复合地基堤防水泥深层搅拌桩防渗墙施工设计研究

胡静（南昌市水利规划设计院江西南昌330009）

复合地基堤防水泥深层搅拌桩防渗墙施工设计研究

胡静
（南昌市水利规划设计院江西南昌330009）

针对复合地基搅拌桩防渗墙施工质量难控制问题，文章结合江西南昌光伏产业园配套工程（红旗联圩尤口～京福高速）路堤除险加固工程，对桩号2+400～2+800、3+200～4+693堤段地质条件进行分析，提出了水泥深层搅拌桩防渗墙施工设计方案及工艺控制措施。

复合地基；水泥深层搅拌桩防渗墙；施工设计；质量控制

水泥深层搅拌桩防渗墙是水利工程建设中一种应用较为普遍的防渗加固方式，其通过深层搅拌机械将水泥类浆液加固剂送入饱和粘土地基之中，并与地基软土进行搅拌形成连续的墙体，从而达到防渗加固的目的［1］。但就目前而言，工程在对深层搅拌桩防渗墙施工设计中通常将其当作均质的连续体，而实际地层土质对防渗墙体成墙质量有着较大的影响。尤其是复合地基情况，由于不同地基土层与加固剂反应情况存在差异，使得工程施工控制难度提升，成墙质量难以保证。

1　概况

1.1工程概况

江西南昌红旗联圩尤口～京福高速地处鄱阳湖滨湖尾闾地区，区域地势平坦低洼（平均高程在17.0m～18.0m），受鄱阳湖洪水、赣江洪水、抚河洪水等的威胁与影响，外河（湖）汛期持续时间长，高洪水位维持历时久。汛期洪水位一般高于地面达4m～6m，区域汛期防洪任务重，现有防洪设施的防洪能力已不能满足区域发展的需求。结合城市规划建设，设计将红旗联圩作为南昌光伏产业园配套工程，对尤口至京福高速公路路堤进行除险加固。由于圩堤堤线较长，工程地质条件存在差异，工程施工处理方案不同，其中对桩号3+200～3+483、4+550～4+693段堤身采取深层搅拌防渗墙处理。

表1　桩号2+400～2+800、3+200～4+693段地基土主要物理力学参数

1.2工程地质条件

根据工程地质勘察得到，路堤段地层岩性由上至下为人工填土（rQ）、第四系全新统冲积层（alQ4）以及第四系上更新统冲积层（alQ3），地层岩性物理性质参数如表1所示。堤段堤身填土主要取自堤外地表，其次为堤内地表，其成份主要以砂壤土、细砂为主，局部夹粘土、壤土。堤身填土为灰黄色为主，干～稍湿，标准贯入试验1次，锤击数5击，填土呈稍密状，填筑质量一般。局部堤身中下部呈松散状，填筑质量较差，总体防渗性较差，需进行堤身防渗处理。

2　水泥深层搅拌桩防渗墙施工方案

参照相邻工程施工经验及本工程实际情况，选定采取水泥深层搅拌桩造防渗墙方案。深层搅拌桩采用多头小孔径深层搅拌机造防渗墙，其具有技术新、防渗效果好以及造价较低的特点。墙体厚度按下式估算［2］：

其中：H——最大作用水头；［J］——防渗墙允许坡降。

内外水头差5m～7m，取［J］=50，则t=0.2m。考虑工程施工工艺及地质条件等情况，确定墙体厚度为25cm（即：桩径D=30cm，桩与桩之间套打15cm，成墙厚度为25cm，水泥渗入比为15%），渗透系数不小于1×10-6cm/s（i=1～9）。防渗墙沿堤顶中心线布置，顶高程为设计水位加0.5m，底高程伸入堤基粘土层1m，平均桩长10m。

3　水泥深层搅拌桩防渗墙施工工艺及质量控制

水泥深层搅拌桩防渗墙施工采用多头小孔径深层搅拌机，施工工艺如图1所示。

3.1材料选择

工程施工场区地下水有两层，分别在第四系全新统冲积粉砂及淤泥质粉砂层和第四系上更新统冲积粉砂及砾砂层中，下层地下水具有承压性质。而根据场区水质及土样实验分析得到，地下水对混凝土结构无腐蚀性，土质具有弱腐蚀性，而地表水对混凝土具弱重碳酸型腐蚀。因此，工程水泥材料应选择抗腐蚀性水泥，保证防渗墙结构体的防渗功能。

图1　防渗墙施工工艺流程

图2　施工两序成墙工艺

3.2桩机定位

施工机械安装过程中，应确保搅拌机调平操作质量与搅拌桩连接的可靠性，从而保证墙体结构的平面位移与垂直度符合工程设计要求。根据施工方案在堤顶中心布置防渗墙施工轴线，亦可根据实际情况增加一条平行于施工轴线的辅助线，并在辅助线上表明相应的孔序位置与桩机定位位置。确定防渗墙孔序施工位置后，应对桩机进行调平施工，以底座根固定标尺以及连通管进行施工参考，保证桩机安装垂直度。与此同时，施工过程中还需要通过经纬仪等装置对桩机垂直度进行校核，以防桩机自身标尺刻度误差而对防渗墙施工质量造成影响。桩机安装误差应在规范允许范围内，一般垂直度偏差在0.2%以内，桩位偏差不超过±10mm。

3.3浆液制备

浆液制备应严格按照施工设计方案进行，可根据地层实际返浆情况适当进行调整，但需保证浆液配置比重误差控制在1.50g/cm3～1.54g/cm3。可根据各施工单元内容工程量制备的浆液量，保证所制备浆液及时用完，最好采用一桩一配方式，保证施工浆液性能［3］。

3.4成墙施工

搅拌钻进过程中不需要喷浆，以防浆液凝结对后期施工造成影响，钻进速度控制在0.3m/min～1.3m/min。钻头下放至指定位置后，根据设计确定的档位进行反转提升喷浆操作。控制钻头提升以及喷浆速度，钻头提升速度控制在0.8m/min～1.2m/min，喷浆速度控制在80L/min～100L/min。施工过采用两序交替施工方法，先施工Ⅰ序墙，Ⅱ序墙依次交替施工，如图1所示。

两序墙体施工过程中应保证各桩之间有一定距离的搭接长度，本工程搭接长度为150mm。一个施工单元长度为750mm，桩机每次向前移动距离为150mm。循环施工，保证防渗墙结构的连续性，成墙效果如图3所示。一个单元施工完毕后，桩机整体沿着施工轴线前移。

图3　防渗墙成墙立面

4　防渗墙施工质量检测

工程施工完毕后，应对工程施工质量进行检测。对多个桩号防渗墙外观质量检测得出，水泥深层搅拌桩防渗墙墙体最小厚度均超过15cm，垂直度在0.2%以内，防渗墙墙体搭接情况与结构连续性良好。成墙质量检测方法为钻孔取芯法以及注水实验，实验抽取施工完毕28天后4个桩号的位置点，每组观测点取样本数量不少于3个。实验测得水泥土渗透系数及混凝土强度参数结果见表2。分析表中数据可知，桩身成桩质量良好，渗透系数均在安全允许值以内；水泥搅拌桩不存在断桩情况，且水泥土致密坚硬，强度符合工程设计要求。

5　结语

表2　注水实验渗透系数测试结果

复合地基条件下土层土质、含水率、密度、渗透系数等不同，与加固剂反应特性存在差异，如按照均质连续体进行施工设计，势必造成水泥深层搅拌桩成墙质量不均匀，防渗效果也会大打折扣。通过工程实践得出，复合地基水泥搅拌桩防渗墙施工中应对浆液流量、钻头提升及喷浆速度进行严格控制。尤其对于粘土层等不含砾石的砂层，需要适当降低浆液流量与钻头提升速度，并增加钻头的转速来保障防渗墙施工质量。陕西水利

［1］贺为民.深层搅拌桩复合地基及止水帷幕研究与应用［D］.中国地质大学（北京），2008.

［2］刘保平，宋淑平.深层搅拌法的设计施工与应用［M］.济南:济南出版社，2003.

［3］杨开勇，汪涛，缪宏伟.采用多头小直径水泥土搅拌桩防渗墙的堤坝施工设计［J］.江南大学学报（自然科学版），2014，05:572-575.

（责任编辑：畅妮）

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