多头小直径水泥土搅拌墙在舒庐干渠龙冲填方段等渗漏中的应用

汪舒银

（安徽省淠史杭灌区舒庐干渠管理局，安徽 六安 231300）

1 工程概况

舒庐干渠左岸龙冲填方、十人塘填方、枣林填方3处填方段渠道原设计渠底宽20m，渠道内坡1∶2.5，外坡1∶2.5（设置平台处平台以上1∶2.5，平台以下1∶3.0）；设计纵坡为1∶15000；设计水深为3.3m，整条总干渠渠道以设计流量确定断面，堤顶高程高于设计灌溉水位1.5m，左右岸设计堤顶宽度均为4.0m。

每年灌溉及汛期高水位运行时，大面积散浸，渗漏，急需进行防渗加固。造成上述问题的原因主要有：

1）有些填方段堤脚处密实度较差，局部含有软弱夹层和软塑状填土，渠道持续高水位时，堤身浸润线升高，出逸点高，堤身边坡散浸渗水；2）堤身施工时填筑质量差，清基不彻底，动、植物洞穴广泛分布，堤身堤基易形成渗漏通道，发生管涌；3）有些堤防填筑段位于老河槽上，加上堤内人为切脚挖鱼塘，承压水出逸坡降过大，引起堤后翻砂鼓水；

2 渠道渗流稳定计算

采用河海大学工程力学研究所编制的水工结构分析系统AUTOBANK，程序内部采用有限元技术，可对土坝、堤防、涵洞、水闸等水工建筑物进行详细的分析计算。根据《水闸设计规范》 (SL265-2016)，对比计算结果，计算断面上堤身与堤基接触面上的最大水平比降均小于粉质粘土允许渗透比降0.3，其渗透稳定可以满足要求；正常水位、灌溉水位、加大水位时下游渗出段的最大出逸比降均大于1层坝身粉质粘土的允许出逸比降值0.45；其渗透稳定不满足要求。从现场检查看出，渗漏现象非常严重。主要是因为堤身清基不彻底，堤身与堤基存在接触渗漏，同时堤身填土压实度过低，碾压不实造成的。

3 渗漏段治理设计

经渗流安全分析及历史险情，填方段堤防背水坡脚出逸点渗透比降较大，渗漏严重。从工程运行和现场勘察资料来看，也存在以下几个方面的渗流隐患：

1）原堤防内部填筑质量不均衡，土质松散，压实度未达到设计要求，局部呈软塑状；白蚁危害严重；人工清基不够彻底，存在薄弱隐患，填方段大面积散浸，局部存在渗漏通道或管涌险情。

因此，为了确保堤身安全，须对堤身进行防渗处理。针对堤坝填筑质量差，背水坡有散浸和集中渗漏现象，结合地质勘察报告和目前的施工技术水平，可选择的防渗处理技术措施主要有：充填灌浆防渗墙、高压喷射灌浆、冲抓套井回填粘土防渗墙及多头小直径水泥土截渗墙。多头小直径搅拌墙：以水泥作为固化剂，通过桩基在地基深处将土体和固化剂强制搅拌，利用固化剂将土体和水所产生的一系列物理化学反应，使土体硬结成具有良好的整体性、水稳定性、不透水性并具有一定强度的水泥土防渗墙，达到截渗目的。对地层适应性有一定的局限性，适用于加固各种成因的饱和软黏土淤泥质土和软黏土的土层，加固效果好，适用面广。

坝段多头小直径防渗墙伸入坝基1.5m左右。墙体抗渗厚度按下式确定：

式中：T——墙厚(m)；ΔH——上、下游水头差；i——水泥土允许坡降，取i=50。

经计算得水泥土防渗墙厚度为12cm时即可满足抗渗要求，本次设计考虑到施工连续性、均匀性和竖向偏差，故选取成孔孔径为15.0cm，桩体间水平向搭接长度10cm。本次设计多头小直径墙体有效理论厚度22.4cm，大于抗渗要求。

2）灌浆参数的拟定：参照其它灌浆工程和《水泥土搅拌墙施工规范》，该坝段水泥土搅拌墙最小厚度取20cm；水泥掺入量为15%，水灰比不低于1∶2；水的流量每分钟80～120L；气压0.7MPa，进气量每分钟1～2m3；浆液压力0.2～3MPa，浆液流量每分钟80～150L，提升速度每分钟5～20cm。以上均为设计参数，实际施工参数需根据现场试验结果选定。

3）灌浆材料：水泥采用普硅42.5级水泥，在水泥浆液中掺入3%左右的水玻璃，可提高其抗渗性；为了降低工程造价，可掺入与水泥等量的粉煤灰，其水泥土强度可提高10%。

4）搅拌墙底面深入堤基相对不透水层1.5m，顶面高程高出设计水位0.5m。

4 结语

多头小直径搅拌墙的优点如下：①加固效果好，加固方式灵活，适用面广，可以采用不同的加固型式、不同的桩长和置换率，以满足不同土质条件和不同荷载要求的加固目的。这种方法适宜用在河道区域狭长、地质条件复杂，且对沉降要求较高的工程；②施工速度快；③可充分利用原软土，无弃土；④造价低；⑤适用于处理饱和软黏土、淤泥、淤泥质土、黏性土、素填土等地基的加固；⑥不仅具有防渗功能，还能够保证边坡稳定，防止产生滑坡。缺点是：对施工场地要求大，施工工艺要求比较高。

该工程2018年10月份开工至次年3月份竣工，现经过一个灌溉期，现场巡查、仪器观测等有效监测，效果明显，无明显的渗漏现象出现，更加证明多头小直径水泥土搅拌墙在本工程中的应用。