多头小直径水泥土搅拌桩防渗墙在八条路水库除险加固工程中的应用

赵德龙

（江苏省赣榆县水利局 江苏 赣榆 222100）

1 引言

八条路水库位于江苏省赣榆县西北部低山丘陵区谢湖河下游，距赣榆县城区30km。水库集水面积32km2，总库容2143万m3，是一座以防洪为主，结合灌溉、供水、水产养殖等综合利用的中型水库。该水库经多年运行，病险情况较为严重，坝体多处渗漏，影响大坝的安全稳定。2008年12月开始对水库进行除险加固，其中坝体防渗处理设计采用多头小直径水泥土搅拌桩防渗墙。

多头小直径深层搅拌桩防渗墙技术是运用特制的多头小直径深层搅拌桩机，把水泥浆喷入土体并搅拌形成水泥土墙，用水泥土墙作为防渗墙达到防渗的目的。该方法是利用水泥作为固化剂，通过深层搅拌机械，在地基深处就地将软土和水泥强制搅拌后，使软土硬结改性，具有取材方便、施工无噪音、无污染、工程效果好等优点，并可连续成墙。

2 施工方法及要点

2.1 设计标准

防渗墙设计单桩直径40cm，理论成墙厚度24cm，桩间搭接8cm，水泥掺入量18%。要求防渗墙无侧限抗压强度90天不小于0.3MPa，渗透系数不大于 1×10-6cm/s，孔位偏差不大于3cm。

防渗墙平行于坝轴线布置，距上游坝肩2.0m。

2.2 主要施工方法及技术要点

本工程选用PH-5E多头小直径深层搅拌桩机，采用两喷一次成墙工艺，即定位后开动钻机浆液均匀喷出后，开始搅拌向下钻进，边钻进边喷浆，到达设计标高后，持续搅拌喷浆2min，然后边搅拌提升边喷浆，一次性成墙。每幅施工成墙长度64cm。

2.2.1 施工工艺

（1）定位

根据施工图防渗墙中心线位置确定防渗墙轴线，从起点每幅定位以钻杆中心进行控制，每64 cm测放一个控制点，且每50cm作为一次定位误差校核点。每个单元幅起始点用30cm长竹签垂直插标，并用红漆标识，插标点高出地面5cm左右。同时在防渗墙轴线外侧按同样的方法，测放一排桩位控制校核点，作为施工中对掘搅头定位的复查。

（2）桩机就位

由当班班长统一指挥桩机就位，移动前看清上、下、左、右各方面的情况，发现有障碍物及时清除，移动结束后检查定位情况并及时纠正。桩机平稳、平正，并用经纬仪或路线锤进行观测以确保钻机的垂直度。三轴水泥搅拌桩桩位定位偏差小于3cm。

（3）搅拌下沉

启动电机，根据土质情况按计算速率，钻头喷浆，放松卷扬机使搅拌头自上而下切土拌和下沉，直到钻头下沉钻进至桩底标高。

（4）注浆、搅拌、钻进、提升

开动灰浆泵，待纯水泥浆到达出浆口后，喷浆搅拌30s，在水泥浆与桩端土充分搅拌后，再开始按试桩要求的速度钻进和提升搅拌头，边注浆、边搅拌、边钻进和提升，使水泥浆和土充分拌和。待两喷过程结束，直至提升到预定停浆面后关闭灰浆泵，一幅防渗墙成型。

2.2.2 防渗墙成墙施工控制

（1）定位控制

根据多轴掘削搅拌轴幅间中心距，在墙体中心线的一侧划定每幅间的套接位置，并按标准规定做好施工模具，定好桩位，控制平面偏差在±3cm以内。

（2）垂直精度控制

采用经纬仪作桩架垂直度的初始点校准，并用两侧垂直角度仪或吊垂跟踪调整导杆立柱的垂直度，用三支点导杆立柱的垂直度控制钻具垂直度，使钻机塔架垂直度偏差控制在±0.1%以内。搅拌掘进过程中，随时检测搅拌轴的垂直度，以保证搅拌桩的偏倾率不大于0.3%。

（3）钻进搅拌控制

采用一次钻进一次提升两拌两喷的方法完成单幅造墙。开动搅拌主机，并徐徐下降钻头与基土接触，按规定要求送浆、供气；先开始慢速搅拌进尺，当钻进一定深度后改为快速钻进至设计墙顶标高，用桩架导柱标尺和计时器联合控制速度在0.5m/min～1.0m/min；钻进搅拌时，通过在导杆立柱上的划分标尺来量测钻具钻进速度。

钻进搅拌至设计墙深后调整转速，慢速回转提升钻杆，以减缓耗用功率的突变，避免形成真空负压而导致孔壁塌陷，造成墙体空隙，提升速度控制在1.0m/min～1.5m/min。

（4）水泥检测

水泥采用地产优质水泥。按规范要求的批量进行取样送检，合格后用于工程。

（5）浆液配制

采用电子计数器控制水量，严格按预定配合比制作浆液，用比重计量测控制浆液的比重。在灰浆搅拌机与集料斗之间设置过滤网，将水泥浆液进行过滤。放浆前先搅拌2min再倒入存浆桶，现场质检员对水泥浆液进行检测，并监督浆液存放时间。水泥浆随配随用，搅拌机和料桶中的水泥浆须不断搅动。浆液存放的有效时间按以下规定控制：当气温≤10℃时，不宜超过5h；当气温≥10℃时，不宜超过3h；浆液温度控制在5℃～40℃以内，超出规定予以废弃。

（6）注浆控制

严格按预定配合比制作浆液，用比重计量测，控制水泥浆液的比重偏差在±0.05g/cm3内。为防止离析，水泥浆液随配随用，并不断搅动，放浆前须充分搅拌并经过滤后再倒入存浆桶，存放的有效时间符合规定要求。挖掘搅拌时浆液由注浆泵经管路送至挖掘头，注浆量由无级电机调速器监控。若中途出现堵管、断浆等现象，查找原因进行修理，待故障排除后在掘进搅拌。因故停机超过半小时，应对泵体和输浆管路妥善清洗。注浆的同时全程不间断供气，气体经管路压至钻头，供气控制压力为0.4MPa左右。

（7）成墙质量控制

为保证成墙厚度，根据挖掘头齿片磨损情况定期测量齿片外径。当磨损达到2cm时必须进行修复，为确保墙体均匀度，严格控制掘进过程中的注浆均匀性以及由气体升扬置换墙体混合物的沸腾状态。幅间墙体的联结是水泥土防渗墙施工最关键的一道工序，施工过程中严格控制桩位和垂直度，保证幅间套接质量和墙体的整体连续性，按实验确定的水泥渗入比，提升、下降速度，水泥浆液等参数施工，确保施工质量。

2.2.3 防渗墙施工技术要点

（1）严格按设计要求配制浆液。

（2）土体充分搅拌，严格控制钻进速度，使原状土充分破碎以有利于同水泥浆液均匀拌和。

（3）浆液不能发生离析，水泥浆液严格按预定配合比制作，为防止灰浆离析，放浆前必须搅拌2min再倒入存浆桶。

（4）水泥土搅拌桩施工时，相邻两桩施工间隔不得超过24h，因特殊情况超过时间，且桩机能正常工作，在依序即将喷的新孔位进行钻孔，留出与以成桩搭接所需榫头，以便后续施工进行。机械无法空钻时，依序在已成桩做好标记，下次施工前在此处两侧进行补桩，施工后再依序后续桩施工作业。

（5）压浆阶段不允许发生断浆现象，输浆管道不能堵塞，全桩须注浆均匀，不得发生夹心层。发现管道堵塞，立即停泵进行处理。并将搅拌头下沉至停浆点以下0.5m处，待恢复供浆时在喷浆，以防断柱。停机超过三小时，先拆卸输浆管道。并妥加清洗。

（6）对溢出的泥土及时采用内驳车运到施工现场。

2.2.4 施工质量控制措施

（1）由专职测量人员负责测量放线及桩位的定位。

（2）桩机必须端正、稳固、水平，用经纬仪或线锤保持其垂直度。

（3）浆液配制必须按规定的配合比进行配制。

（4）严格按试桩确定的施工参数控制好下沉、提升速度。出现堵管、断浆等现象时，立即停泵，查找愿意进行处理，并将搅拌头下沉至停浆点以下0.5m处，待恢复供浆时再喷浆，以防断柱。停机超过三小时，先拆卸输浆管道，并妥加清洗。

3 检测结果评价

（1）芯样无侧限抗压强度：采用钻芯取样法抽检了3组试块进行立方体抗压强度试验，抗压强度推定值为1.17MPa～3.24 MPa，均满足设计单轴抗压强度大于0.3MPa（90d）的要求。

（2）芯样渗透系数：采用钻芯取样法抽检了3组试块，渗透系数检测值为3.25×10-7～9.62×10-7，全部满足设计渗透系数≤A（1～10）×10-6cm/s（A=1）的要求。

（3）墙体连续性检测：共抽检了3个区段，雷达波探测结果显示，波形总体变化不大，同相轴基本连续，未见明显缺陷特征，表明检测部位防渗墙墙体总体连续、完整，不存在空洞现象。

4 结语

八条路水库大坝经采用多头小直径水泥土深层搅拌桩作防渗处理，工程实施后，经过两个汛期的考验，大坝渗漏问题基本解决，水泥土防渗墙具有明显的防渗效果，满足了设计和实际的需要，取得了良好的社会效益和经济效益。陕西水利

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