多头小直径的深层搅拌桩防渗墙在水库除险加固中的应用

王志伟

（新疆生产建设兵团勘测规划设计研究院 乌鲁木齐 830002）

农六师红旗农场下新湖水库是一座中型水库，原设计库容2500万m3，总库容3000万m3。水库位于昌吉回族自治州吉木萨尔县境内，地处天山北麓准噶尔盆地南缘的山前冲积平原上，地理坐标为东经 88°57′～88°22′、北纬 44°00′～44°22′，地面自然坡降为 1.5‰～4.8‰,平均坡降3‰。海拔在600～622m之间。

由于土坝在原施工过程中，粘土心墙没有下到设计深度，且坝基夹有砂层，形成透水层，通过现场勘察，发现1+750～3+750和4+600～5+950段坝基渗漏比较严重，此次在1+750～3+750和4+600～5+950段坝前坡对坝基采用多头小直径深搅机做截渗墙进行加固，墙长3350m。

1 多头小直径的深层搅拌桩防渗墙技术适用条件

多头深层搅拌防渗墙技术是在单头和双头基础上发展起来的一项堤坝防渗技术，该方法是用双动力多头深层搅拌桩机，通过主机的双驱动力装置，带动主机上的多个并列的钻杆转动，并以一定的推动力使钻杆的钻头向土层推进到设计深度，然后提升搅拌至孔口。在上述下钻提升过程中，通过水泥浆泵将水泥浆由高压输浆管输进钻杆，经钻头喷入土体中，在钻进和提升的同时，水泥浆和原土充分拌和。桩机横移就位调平，多次重复上述过程形成一道防渗墙，墙体连接方式根据设计要求的墙厚选定不同的钻头和搭接方式。

多头小直径的深层搅拌桩防渗墙技术，在水库除险加固中多应用于粘土、粉质粘土、密度中等以下的砂层，不适用于大砂砾石层，施工不受地下水位的影响。

多头小直径的深层搅拌桩防渗墙技术具有“施工不用开槽，既有利坝堤稳定，又避免了因地质情况复杂而带来的开槽、钻孔塌孔等施工难度；施工造价低，工效快，最高工效可达20m2/台时；水泥土截渗墙与混凝土墙的使用年限相当”等特点

2 截渗墙设计技术指标

该工程水泥土截渗墙技术指标为：水泥掺入比不小于15%，最小成墙厚度160mm，单元搭接长度100mm，90天抗压强度大于1.0MPa，墙体渗透系数K＜A×10-6cm渗透破坏比降大于200。根据实际地质情况，在1+750～3+750与4+600～5+950坝段防渗墙伸入坝基的深度为7m。

为彻底摸清截渗墙基础的地质构造，施工前先进行地质勘探。用钻机从起点每隔50m做一勘探孔，原则是钻穿透水的砂质地层，找到相对不透水的粘土层，粘土层厚度要求不小于2m。由此绘制地质结构纵剖面图，为截渗墙技术设计提供准确的依据。

3 工程施工

3.1 施工设备选择

根据工程防渗段的地质条件，决定采用多头小直径水泥土薄墙工艺。最终检测采用探坑取样室内试验及大地雷达检测方法或建设单位认可的其他检测方案。其设备选用SJ4—500Ⅱ型多头小直径深层搅拌截渗桩机。

3.2 施工方法

a.制浆站（第一搅）按照设计水灰比 0.9∶1～1.3∶1 配制并搅拌成水泥浆，水泥浆应随配随用。

b.用泵把配制好的水泥浆输送到储浆罐（第二搅），同时桩机就位调平。

c.从地面放线定位开挖的槽沟搅拌下沉，同时开启输浆泵，输送浆液至设计桩底高程，定位搅喷3s，然后提升至设计桩顶高程即地面，此过程以地面微微泛浆为最好，否则就调配浆液水灰比或调整下沉和提升的速度。

d.关闭搅拌机械，完成一个单元墙体的施工。

e.向前水平移动，移下底盘对桩位，使前一单元墙体和后一单元墙体的最后一个桩搭接100mm，调平重复上述a～e步骤。施工程序见右图。

4 指标控制

在施工中应严格控制以下指标：

a.混凝土固化剂。主剂一般采用325号、425号普通硅酸盐水泥或矿渣水泥，水泥掺入量（占天然土重的百分比）一般为8%～15%。

b.混凝土水灰比。可根据地质报告反映的土层性质、土的孔隙率、孔洞裂隙情况、土层含水量及室内试验数据初步确定，然后再根据现场施工情况修正，一般来说水灰比为0.5～2.0。

施工程序图

c.钻头直径。根据桩深、墙厚及垂直度的要求，可选 220～632mm。

d.搭接长度。设计要求的桩与桩之间搭接长度应不小于50mm，随墙深增加应增加搭接长度。

e.垂直度。施工前应使桩机水平，使钻杆保持垂直，垂直度误差不大于1/300。

f.桩间接头处理。对于要求搭接的桩孔，桩与桩的搭接间歇时间不应大于24h，如因特殊原因超过上述时间，应对最后一根桩搭接处进行空钻留出榫头以待下一批桩搭接；如间歇时间过长（如停电等）与后续桩无法搭接，应在设计和监理单位认可后，采取局部补桩或注浆措施。

5 结 语

经过几个水库的实际运用，多头小直径的深层搅拌桩防渗墙对于平原水库库除险加固还是比较适用的。该技术具有施工工艺保证率高、防渗效果好、施工难度低、适应能力强的特点，是比较符合新疆的平原水库的实际的，值得推广应用。