MSMTW工法水泥土防渗墙在宝应湖圩堤加固中的应用

黄晓庆杨志斌王殿顺刘继兵

MSMTW工法水泥土防渗墙在宝应湖圩堤加固中的应用

黄晓庆1杨志斌2王殿顺2刘继兵2

一、工程概况

江苏省宝应县宝应湖圩堤总长32km,圩口面积为303000亩，居住人口约为35000人。圩内地面高程在5.0m左右。该圩堤是在湖荡自然滩面上，利用芦柴垫底，其上修筑圩堤。经过近40年的运行，原堤身内的芦柴等均已腐烂，形成若干孔隙，在汛期多处出现流土，防汛形势十分紧张。2007 年7月10日，在上游高程7.66m水位下，金宝圩段圩堤出险，造成经济损失0.55亿元。汛后，宝应县对其中18.69km、高程8.1~2.0m圩堤，采用MSMTW工法水泥土防渗墙加固。

二、工程地质

2007年9月，对宝应湖圩堤进行钻探，土质为4层。第一层：堤顶高程为7.5～8.1m，平均高程为7.82m，厚度为1.3～2.0m,平均厚度1.58m，为人工填土；第二层：厚度为0.9～1.7m，平均厚度1.27m，为淤泥质粘土；第三层：厚度为1.8～2.7m，平均厚度2.03m，为淤泥；第四层：为粘土，未探穿。

三、施工技术

1.MSMTW工艺原理

MSMTW工法是在移动支撑机上的三支点垂直挺杆导杆上装载着MSMTW挖掘搅拌装置，5根掘削搅拌轴将MSMTW回转动力传至下面的挖掘头，同时通过3管送浆、2管送气、5轴掘搅、三维作业、跟踪监控，在原有位置将基土和水泥混合搅拌成均匀、壁薄地下连续墙的施工技术。

2.MSMTW水泥土防渗薄墙施工工艺

施工工艺包括清场备料、放样接高、安装调试、开沟铺板、设备就位、掘进搅拌、回转提升、成墙移机等。

3.造墙管理

（1）钻头定位。由当班班长统一指挥钻机到指定位置，移机时要看清周围情况，发现问题及时处理，根据5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的位置，偏差控制在±5cm以内。

（2）垂直精度。用三支点挺杆垂直来保证钻具的垂直度，挺杆的垂直度由垂直角度仪来调整。采用经纬仪作三支点挺杆垂直度的初始零点校准，并用两侧垂直角度仪跟踪调整钻具的垂直度在±0.5%以内。

（3）挖掘深度。在挺杆上划分标尺来量测钻具钻进速度及最终掘进深度。控制挖掘深度为设计深度的±0.2m。

（4）挖掘搅拌。开动MSMTW掘进搅拌主机，并徐徐下降钻头与基土接触，按规定要求送浆、供气。当钻进一定深度后改为快速掘进。在掘进过程中注浆，全程气体不得间断，其量大小视钻进速度的土质情况实施间控。随时检测搅拌轴的垂直度，以保证搅拌墙体的偏倾率不大于0.5%。此间，保存好涌入储留沟中的水泥土混合物，以利回填和整备墙体之用；为保证能充分搅拌基土，用桩架导柱标尺和计时器联合控制钻进搅拌速度在0.5～ 1.0m/min；采用一次钻进、一次提升的方法完成单幅造墙。此后慢速回转提升转杆，鉴于回转转杆时转矩过大，调整转速和提速以减缓耗用功率的突变。提升速度不应太快，避免形成真空负压，孔壁坍陷，造成墙体空隙，一般情况下提升速度应控制在1.0～1.5m/min；在此进程中，将置存于储留沟中的水泥土混合物导回，以补充填墙料之不足。

（5）注浆。制浆桶制备的浆液放入储浆桶，经送浆泵和管道送入移动车尾部的储浆桶，再由注浆泵经管路送至挖掘头。注浆量的大小由装在操作台的无级电机调速器和自动瞬时流速计及累计流量计监控；在掘进过程中按规定一次注浆完毕。若中途出现堵管、断浆等现象，应立即停泵，查找原因进行修理，待故障排除后再掘进搅拌。当因故停机超过半小时时，应对泵体和输浆管路妥善清洗。

（6）供气。由装在移动车空气压缩机制成的气体经管路压至钻头，其量大小由手动阀和气压表配给；一般控制压力为0.3～0.4MPa左右，全程气体不得间断。

（7）成墙厚度。为保证成墙厚度，应根据挖掘头齿片磨损情况定期测量齿片的外径，当磨损达到2cm时必须对其进行修复。

（8）墙体均匀度。为确保墙体质量，应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。

（9）墙体连接。每幅间墙体的连接是水泥土防渗墙施工最关键的一道工序，在施工中应严格控制桩位并做出标识，保证每幅间为套接以确保墙体的整体连续性。

（10）水泥掺入比。水泥掺入比采用15%。水灰比根据现场试验确定；根据设计要求选用强度为PO32.5普通硅酸盐水泥。浆液不能发生离析，采用电子计数器控制水量及人工数包方式严格按预定配合比制作浆液，用比重计量测控制浆液的质量。放浆前必须搅拌30s再倒入存浆桶。浆液性能试验的内容为：比重，粘度，稳定性，初凝、终凝时间。凝固体的物理性能试验为：抗压、抗折强度。现场质检员对水泥浆液进行比重检验，监督浆液质量存放时间，水泥浆液随配随用，为防止水泥浆液离析，搅拌机和料斗中的水泥浆液要不断搅动。施工水泥浆液严格过滤，在灰浆搅拌机与集料斗之间设置过滤网。

4.特殊情况处理

（1）地下构筑物。当遇较大石块或地下构筑物时，用人工、机械方法清除或采取灌浆方法对构筑物周边及上下地层进行封闭处理。

（2）墙体连接。当两幅间施工时间间隔过长时，由于前幅墙体水泥土硬化后致使后幅钻具不能钻进套接，就会出现施工接头。沿原定的施工轴线或在施工轴线的任意一侧或在施工轴线上，两幅有效墙体（不到设计深度的墙体不作为有效墙体）边缘碰接连续成墙，中间碰接处用钻孔灌注水泥砂浆连接或采用其他方法进行连接。

四、结语

在水利工程中，发生水力渗透变形，导致圩堤管涌流土，主要是因为渗径长度不足，水力比降超过临界水力比降。在加宽圩堤横断面受到限制时，可通过采用水泥土截渗墙的办法，增加渗径长度，减小水力比降至允许水力比降，以达到保障防洪安全的目标。宝应湖圩堤加固中，采用MSMTW工法施工水泥土防渗墙的地段，近几年在高水位运行下，堤后未出现散浸流土，防洪减灾等社会效益明显

（作者单位：1.江苏省宝应县水务局225800 2.宝应县泾河灌区管理所225800）