多頭攪拌水泥樁在臺山電廠防滲帷幕工程的應(yīng)用

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1、工程概述
    由于多頭攪拌水泥樁自身所具有的特點，其所形成的防滲帷幕與其它常規(guī)施工方法相比，有較大的優(yōu)越性。本文對多頭攪拌水泥樁的工藝特點及其在臺山電廠防滲帷幕工程的應(yīng)用進行了介紹。
    廣東省臺山電廠位于珠江口以西60km銅鼓灣西側(cè)海岸邊，屬臺山市銅鼓村地域。廠址西北面距赤西鎮(zhèn)約15km，東面距大襟島5km，南面臨海，距離上川島10km，北面距臺山市約50km。廠址三面環(huán)山，南和東南部分為灘涂，在建電廠為火電廠，規(guī)劃容量為8臺600MW機組，一期工程為2臺600MW國產(chǎn)燃煤機組。
    電廠循環(huán)水取水系統(tǒng)包括取水口、明渠、循環(huán)水泵房，其中明渠長約600m，底寬3m，兩側(cè)坡度為1：1.5，開挖深度為12m，循環(huán)水泵房平面尺寸為61mx29m，開挖深度為16m。本區(qū)域地下水與海水相通，地下水位埋深約4m，經(jīng)多方案比較，最終確定沿明渠、循環(huán)水泵房外圍設(shè)一道防滲帷幕，考慮后期擴建要求，帷幕軸線范圍內(nèi)已將后期的明渠及泵房包括在內(nèi)，帷幕兩端與山體相接，在防滲帷幕形成的干施工條件下進行開挖和砌筑明渠及現(xiàn)澆鋼筋砼泵房，本方案投資省、施工質(zhì)量最有保證。帷幕工程總長度1244m，帷幕立面11200m。
    帷幕所處地質(zhì)條件為表層為人工填土層局部地段為填石，厚約6m，其下為砂層（粉砂、細砂、粗砂），厚約2～4m，再往下為粘土層、強風化花崗巖、中等風化花崗巖層。
    針對本工程地質(zhì)條件，設(shè)計上曾對高壓擺噴、多頭攪拌水泥樁、常規(guī)水泥攪拌樁等施工方法形成的防滲帷幕進行比較，最終鑒于多頭攪拌水泥樁具有顯著的優(yōu)越性，從而本工程采用多頭攪拌水泥樁形成防滲帷幕。另外沿帷幕軸線，有部分路段為原填石區(qū)，施工前挖槽將塊石挖除，然后填砂土置換。
    2、多頭攪拌樁工藝特點
    2.1概述
    多頭攪拌水泥防滲墻技術(shù)是將傳統(tǒng)的深層攪拌工法改進而成的一種專門用于防滲墻（止水帷幕）施工的方法和設(shè)備。目前國內(nèi)采用的是雙軸驅(qū)動的三頭攪拌法，其攪拌器為噴漿形式的十字形結(jié)構(gòu)。它是用三頭同時向下攪拌而形成連續(xù)的防滲墻或者步進之后形成連續(xù)的防滲墻。與傳統(tǒng)的深層攪拌樁機相比，它在以下兩方面有顯著的改進和提高：
    首先，由于動力提高，攪拌頭直徑減小，每個攪拌頭的鉆進力大大提高（一般可提高3倍，需要時最大可提高9倍）。因此，它不僅可以穿過較密實的砂層，還可以進入強風化巖石的頂部0.2~0.5m。
    其次，攪拌機的垂直度和操作控制的平穩(wěn)性能大大提高，其垂直度誤差可控制在0.3%之內(nèi)，可以比較好地避免一般深層攪拌樁機由于垂直度偏差太大而出現(xiàn)“開檔”的現(xiàn)象。
    正是由于以上兩個特點，使之特別適合于建造地下防滲墻（止水帷幕）。
    2.2技術(shù)參數(shù)
    根據(jù)目前的機械設(shè)備能力，墻體有效厚度可取190~450mm，成墻深度一般不超過22.5m，最大不超過25m。根據(jù)不同的地質(zhì)條件和水頭差大小，常采用以下三種墻體厚度：
    （a）攪拌頭直徑φ220mm，墻體有效厚度190mm，攪拌機每次進111mm（半樁），四次步進成墻。此型適合于成墻深度大、砂層密實、需要進入強風化巖層的情況。
    （b）攪拌頭直徑φ410mm，墻體有效厚度300mm，攪拌機每次步進222mm，二次步進成墻。
    （c）攪拌頭直徑φ550mm，墻體有效厚度400mm，一次成墻。此型適合于成墻深度較小、土層比較軟的情況。
    2.3適用條件及其優(yōu)點
    多頭攪拌水泥樁可以適用于素填土、粘土、砂土、淤泥等地層，可以進入強風化巖層頂部0.2~0.5m。
    多頭攪拌水泥樁有如下優(yōu)點：
    成墻效果：成墻效果好，墻體厚度均勻、連續(xù)、滲透系數(shù)小、滲透破壞比降大。成墻可靠性高，可控性好，可以作為永久性防滲墻。
    造價低：成墻總造價僅為高壓旋噴（包括定噴、擺噴）、雙排攪拌樁和砼地下連續(xù)墻的二分之一左右或更少，成墻效果和可靠性比高壓旋噴好，與雙排攪拌樁相當。因此，其“性價比”最高。
    施工工效高：實際施工工效平均為每臺機每天200~300m2，最高工效可達450m2。比高壓旋噴、雙排攪拌樁和砼地下連續(xù)墻工效高出一倍以上。
    3、防滲帷幕設(shè)計參數(shù)
    采用R32.5普通硅酸鹽水泥，水泥摻入量（重量比）為12~15%，水灰比采用0.5~2.0，摻入量和水灰比根據(jù)室內(nèi)試驗初步確定，然后再根據(jù)現(xiàn)場施工情況修正。
    帷幕深度：防滲帷幕頂標高為2.5m，底部進入粘土層1.5m或花崗巖巖面，帷幕平均深約10m。
    透水率<1Lu，抗壓強度R28>1.0MPa。
    4、防滲帷幕施工及流程
    4．1攪拌樁技術(shù)參數(shù)：
    攪拌葉片外徑：410mm
    噴漿嘴位置：鉆頭、葉片底部噴漿
    主電機功率：2×45KW
    漿液配合比：1：1
    4．2多頭攪拌樁施工
    （1）形成施工平臺，施工平臺誤差控制在15cm范圍內(nèi)。
    （2）測量工人員按圖紙放樣定位，孔位偏差±5cm內(nèi)。攪拌樁機鉆桿沿導向架下沉，偏斜率小于5‰。
    （3）攪拌設(shè)備施工時，開啟泥漿泵將水泥漿壓入土中，邊噴漿，邊攪拌下沉，鉆至設(shè)計深度后，邊提升，邊噴漿，邊旋轉(zhuǎn)攪拌至地面一次成樁完畢。攪拌頭直徑Φ410mm，墻體有效厚度300mm，攪拌機每次步進222mm，二次步進成墻。
    （4）攪拌樁前后兩組樁相互切割，一次成墻完成一個施工單元。單元墻長度為1.32m，相鄰樁的施工間隔不能超過72小時，如因特殊原因超過上述時間，應(yīng)對最后一根樁進行空鉆留出榫以使下一批樁塔接；如間歇時間太長（如停電等）與后續(xù)樁無法塔接，采取局部補樁或注漿措施。
    （5）泥漿隨配隨用，為防止水泥漿離析，在制漿桶中不斷攪拌。為防止阻塞管路，在一、二級攪拌中間設(shè)置一道過濾網(wǎng)。供漿、供水必須連續(xù)，一旦中斷，應(yīng)將旋噴管下沉至停漿點以上0.5m處，待恢復供應(yīng)時旋噴下鉆。
    （6）提升速度以Ⅲ—Ⅳ檔（0.94m/min）為主，記錄儀記錄攪拌機施工時間，深度記錄誤差不得大于10cm。
    （7）記錄員及時準確填寫施工記錄。
    4．3施工工藝流程：
    4．4質(zhì)量保證措施
    （1）作業(yè)形成的防滲墻厚度不小于設(shè)計值，施工人員每班施工前測量鉆頭大小，大小不應(yīng)小于405mm。
    （2）水泥品種標號為32.5R，水泥平均摻入比15%，每米水泥用量168.3kg，每米漿量98.4L，每樁0.25m漿量4.1L。嚴格控制水灰比，水泥漿比重1.512，每單元樁用比重計測一次比重，記錄在原始記錄表中，漿液用量達到設(shè)計要求。
    （3）孔位偏差控制在±5cm之內(nèi)，每隔30m設(shè)一控制點，以便于施工放樣人員復核。
    （4）單元樁傾斜率≤5‰?？刂苾A斜率用水平校正儀，傾斜率控制在3‰以內(nèi)。
    5、效果檢驗
    防滲帷幕施工歷時約2個月，多頭攪拌水泥樁施工效果通過局部與整體相結(jié)合的方法進行檢驗。首先，樁體形成14d后進行鉆孔抽芯檢驗，樁體強度達到要求，各樁樁間結(jié)合緊密，未發(fā)現(xiàn)分叉、缺漿等現(xiàn)象。其次，防滲帷幕全部施工結(jié)束15天后在帷幕內(nèi)進行大開挖，原有地下水抽干后，基坑內(nèi)基本保持干燥。通過上述檢驗，說明多頭攪拌水泥樁防滲效果好，為明渠及循環(huán)水泵房的施工創(chuàng)造了良好的施工環(huán)境?，F(xiàn)明渠及循環(huán)水泵房已施工完畢，施工質(zhì)量得到了很好保證。
    6、 結(jié)語
    多頭攪拌水泥樁在臺山電廠防滲帷幕工程取得成功應(yīng)用，為其它工程防滲帷幕施工方案的比選提供了另一途徑。多頭攪拌水泥樁成墻效果好，施工工效高，造價低，具有較廣的應(yīng)用前景，值得在今后工程推廣。