水泥土搅拌桩在水利工程施工中的应用

周志建

(江西省水利水电建设有限公司，南昌 330025)

水泥土搅拌桩在水利工程施工中的应用

周志建

(江西省水利水电建设有限公司，南昌 330025)

通过垂直1标段工程概况，设计要求，设备选择，材料质量控制，深层搅拌防渗墙施工工艺流程，主要施工管理措施及施工中常见问题及接头部位处理来介绍水泥土搅拌桩在水利工程施工中的应用情况，分析单头机与三头机在工程施工中的利弊，水泥土搅拌桩施工方法应用在水利防渗工程中的优点及取得的效益。

深层搅拌防渗墙；连续成墙参数控制；质量参数；工艺流程；堤身防渗

1 工程概况

江西省五河及鄱阳湖区重点圩堤应急防渗处理工程是2010年冬至2011年春全省农田水利基本建设的重点工程。整个项目涉及南昌市、南昌县、进贤县的红旗联圩、蒋巷联圩、南新联圩、长乐联圩、三江联圩和信西联圩6座重点圩堤，堤线总长381.64km。项目主体工程设计为深搅处理总长45.58km，水泥土防渗墙327453.09m2，设计桩成墙厚度≥0.18m，桩长1～9m，防渗墙底伸入堤基1.0m，从而形成一种渗水性较小的水泥土防渗墙。

2 设备选择

根据垂直1标深层搅拌防渗墙工期紧、任务重，项目整体施工质量管控难度大，项目参建各方协调困难等特点，拟定在确保施工质量的前提下，为了加快施工进度，采用单头机一序成墙和三头机一序成墙，三头机二序成墙等多种型号的深层搅拌设备和施工方法混合施工。

3 成墙施工工艺流程

1)单头机采用一序成墙工艺，钻头直径为0.45m，搭接厚度0.05m，最小成墙厚度0.206m，单元墙长度0.4m；工艺流程如下：①定位；②搅拌下沉；③注浆搅拌提升；④重复搅拌下沉；⑤二次提升(不注浆)；⑥前移400mm；⑦重复①～⑥完成下一个单元墙。

2)三头机采用一序成墙和二序成墙工艺。三头机一序成墙施工控制参数：钻杆之间轴距设置成0.32m，采用直径为0.38m的钻头，成墙搭接厚度控制为0.06m，三头机一序成墙控制最小成墙厚度0.205m，一个单元墙控制长度为0.96m；工艺流程如下：①定位；②启动主机边喷边钻进到设计深度；③当到达设计深度后，停止上下钻进动作，静止喷射浆液30s；④重复喷射浆液并搅拌上升；⑤停止钻进和喷射浆液动作；⑥三头机向前纵向移动0.96m；⑦重复①～⑥完成下一个单元墙。三头机二序成墙施工控制参数：钻杆之间轴距设置成0.45m，采用直径为0.3m的钻头，成墙搭接厚度控制为0.075m，三头机二序成墙控制最小成墙厚度0.198m，一个单元墙控制长度为1.35m；工艺流程如下：①定位；②启动主机边喷边钻进到设计深度；③当到达设计深度后，停止上下钻进动作，静止喷射浆液30秒；④重复喷射浆液并搅拌上升；⑤停止钻进和喷射浆液动作；⑥三头机向前纵向移动225mm；⑦重复①～⑥完成一个单元墙。⑧深层搅拌机向前纵向移动1.35m；⑨重复①～⑦完成下一个单元墙直至工程结束[1]。

4 主要管理措施参数

1)选用水泥的标号≥PC32.5级，水泥掺入比：12%。

2)水泥土搅拌桩浆液配合比与比重控制参数：当浆液配合比为1.5∶1时，浆液比重控制为1.36g/m3。当浆液配合比为1.2∶1时，浆液比重控制为1.43g/m3。

3)水泥土搅拌桩成墙的垂直度控制参数：

为保证成墙的垂直度，必须先将搅拌机用水准尺进行整平，保证搅拌机机座水平。再校正搅拌机机架的垂直度，采用吊线锤双向控制，以保证钻杆的垂直度，偏差≤0.5%。

4)水泥土搅拌桩成墙速度施工控制参数

水泥土搅拌桩施工过程中，搅拌并喷射浆液的下沉速度控制在0.6m/min～1m/min，搅拌并喷射浆液的提升速度控制在0.6m/min～1.2m/min。目的是为了搅拌充分，桩体成墙率高，避免出现成墙桩体水泥分布不均，强度不一，达不到设计防渗效果。

5)单位成墙面积水泥用量：①单头机成墙每m2水泥用量：36kg/m2；②三头机一次成墙每m2水泥用量：73.0kg/m2；③三头机二次成墙每次每m2水泥用量：43.9kg/m2。

5 常见问题、接头部位处理

5.1 常见问题、发生原因及处理

1)遇到搅拌下沉困难、电流值高、搅拌机跳闸。分析原因：电压偏低，土质较硬，阻力太大，遇大块石或树根等障碍物。解决办法：调高电压，适量冲水下沉，开挖排除障碍物。

2)遇到搅拌机下不到设计墙底深度，但电流不高。分析原因：土质太黏，搅拌机自重不够。解决办法：增加搅拌机自重或加设反压装置。

3)遇到喷浆提升未到设计导向沟高程，集料斗中浆液已排空。分析原因：后台投料不准，灰浆泵磨损漏浆，灰浆泵输浆量增大。解决办法：重新标定投料量，检修灰浆泵，重新标定灰浆泵输浆量。

4)遇到喷浆提升到设计导向沟高程，集料斗中剩浆太多。分析原因：后台拌浆加水过量，输浆管路部分堵塞。解决办法：重新标定拌浆用水量，清洗输浆管路。

5)遇到输浆管堵塞、爆裂。分析原因：输浆管内有浆液硬结块，喷浆口球阀间隙太小。解决办法：拆洗输浆管，使喷浆口球阀间隙适当。

5.2 水泥土搅拌桩成墙搭接处理

在深层水泥土搅拌桩连续成墙施工过程当中，如遇水、电、水泥供应不足，搅拌系统故障等因素导致不能连续完成深层水泥土搅拌桩单元墙成墙施工，应在出现情况的时点记录下正在施工的桩号和搅拌钻进的深度，并组织相关人员进行修复。假如能在24h之内恢复深层水泥土搅拌桩连续成墙施工作业，则深层水泥土搅拌机，应从中断时记录下的桩号和搅拌钻进深度再下降0.5m处恢复深层水泥土搅拌桩连续成墙施工作业。假如在24h外恢复深层水泥土搅拌桩连续成墙施工作业，则深层水泥土搅拌机，应从中断时记录的施工单元墙外侧深搅一个新的单元墙。

6 水泥土搅拌桩成墙质量检验

水泥土搅拌桩成墙质量检验方法有开挖检查、钻孔取芯检查。沿设计施工轴线每500m开挖一个检验坑，设计不足500m的区域，同样开挖一个检验坑。水泥土搅拌桩成墙质量检验包括：桩身的垂直度、平整度，桩身厚度，桩体搭接厚度，桩体连续性，桩取芯芯样的均匀性、完整性。垂直1标段水泥土搅拌桩成墙质量检验结果：①桩体质量检验94处，桩身的垂直度小于0.5%；桩身平整；桩身最小厚度>0.18m；桩体搭接、桩体连续性良好；桩取芯芯样均匀性、完整性良好。②桩取芯芯样抗渗、抗压检验94组，渗透系数范围为1.67×10-7cm/s～7.92×10-7cm/s、抗压强度范围为1.07～3.44MPa，达到设计要求值。

7 结 语

1)从单头机与三头机施工工艺分析中可以看出，在满足设计要求前提下，多头机具有搭接厚度大、施工工效高、成本低及耐久性好等优点。

2)深层搅拌桩作为一种地基处理方法，不但能提高地基土的强度，而且具有一定的抗震效果。

3)从施工情况和检查结果可以看出，深搅法处理地基在垂直防渗1标施工过程中各项参数均满足设计要求，且施工简单，经济合理，效益好。

4)垂直防渗1标克服了工期紧、任务重、跨区域、堤线长、施工点多等困难，采用单头机与三头机共同作业的施工组合方式，在保质保量的前提下，大大缩短了施工工期。

[1]张自胜.水泥土搅拌桩在水利工程中的应用[J].水利规划与设计，2011(01)：86-88.

1007-7596(2014)10-0203-02

2014-04-12

周志建(1983-)，男，江西南昌人，助理工程师，从事水利工程施工工作。

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