長江堤防深層攪拌水泥土防滲墻設(shè)計指標(biāo)探討

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摘要：在長江重要堤防隱蔽工程的垂直防滲施工工法中，深攪水泥土防滲墻工法占多數(shù)。本文對深層攪拌水泥土防滲墻的有關(guān)設(shè)計指標(biāo)進行了討論。針對長江堤防工程的特點以及水泥土防滲墻的功能和加固目的，在深攪水泥土防滲墻應(yīng)力應(yīng)變有限元計算和滲控計算分析基礎(chǔ)上，結(jié)合施工技術(shù)和成本等因素，討論了防滲墻滲透系數(shù)、厚度、允許滲透坡降和抗壓強度的取值范圍。研究結(jié)果可供長江堤防加固工程的防滲墻設(shè)計和驗收參考。

關(guān)鍵詞：長江堤防 深層攪拌 水泥土防滲墻 設(shè)計指標(biāo)

1 前言
深攪水泥土防滲墻技術(shù)是在深層攪拌樁原理基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種江堤截滲新技術(shù)。最初的水泥土攪拌樁技術(shù)僅用于加固軟基。在我國，水泥土深層攪拌樁技術(shù)用于軟基加固始于二十世紀(jì)七十年代，迄今已有三十年的歷史，其技術(shù)和應(yīng)用也較為成熟，國內(nèi)已頒布了相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范。將用于軟基加固的深層攪拌樁技術(shù)移植到水利工程中進行地下防滲墻(本文簡稱深攪水泥土防滲墻)的構(gòu)筑是近幾年才起步的工作，目前還沒有相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范。因此，在深攪水泥土防滲墻應(yīng)用中還存在一些有待研究的技術(shù)問題。
在長江重要堤防隱蔽工程的垂直防滲施工工法中，深攪水泥土防滲墻工法占多數(shù)。由于隱蔽工程建設(shè)時間緊、任務(wù)重，在深攪水泥土防滲墻設(shè)計、施工和驗收過程中也存在一些需要深入研究解決的問題。例如，防滲墻設(shè)計指標(biāo)的選取依據(jù)和范圍問題就是長江重要堤防隱蔽工程的建設(shè)者及同行專家們所共同關(guān)心和重視的問題[1]。
本文從堤防防滲墻防滲功能和受力角度，探討了深攪水泥土防滲墻技術(shù)指標(biāo)的合理范圍，這些指標(biāo)包括：防滲墻厚度，滲透系數(shù)、抗壓強度和允許比降。在此基礎(chǔ)上，針對深攪水泥土防滲墻的施工工法和材料特點，綜合討論了深攪水泥土防滲墻設(shè)計指標(biāo)的合理范圍，研究結(jié)果可供堤防加固設(shè)計和質(zhì)量監(jiān)督等部門參考。

2 深攪水泥土防滲墻功能和材料特點分析
2.1深攪水泥土防滲墻結(jié)構(gòu)特點和功能
深攪水泥土防滲墻是由水泥土攪拌樁多樁搭接而形成連續(xù)密實的墻體。水泥土攪拌樁加固地基是通過每一個獨立樁組成的樁群來實現(xiàn)的，防止堤防滲透破壞則需要建立起連續(xù)完整的樁墻（即深攪水泥土防滲墻），從這個意義上講，將攪拌樁技術(shù)用于防滲要比加固地基的要求高，難度也大。與水泥土深層攪拌樁不同，深攪水泥土防滲墻的主要功能是在截滲或增加滲徑，提高堤防的抗?jié)B能力，深攪水泥土防滲墻本身不是傳統(tǒng)意義上的承載結(jié)構(gòu)，故防滲墻應(yīng)達到的主要性能指標(biāo)也與加固地基的攪拌樁不同，討論防滲墻設(shè)計指標(biāo)時應(yīng)圍繞堤防工程特點和防滲要求進行。
深攪水泥土防滲墻技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用于水利界是近幾年的事情，防滲墻的設(shè)計內(nèi)容包括墻體位置、墻體深度、墻體厚度以及墻體材料物理力學(xué)參數(shù)（滲透系數(shù)、抗壓強度、允許滲透比降）和相應(yīng)的水泥摻量等。其中防滲墻位置、深度以及水泥摻入量視深攪水泥土防滲墻的功能要求和施工條件等因素的不同而定。為簡化起見，本文主要針對堤基防滲墻的設(shè)計指標(biāo)進行討論，重點對防滲墻滲透系數(shù)、厚度、允許比降和強度指標(biāo)的合理范圍進行較為深入的探討。堤身防滲墻如果是用于隱患處理（如切斷堤身內(nèi)的橫向裂縫或生物洞穴），則應(yīng)針對性地考慮其設(shè)計指標(biāo)，這里不做討論。長江重要堤防的斷面為：頂寬一般為8~10m，堤身高度在6~10m之間，內(nèi)外坡比均為1:3。設(shè)計水頭一般在8 m以下。長江堤防除個別堤段有新培土（新培土層一般不超過2 m），絕大多數(shù)為老堤，已有數(shù)百年的歷史，在以下的討論中均指的是老堤的加固工程，并且認為老堤已經(jīng)完成固結(jié)過程。
2.2 水泥土材料特性概述
根據(jù)大量試驗研究結(jié)果可知，影響水泥土的抗?jié)B性能和力學(xué)性能的主要因素有：水泥摻量和水泥標(biāo)號，被加固土質(zhì)特性和含水量，拌和程度，成型環(huán)境和齡期。下面重點討論水泥土抗壓強度與齡期的關(guān)系以及水泥土的破壞機理等，它們直接影響抗壓強度的設(shè)計取用值。