“小直径深层搅拌桩+帷幕灌浆”防渗体系在老虎旦水库除险加固中的应用

李长宝

摘 要 多头小直径深层搅拌桩是在单头和多头技术基础上发展起来的技术，由于施工技术简单、造价低廉和质量控制稳定等被广泛的应用于堤坝防渗工程中。為此，结合堤坝防渗工程的施工特点分析多头小直径深层搅拌桩+帷幕灌浆防渗体系在除险加固中的具体应用，并结合老虎旦水库除险加固具体施工分析应用的方法。

关键词 “多头小直径深层搅拌桩+帷幕灌浆”；防渗体系；堤坝防渗工程

中图分类号：TV697.3 文献标志码：B 文章编号：1673-890X（2016）01--02

堤坝水库的除险工程主要包含对开裂、没治、滑坡和渗透破坏的治理，其中以防止渗透破坏为主。堤坝水库的渗透破坏是最为常见的堤坝险情，主要的表现有流土、接触冲刷、管涌、渗漏和接触流土等[1]。为此，以水库除险加工工程为例，分析了一种通过多头小直径深层搅拌桩+帷幕灌浆防身体系的具体应用。

1 工程概况

老虎旦水库位于广德县邱村镇赵村村境内，属长江流域水阳江水系郎川河支流。水库于1993年10月动工，1994年4月竣工。水库的汇水面积0.70 km2，总库容10.56万m3，兴利库容7.01万m3，是一座小（二）型水库，隶属邱村镇政府管理，现有临时管理人员1人。设计灌溉面积80 hm2，现有效灌溉面积66.67 hm2。下游影响人口800人，耕地66.67 hm2，是一座以防洪灌溉为主的水利工程。

2 小型水坝除险加固加固特点和加固方法选择

2.1 小型水坝除险加固特点

我国的很多水库大坝修建时间多在20世纪六七十年代，特殊的历史发展条件和基础决定了这些大坝在施工初期缺乏合理的设计、没有有效的检测等，因此施工质量存在很大的安全隐患。随着时间的推移，这些大坝也出现了各种各样的安全问题，最为常见的有结构问题、渗流问题等。以小型水库出险加固为例，这类出险加固工程主要特点有以下2点。一是招标困难，而且周期较短[2]。由于建设条件复杂、施工环境分散、单个水库项目繁杂等问题，导致基本的除险施工任务艰难，不得不去考虑更为经济和施工难度低的建设。不仅如此，施工对于设计、监管和施工单位的要求更高。二是建设的标准低，且资金有限。由于需要加固除险工程的小型水库众多。因此，相关的资金投入不能及时落实，导致资金有限。同时，有的水库的工程建设期限要求紧张，工程的设计方案有着一定的限制和约束，有的水库的勘探工作也非常的复杂，这些都给除险加固工程带来了一定的难度。但是水库存在的安全隐患不能不管，水库的安全运行直接影响着人民群众的生命财产安全，尤其是水库的出险加固工程意义重大，必须引起足够的重视。

2.2 小型水坝除险加固方法选择

按照不同的施工现场和环境可以选择不同的防渗加固方法。首先，对于坝神的加固和防渗处理产检的劈裂灌浆、锥探灌浆、截渗墙和帷幕灌浆等方法。必要时可以通过翻挖重新填筑堤身或者帮堤加厚堤身等来加固[3]。其次，对于堤坝的防截渗墙剂量选择材料易获取、廉价材料来降低工程投资。当前比较常见的方法有深沉法、挤压法和开槽法造墙，其中造价最低的是深沉法造墙法，一般对于墙深低于20 m的时候最适合的高喷发造墙工程造价较高，但是在地下障碍物较多且工地施工环境恶劣的地方有着很好的适用性。而对于砂卵、砂石较多且卵石粒径较大的工程中，应该考虑通过冲击钻的方法配合其他方式完成开槽，当然了造墙方式的选择也应该大大结合工程的具体施工特点，特别是对地层险工段的处理，也可以通过盖重排水减压反虑来实施保护等。

3 多头小直径深层搅拌桩+帷幕灌浆防渗体系的适用条件

多头小直径深层搅拌桩是在单头和双头技术基础上做了进一步的完善，通过双动力多头的深层搅拌桩机来进行桩的施工，主要通过主机的双驱动力系统，携带主机上多个并排的钻杆转动，通过辅助一定的推动力将钻杆的钻头深入到施工要求的标准深度，然后将搅拌提升到孔口。然后通过上升和下钻的过程中，水泥浆被水泥浆泵的作用快速的灌浆到钻杆中，在经过钻头深入到目标土体中，在提升和钻进的同时，使原土和水泥浆充分的混合。随后调平桩机并调平，多次反复这一过程后就可以形成一道帷幕灌浆的防渗墙，而墙体实际的连接方式也要结合具体施工设计而定，并结合具体施工设计来选择搭接方式以及选择合适的钻头。

一般来说，多头小直径深层搅拌桩的防渗墙技术有着一定的使用范围，常在粉质黏土、黏土、密度中等以下沙层的除险加固中使用，且施工中并不会受到低下水位的干扰，但是对于大砂砾石层并不适用[4]。该大坝坝体填筑土可分为上下2部分。上部约5.2 m以上为棕黄色粉质壤土，含少量碎砾石，上部呈松散状，一部呈稍密状。约5.2 m以下为原塘堤填土，为灰褐色、灰黄色含碎石粉质黏土，碎石含量不均匀，局部成团块状，稍密、可塑状，上部稍湿，中下部湿饱和。上、下两层结合面可见少量植物碎屑。非常符合多头小直径深层搅拌桩+帷幕灌浆防渗体系的施工条件，不仅如此，该区域附近水库也多为均质土坝，这种防渗体系也有着广泛的应用条件。

多头小直径深层搅拌桩防渗墙技术体系有着非常多的特点，施工中并不用开槽。因此，避免了地质条件复杂区域的开槽和钻孔等施工过程，极大地简化了施工工艺，其有着很高的施工效率和更廉价的施工投入，最高工效能够达到20 m?/（台·h），而且使用年前很长，和混凝土墙相当。

4 多头小直径深层搅拌桩在施工中的应用的技术处理及参数

4.1 施工方法

施工的主要步骤为分为5步。一是结合现场施工条件和施工设计来制定水灰比，一般为（0.9∶1～1.3∶1）来完成水泥浆的配制和搅拌，并做到随配用。二是将配制好的水泥浆用水泥，泵送到储浆罐中进行二次搅拌，同时保持桩机调平就位。三是搅拌下沉，将就钻机调平就位后，通过制浆站泵将1∶1的水泥浆输送到储浆搅拌桶中，然后将灰浆泵启动，然后向钻杆内供浆，等到钻头出浆以后，将主机启动进行正向旋转，并选择钻杆向下推进档，下沉钻头，一边搅拌一边喷浆到标准深度。四是搅拌提升，将钻头下沉到标准深度后，暂时停止喷浆（时间30～60 s），等到钻扣喷浆。随后通过主机来实现方向旋转，慢慢的上升钻头，并一边进行搅拌，当钻头到达设计墙的时候停止上升并保持喷浆和搅拌数秒，保持墙体均匀；五是钻机移位，当完成其中一个单元墙后将钻机转移到下一个单元墙开始施工，需要注意是但钻机就位时需要保持单元墙之间的施工参数和设计，确保接搭质量[5]。

4.2 质量控制和检查

4.2.1 质量控制

為了保障施工必须确保质量控制和检查，质量控制的主要内容有：（1）对桩位、控制线轴线进行反复核对检查，桩位的偏差为（±5 mm），而平台高度偏差为（±10 mm），保障墙体中心线不能够出现偏移，墙顶部高度达标，满足要求可继续施工；（2）开机之前检查导向架的垂直度，并实时观测和调整其垂直度，误差不得超过5%，钻头出浆后继续施工；（3）水泥浆按照设计比例进行，并保持连续输送和均匀搅拌，不能出现离析，严格控制水灰比，并对各台班进行抽样调查，确保制浆和供浆满足设计标准，为了保障足够的持浆量需确保孔口在施工中存在轻微返浆现象；（4）深度和均匀度控制，严格桩的提升速度、下沉速度以及泵送压力，保障墙体质量。并将设计深度标记到钻机架子上，需保障喷浆15～30 s可以向上提升；施工时电流范围为（50～100）A，速度控制0.6～1.2 m/min；（5）墙体厚度控制，一般来说最小厚度不得低于350 mm，钻头直径选择严格遵循设计要求，并定期检查钻头磨损问题，及时补焊保持尺寸规定；（6）特殊问题处理，时刻观察施工中的来浆情况，及时发现问题并排除，一旦发生机械故障导致施工暂停，那么在重新施工后补桩过程需要深入到标高以下0.5 m处，如果时间超过2 h，那么应该对整个桩进行补桩。

4.2.2 质量检查

质量检查主要包含以下几个方面的工作：（1）开挖检查，沿着防渗墙体的轴线，每隔300 m左右开挖一条检查坑，长度为5 m，深度为（2～5）m，对桩身的坚硬程度、稳定性、桩的直径和桩轴线进行复查，观察墙体的外观和质量，是否出现了孔洞、蜂窝，并观察单元墙体之间和桩与防渗墙桩之间是否连续，并观察墙体厚度是否满足规定，最小厚度要求为350 mm，观察其整体的防渗性能和整体性；（2）钻孔取芯检查，钻孔取芯检查需经过业主、建立和设计部门的许可，取芯检查按照现场施工选取（4～8）组水泥芯样本。随后通过实验室技术和手段观察渗透系数是否满足规定，并检查其抗压强度，以及最小抗压强度[6]。

5 结语

多头小直径深层搅拌桩+帷幕灌浆防渗体系能很好的应用于水库堤坝的防渗加固工程中。经过此类防渗工程的加固后，能使渗水问题得到显著的改善，有着良好的加固防渗效果。本文详细地阐述了多头小直径深层搅拌桩在堤坝防渗加固工程中的应用，结合堤坝防渗加固的方式选择，分析了施工的过程、质量控制和检验措施，为此类施工技术的应用提供了参考。

参考文献

[1]胡轶辉，王永安.多头小直径深层搅拌桩防渗墙技术在水库除险加固工程中的应用[J].江苏水利，2010（7）：27-28.

[2]李锡均，和润秋.长低坝水利除险加固工程防渗处理方案的探索与实践[J].水利技术监督，2010（5）：143-146.

[3]鲁帮勇.多头小直径深层搅拌桩在土山水库除险加固工程中的应用[J].水利建设与管理，2010（12）：139-142.

[4]罗居剑.垂直防渗技术在土石坝除险加固工程中的应用和设计优化[J].水利与建筑工程学报，2012（2）：111-116.

[5]王志伟.多头小直径的深层搅拌桩防渗墙在水库除险加固中的应用[J].水利建设与管理，2011（2）：53-54.

[6]王小平.多头小直径深层搅拌防渗墙在依干其水库除险加固工程中的应用[J].新疆水利，2008（3）：39-41.

（责任编辑：刘昀）