深层搅拌桩防渗帷幕施工技术分析及应用

付 勇

（辽宁水利土木工程咨询有限公司，辽宁沈阳110003）



深层搅拌桩防渗帷幕施工技术分析及应用

付 勇

（辽宁水利土木工程咨询有限公司，辽宁沈阳110003）

摘要：深层搅拌桩防渗帷幕防渗效果好，被广泛应用于软土地区基坑挡土防渗工程中。本文对深层搅拌桩防渗帷幕施工技术的施工原理、工艺流程、技术要求及防渗效果进行探究，为该技术在水利工程中的应用提供了参考。

关键词：深层搅拌桩；防渗帷幕；工艺流程；技术分析

1　技术特点

深层搅拌桩作为一种加固软土地基的施工新工艺，主要利用搅拌机械在软土地基一定深度内将软土与输入固化剂进行强制搅拌，通过固化剂与软土之间一系列复杂的物理化学变化而形成具有一定承载能力和固结度的柱体、墙体，最终硬化后形成具备“加固”和“防渗”双重功能的防渗墙［1］。该技术在靠近护桩后侧形成帷幕体或重力式墙体，除成本较低外，更具备良好的防水性、整体性及稳定性。

（1）适用于各类软土地层

深层搅拌桩防渗帷幕技术适用于各类软土地基，对砂性土效果则更佳，同时对于有机质土、碳化土和松散的填土地基的固化效果也较为明显［2］。

（2）应用领域广泛

由于深层搅拌桩防渗帷幕技术具有工期短、造价低、施工方便和环保等优点，因此在软土地基工程中得到广泛应用。工程实践表明，由于施工过程不会使地基土挤出、无振动、无噪音，因此特别适合建筑群较密集、净空较狭窄地段的施工，也可对高速公路建设的软土地基进行加固，还可作地下防渗墙用于水利工程建设［3］。

（3）桩径及加固深度

国内深层搅拌桩防渗帷幕技术的桩径一般在0.5～0.8m，加固深度一般在15～20m以内。根据深层搅拌桩使用的固化剂不同可分为水泥系深层搅拌法和石灰系深层搅拌法；根据固化剂状态可分为浆液法和粉体法［4］。

2　施工工艺

2.1 工艺流程

深层搅拌桩防渗帷幕技术的工艺流程如表1和图1所示。

表1　深层搅拌桩防渗帷幕技术的工艺流程

2.2 施工技术控制要点

2.2.1 施工前期准备

（1）场地：施工现场场地保证处于同一标高，清除地表及地下障碍物。

（2）定位：结合工程实际情况，确定起始桩位及边线位置，用显著标记按照设计桩距标记出施工范围内的桩位，其中桩位布置偏差≤50mm。

（3）深度及垂直度：确定搅拌桩的入土深度，以提高基坑底部抗管涌的稳定性，目前国内一般为15～20m；垂直度的判定以搅拌机转杆的垂直度为基准，搅拌桩垂直度偏差控制在1%以内；桩径一般为0.5～0.8m之间，偏差控制在4%以内。

（4）固化剂：一般采用425#普通硅酸盐水泥或矿渣水泥，水泥掺入量一般为15%左右，上下浮动不超过3%。

（5）水灰比：无特殊要求时，可根据经验选取0.8～2.0，实际施工过程中，可根据现场土层性质、含水量等条件进行修正。

2.2.2 施工过程控制

（1）按照设计要求控制搅拌机钻进、提升速度；单位距离钻进和提升的时间误差应控制在5s以内，以保证搅拌机提升速度与输浆速度同步，确保均匀搅拌。

（2）预搅钻进时，若土层过硬影响钻进速度，可适当冲水，但必须综合考虑冲水对成桩后桩身质量的影响。

（3）砂浆连续供应，杜绝断浆现象的发生，同时控制好输浆泵的出口压力，以0.5MPa为宜。为保证桩端工程质量，浆液应持续喷射桩底部半分钟以上，以确保桩端完全被浆液填充。若施工过程中，因故停浆，则将搅拌机下沉至浆体内距浆体表面0.5m处，等待恢复供浆后继续提升喷浆（若停浆时间≥3h，则宜先拆除输浆管道）［5］。

（4）实际施工过程中，为保证防渗效果，桩顶应高于设计标高0.5m左右，并确保为单桩配备的水泥浆能够用完，保证桩体的密实度。

（5）桩体之间的搭接时间≤8h，若超过，则应采取局部补桩措施。

（6）施工过程中，随时对桩机水平度、桩身、桩径、输浆量进行监测及控制调整［6］。

2.2.3 质量检测

（1）开挖检测：搅拌桩成桩完工24h后，对防渗墙一侧的墙体开挖，对墙体颜色及匀称性、搭接的连续性和均匀性、有无渗水现象和分叉现象进行检测，对倾斜度进行测量［7］。

（2）钻探及取样检测：搅拌桩成桩9天后，使用轻型触探仪进行测试，判断桩身强度及其均匀性；通过钻孔取样，进行室内水工试验，对防渗墙的强度、防渗性、压缩系数和固结系数进行检测分析。

（3）压水试验：压水试验可以直接检测防渗墙的透水性。通过对某一桩体进行钻孔压水试验，测量单位吸水率和透水率，初步判断其防渗性能。随着时间推移，墙体防渗性会逐步提高［8］。

3　工程案例分析

乌金塘水库位于辽宁葫芦岛市西北35km的女儿河中游河段大坝全长288m，坝高99m，坝底宽183.7m，坝顶宽50m，最大库容3.17亿m3。坝基分为四层，第一层含砂量大，成分复杂，渗透性强，厚度为3.5～4m；第二层为粉土，弱透水层，渗透系数为8.7×10-5cm/s，厚度为0.2～3.4m；第三层为粗砂，强透水层，渗透系数为2.99×10-2cm/s；第四层为粉质黏土，平均厚度2.5m，属于弱透水层。结合工程实际条件，采用多头小直径深层搅拌桩防渗帷幕技术，布置示意简图如图2所示。

图2　深层搅拌桩布置示意简图

防渗工程处理前，大坝日渗透损失4.65 万m3，对坝基进行深层搅拌桩防渗处理后，通过质量检测，发现桩体垂直，桩间搭接良好，帷幕上虽有裂缝，但日渗漏量为1.29万m3，满足工程设计要求，其防渗效果得到大大提升。

施工过程中，为确保防渗效果，深层搅拌桩的相关施工参数按表2控制。

表2　深层搅拌桩技术指标参考

4　结语

深层搅拌桩防渗帷幕的总体防渗效果不仅受到搅拌桩桩体渗透性能的影响，同时也与防渗帷幕体具体施工质量的控制有极大关系，因此必须加强施工质量控制，方能达到防渗设计要求。影响深层搅拌桩防渗效果的技术要点涵盖施工全过程的诸多环节，需要严格按照技术要点操作才能确保其防渗效果的实现。

参考文献

［1］宋会杰.搅拌桩防渗墙在南水北调高填方渠段的应用［J］.河北水利，2014（07）：34 +37.

［2］李霞.八家地水库坝基粉细砂透水层水泥搅拌桩防渗墙垂直防渗［J］.中国水运（下半月），2012（09）：152-154.

［3］韩震，王廷华，周兆才.水泥搅拌桩防渗技术在黄家河水库的应用［J］.山东水利，2010（08）：36-37.

［4］汤正清.深层搅拌水泥土防渗墙在共双茶蓄洪垸围堤加固工程中的应用［J］.湖南水利水电，2013（03）：34-36.

［5］王林伟.深层搅拌桩和轻型井点在复杂地质基坑支护中的应用［J］.施工技术，2007（09）：25-26.

［6］王根宏.深层搅拌桩密封墙施工技术及管理［J］.山西建筑，2012（08）：58-59.

［7］刘锋，王申旺，王栋，张莉莉.地震崩塌堆积天然坝体防渗帷幕灌浆技术研究［J］.水利建设与管理，2003（06）：16-19.

［8］马彩云，郑国萍.红河马堵山水电站防渗帷幕技术处理［J］.水利技术监督，2013（06）：54-57.

收稿日期：图1深层搅拌桩防渗帷幕技术工艺流程图2015-09-24

作者简介：付 勇（1985年—），男，助理工程师。

DOI：10.3969 /j.issn.1672-2469.2016.02.038

中图分类号：TV543

文献标识码：B

文章编号：1672-2469（2016）02-0105-03