參數(shù)成就表注：表中無(wú)效樁段為防無(wú)漿擁堵鉆孔，采用7%水泥摻入量；有效樁體按15%水泥摻入量攪拌。水灰比1.5空輸漿管提前噴漿時(shí)間/s20奇數(shù)編號(hào)樁（幅）無(wú)效樁段噴漿攪拌下沉速度/（m·min-1）1.6無(wú)效樁段噴漿攪拌提升速度/（m·min-1）2.0有效樁噴漿攪拌下沉速度/（m·min-1）0.8有效樁噴漿攪拌提升速度/（m·min-1）1.0m.4偶數(shù)編號(hào)樁（幅）無(wú)效樁段噴漿攪拌下沉速度/（m·min-1）1.6無(wú)效樁段噴漿攪拌提升速度/m·min-1）2.0有效樁噴漿攪拌下沉速度/（m·min-1）1.0有效樁噴漿攪拌提升速度/（m·min-1）1（3）施工順序依照試樁參數(shù)與報(bào)批施工方案每排采用跳打，待第1排第1幅墻體水泥土初凝前，回頭施打第2排（見(jiàn)圖5）。圖5雙排套打三軸攪拌樁施工次序表示5防滲墻質(zhì)量檢測(cè)5.1探坑檢測(cè)依照水利工程混凝土施工按先深后淺、先重后輕、先高后矮、先主后次的原則進(jìn)行［4］，第一對(duì)泵站底板下達(dá)成攪拌樁墻體的基坑土方逐層挖卸，先挖長(zhǎng)36m、深2.7m防滲墻凝期28d以上墻體挖出。目測(cè)墻體外觀質(zhì)量良好，墻體攪拌平均，搭接連續(xù)、平順，實(shí)測(cè)墻體平均厚度1.12m，知足設(shè)計(jì)要求。5.2鉆芯檢測(cè)為考證三軸深層攪拌樁設(shè)施推行的“兩攪兩噴”雙排套取水泥攪拌樁防滲墻水泥土無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度和水泥土浸透系數(shù)，經(jīng)委托有相應(yīng)樁體檢測(cè)資質(zhì)的單位到現(xiàn)場(chǎng)鉆取芯樣，在站身底板下套打防滲墻抽取2個(gè)鉆孔（ZK02、ZK03），上下游翼墻基礎(chǔ)下套打防滲墻抽取4個(gè)鉆孔（ZK01、ZK04、ZK05、ZK06）。實(shí)測(cè)有效樁長(zhǎng)9.3～13.9m，大于設(shè)計(jì)樁身長(zhǎng)8.0～12.5m；鉆孔取芯后現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行注水試驗(yàn)（見(jiàn)表5）。查驗(yàn)結(jié)果表示［5］：水泥漿液與土體膠結(jié)較好，水泥攪拌樁樁身圓滿性、平均性優(yōu)秀，樁身有效強(qiáng)度知足設(shè)計(jì)要求；據(jù)現(xiàn)場(chǎng)留取的圓滿試樣進(jìn)行室內(nèi)無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，其代表值為1.4～2.5MPa，大于設(shè)計(jì)值1.0MPa；攪拌樁水泥土的浸透系數(shù)為1.39×10-6～3.31×10-6cm/s，奏效明顯。表5攪拌樁防滲墻墻體浸透系數(shù)成就鉆孔孔號(hào)樁號(hào)段次試段深度/m試段長(zhǎng)度/m注入流量/（L·min-1）浸透系數(shù)/（cm·s-1）ZK0112號(hào)ZK02114號(hào)1-10.0～5.55.50.0351.59E-061-25.5～9.54.00.0411.81E-061-39.5～14.04.50.0522.09E-062-10.0～4.04.00.0282.47E-062-24.0～8.04.00.0211.39E-062-38.0～12.04.00.0342.12E-06ZK0419號(hào)4-10.0～4.04.00.0211.90E-064-24.0～9.05.00.0522.96E-064-39.0～12.04.00.0493.31E-066新設(shè)施優(yōu)勢(shì)6.1搬動(dòng)和操作簡(jiǎn)捷ZKD65—3B型三軸深層攪拌樁設(shè)施機(jī)架采用配套的BZ70全液壓步履打樁架，形同挖掘機(jī)，適應(yīng)軟硬地面和行走移位靈便，為1～2人操作；后臺(tái)有配漿、送漿與送氣系統(tǒng)，形同混凝土拌合樓，按開初設(shè)定的水泥摻入量15%及水灰比1.5，在控制臺(tái)輸入和設(shè)定好后，1人值班的配置系統(tǒng)就會(huì)自悅耳從前面樁架操作室配送漿送氣到鉆頭攪拌入土。而以平老例的深層攪拌樁設(shè)施移位是經(jīng)過(guò)人員開動(dòng)閘閥拉動(dòng)鋼絲繩與下墊鋼管，動(dòng)作慢，后臺(tái)水泥漿配置靠人工按比率為摻入水泥量15%及水灰比0.5，每班操作最少4～5人，效率低。6.2鉆得深和適應(yīng)不同樣樣地質(zhì)該三軸深層攪拌設(shè)施每根鉆桿直徑219mm，最大鉆施深度達(dá)30m，鉆桿最大扭矩達(dá)60.6kN/m，并配有放心尖式硬土鉆頭和魚尾式軟土鉆頭2種，能知足土的標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)N≥40擊的親密砂夾層深層水泥攪拌樁施工不阻鉆。常例的深層攪拌樁設(shè)施較適應(yīng)軟基辦理，碰上硬土夾層易阻鉆或斷埋鉆桿現(xiàn)象，鉆施深度高出18m以上的不多。6.3攪拌充分和平均性好ZKD65—3B型三軸深層攪拌樁設(shè)施，每根軸有8道以上的葉片，加上中軸充氣上揚(yáng)及大水灰比“沸騰”攪拌，所推行的“兩攪兩噴”施工工藝雖較常例的小水灰比攪拌樁設(shè)施少了一道上下攪拌施工行程，但從九圩港提水泵站底板及翼墻底板下的防滲墻探坑實(shí)體與鉆芯取樣檢測(cè)結(jié)果，均反應(yīng)質(zhì)量?jī)?yōu)秀。功能方面：新式三軸深層攪拌樁設(shè)施施打的泵站底下756根攪拌樁，每根樁長(zhǎng)12m，9d施工達(dá)成；用常例的深層攪拌樁設(shè)施施打的清污機(jī)橋底板和部分下游擋墻底板下316根攪拌樁，每根樁長(zhǎng)10m，22d達(dá)成。由此看速度是5～6倍的關(guān)系。7結(jié)語(yǔ)ZKD65—3B型三軸深層攪拌樁防滲墻技術(shù)，所需設(shè)施簡(jiǎn)單、自動(dòng)化程度高、操作方便，施工過(guò)程中無(wú)噪音、無(wú)污染。該三軸深層攪拌樁鉆機(jī)螺旋鉆頭，分為定心尖式硬土鉆頭和魚尾式軟土鉆頭2種，適應(yīng)不同樣樣地質(zhì)情況，可選擇不同樣樣螺旋鉆頭進(jìn)行鉆進(jìn)；該設(shè)施擁有動(dòng)力大、鉆得深、速度快（上下一次性成樁）、噴漿噴氣土中升揚(yáng)攪拌充分均勻性好、效率高的優(yōu)點(diǎn)。參照文件：［1］江蘇省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限企業(yè).南通市九圩港提水泵站工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告［R］.揚(yáng)州：江蘇省水利勘探設(shè)計(jì)研究院有限企