论述水利水电工程防渗墙施工工艺及质量控制

李小军

摘 要：水泥深层搅拌桩主要应用于软弱地基加固。文章通过对深层搅拌桩在堤防防渗工程中的应用实践，系统地介绍了深层搅拌水泥土防渗墙的施工工艺、质量控制要点、质量检验等，希望与广大同行共同学习，共同进步。

关键词：水泥搅拌桩；连续墙；堤防加固

1 水泥搅拌桩连续墙技术的特点和评价

软土地基深层搅拌加固法利用水泥、石灰等材料作为固化剂的主剂，通过特制的深层搅拌机械，在地基深部就地将软土和固化剂强制拌和，产生一系列物理化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的优质地基。在水利工程运用中软土地基深层搅拌加固法更强调单桩搭接形成的连续墙对地下构筑物（尤其是中浅深度防渗墙） 的替代作用。水泥搅拌桩一般有喷粉和喷浆两种，采用水泥搅拌桩技术建造水利工程防渗墙，适应于淤泥、淤泥质土、粘土、粉土等软土地基，在粉砂、细砂及一定含砾量的河床地层中更易达到较高的强度且更好的搅拌均匀性，同样适用于一般河床工程的地基加固。

地基水泥搅拌桩技术具有如下特点：（1）与灌注桩防渗墙技术相比，避免了成孔固壁问题，不需要填筑形成固壁压力所需的施工平台，特别适宜于不易解决塌孔问题的粉、细砂地层； （2）深层搅拌机械设有油压移位装置，机具可迅速准确灵活地移位，从而达到施工速度快和易保证搭接质量的目的，特别适宜浅层地下连续墙施工；（3）建造的防渗墙易达到设计强度和防渗效果；（4）搅拌机械采用螺旋状搅拌头搅动土层的办法，施工中无振动，对相邻土层或建筑物无影响。

2 施工工艺流程

2.1 定位：搅拌机运行到指定的桩位处，对中并保证桩架垂直。当地面起伏不平时，应调整基座保持水平。

2.2 预搅下沉：起动搅拌机电动机，放松起重机钢丝绳，使搅拌机沿导向架搅拌切土下沉，下沉的速度可由电动机的电流监测表控制。预搅下沉时不宜冲水，当遇到硬土层下沉太慢时，方可适量冲水，但应考虑冲水对桩身强度的影响。

2.3 制备水泥浆：等搅拌机下沉到一定深度时，即开始按设计确定的配合比拌制水泥浆，待压浆前将水泥浆倒入集料斗中。制备水泥浆的目的是，根据设计单位提供的水灰比和水泥掺入比这两个参数，计算出：（a）每立方米水泥土加固体中应注入的浆液体积量（m3）。（b）浆液的密度（g/cm3）。

2.4 提升喷浆和搅拌：搅拌机下沉到达设计深度后，开启灰浆泵将水泥浆压入地基中，边喷浆边旋转，同时严格按照设计确定的提升速度提升搅拌机。一般提升速度不超过0.8m/min。

2.5 重复上、下搅拌：搅拌机提升至设计加固层的顶面标高时，集料斗中的水泥浆应正好排空。为使软土和水泥浆搅拌均匀，应再次将搅拌机边旋转边沉入土中，至设计加固深度后再将搅拌提升出地面。

2.6 清洗：各集料斗中注入适量清水，开启灰浆泵，清洗全部管路中残存的水泥浆，直至基本干净，并将粘附在搅拌头上的软土清洗干净。

2.7 移位：重复上述1）～6）步骤，再进行下一根桩的施工。

3 施工注意事项

3.1 施工前应确定搅拌机械的灰浆泵输浆量、灰浆经输浆管到搅拌机喷浆口的时间和起吊设备提升速度等施工参数，并根据设计要求用流量泵控制输浆速度，确定搅拌桩的配比等各项参数和施工工艺。宜用流量泵控制输浆速度，使注浆出泵出口压力保持在0.4MPa～0.6MPa，并应使搅拌提升速度与输浆速度同步。

3.2 输浆管路清洗干净，严防水泥浆结块，每日完工后需彻底清洗一次。喷浆搅拌施工过程中，如果发生事故停机超过30min，先拆卸管路，排除灰浆，妥为清洗。灰浆泵定期拆开清洗，注意保持齿轮减速箱内润滑油的清洁，确保搅拌桩成桩均匀，具良好的止水效果。

3.3 为保证搅拌桩桩体垂直度满足规范要求，在主机上悬挂一吊锤，通过控制吊锤与钻杆上、下、左、右距离相等来进行控制。搅拌桩的垂直度偏差不得超过1%，桩位布置偏差不得大于50mm，成桩直径不得小于设计值。

3.4 为了确保桩体每米掺合量以及水泥浆用量达到设计要求，每台机械均应配备电脑记录仪。同时现场应配备水泥浆比重测定仪，以备随时抽查检验水泥浆水灰比是否满足设计要求。

3.5 制备好的浆液不得离析，泵送必须连续。拌制浆液的罐数、固化剂和外掺剂的用量以及泵送浆液的时间等应有专人记录。

3.6 为保证水泥搅拌桩桩端、桩顶及桩身质量，第一次提钻喷浆时应在桩底部停留30s，进行磨桩端，余浆上提过程中全部喷入桩体，且在桩顶部位进行磨桩头，停留时间为30s。

3.7 施工时因故停浆，宜将搅拌机下沉至停浆点以下0.5m，待恢复供浆时再喷浆提升。若停机超过3h，为防止浆液硬结堵塞，宜先拆卸输浆管路，予以清洗。

3.8 施工中发现喷浆量不足，应整桩复搅，复喷的喷浆量不小于设计用量。如遇停电、机械故障等原因，喷浆中断时应及时记录中断深度。在12h内采取补喷处理措施，补喷重叠段应大于100cm，超过12h应采取补桩措施。

3.9 根据实际施工经验，水泥土搅拌法在施工到顶端0.3m～0.5m范围时，因上覆压力较小，搅拌质量较差。因此，施工的桩顶标高应比设计确定的基底标高高出约0.5m，待开挖基坑时，再将上部桩身质量较差的0.5m桩段凿去。

3.10 现场施工人员认真填写施工原始记录，记录内容应包括：施工桩号、施工日期、天气情况；喷浆深度、停浆标高；灰浆泵压力、管道压力；钻机转速；钻进速度、提供速度；浆液流量；每米喷浆量和外掺剂用量；复搅深度。

4 水泥粉喷搅拌桩施工

4.1 施工机具

4.1.1 搅拌机。国产的有SJB-I型和Ⅱ型，前者功率为2×30 kW。搅拌深度10～12 m ；后者功率2×40 kW ，搅拌深度15～20 m。

4.1.2 空压机（一般为116 m3/ min） 。

4.1.3 水泥粉贮存发送器（容积大于400 L）

4.1.4 压力胶管及电缆。用电缆连接电源和搅拌机电气控制装置，安装水泥发送器并搭置便于为灰罐加料的工作平台，用压力胶管分别连接空压机、水泥粉发送器及搅拌机进灰口。

4.2 施工工艺

4.2.1 就位对中。驱动搅拌机油压装置到达指定位置，调平搅拌机平台（钻杆导向架与平台垂直） ，对中孔位。

4.2.2 预搅下沉。启动搅拌机电机，使搅拌钻头沿导向架下沉，下沉速度由操作系统控制。下沉过程中保持连续送风，避免钻头喷粉口堵塞。

4.2.3 喷水泥搅拌提升。搅拌钻头下沉到设计深度后，开启空压机，待灰粉达喷粉口，再按设计的速度边喷粉、边提升。

4.2.4 重复搅拌。在有必要进一步掺入水泥或进一步搅拌均匀时，可再次将搅拌钻头下沉，到设计深度后再次将钻头提升（供水泥粉） 到地面。

在中山市西河水闸重建工程的水泥搅拌桩设计中，采用先打直径600mm的砂桩，再在砂桩内进行直径500mm的水泥搅拌桩施工的方案，方案确保了水泥搅拌桩的施工质量，搅拌桩强度提高快，从而加快了下一阶段的工程施工进度。

参考文献

[1] 中华人民共和国国家发展和改革委员会.DL/T5199—2004水电水利工程混凝土防渗墙施工规范[M].北京：中国电力出版社出版，2005.

[2] 张士君，董福平.小型水库的安全与管理[M].北京：国水利水电出版社，2005.