多头小直径水泥土搅拌桩截渗墙在王桥闸除险加固工程中的质量控制

朱海利

多头小直径水泥土搅拌桩截渗墙在王桥闸除险加固工程中的质量控制

朱海利

一、工程概况

王桥闸除险加固工程位于芦岭镇东4km沱河干流上，是淮水北调宿州市配水工程重要组成部分，共5孔，单孔净宽7.0m，闸底板高程17.80m，控制流域面积为520km2，5年一遇设计排洪流量268m3/s，排涝水位闸上22.7m，闸下22.55m；20年一遇设计排洪流量428m3/s，排洪水位闸上23.73m，闸下23.53m；50年一遇校核排洪流量509m3/s，属中型水闸。

工程区位于淮北平原东部，属于淮北冲积平原，河流冲积地貌，地形稍有起伏。地势由西北向东南缓倾，地面坡降 1/8000～1/10000，水系发育，河流由北流向东南。地面高程一般26.5～20.5m左右。闸址位置自上而下分为三个工程地质层：①重粉质壤土：灰黄色，硬可塑，含铁锰结核，夹砂礓，偶夹薄层砂壤土。层底埋深5.3～7.0m，层底标高 16.43～16.0m，层厚5.3～7.0m；②砂壤土：灰黄色，中密，夹薄层重粉质壤土。层底埋深15.2～16.4m，层底标高6.38～6.54m，层厚 9.5～9.9m；③重粉质壤土：灰黄色，硬可～硬塑，夹砂礓及薄层砂壤土，顶部约1.0m厚为灰色软可塑。层底埋深31.0～32.0m，层底标高-9.06～-9.27m，层厚15.6～15.8m。

根据地基土层渗透性试验及分析，①、③土层渗透系数分别为5.0×10-6cm/s和4.0×10-6cm/s，属于微透水性土层；②土层砂壤土夹轻粉质壤土及薄层重粉质壤土渗透系数为1.0×10-4cm/s，属弱～中等透水性土层，由于闸基础以下透水性较强，所以基础处理采用多头小直径水泥土搅拌桩截渗墙。

二、截渗墙的设计

多头小直径水泥土搅拌桩截渗墙布置在距闸底板2m上游铺盖位置，截渗墙顶高程16.95m，底高程5.95m，单排布置，采用“两喷两搅”施工工艺，即搅拌喷射水泥浆至设计墙底高程，之后进行搅拌提升并喷射水泥浆至设计墙顶高程。截渗墙成墙厚度不小于250mm，搭接宽度不小于60mm，桩径大于等于设计桩径，桩位偏差小于0.05m，垂直度偏差小于0.5%，抗压强度R28>0.5MPa，渗透系数不大于1×10-6cm/s。水泥采用普通硅酸盐水泥，强度等级不低于42.5R级。

三、施工参数的确定

工程拟采用JSB-2型深层搅拌截渗机一台套完成该标段搅拌桩施工，机器为三头搅拌，三轴间距为30cm，具有二层液压底盘，步履行走，移动调平便利。因搅拌桩施工的成墙质量主要取决于施工段的土壤性质、密实度、含水率及施工工艺参数。实际施工参数必须与施工段的土壤性质、密实度和含水率相适应，才能保证搅拌桩截渗墙的成墙质量达到设计指标。为确保截渗墙施工达到预计的防渗、加固的效果，按设计要求在正式施工前进行各类试验，确定有效的施工工艺参数（截渗墙试验段布置图见图1）。

试验参数如下：水泥掺入量15%；水灰比 1∶1，浆液比重为 1.51g/cm3；桩径400mm，桩距300mm，搭接宽度100mm，理论成墙宽度265mm。

试验结果显示，各项指标均能达到设计要求，所以严格按照上述参数进行施工。

四、截渗墙施工中质量控制

1.原材料的控制

工程截渗墙注浆材料为普通硅酸盐水泥，强度等级不低于42.5R，细度要求通过0.08mm方孔筛的筛余量小于5%。在进行采购时，认准出产厂家的合格证，进场的水泥要按批量在监理的见证下取样进行送检，检验合格后方可使用。保存材料时，要注意保存环境的干燥，防止水泥受潮失效。水泥浆所用水应满足《混凝土拌合用水标准》JGJ63-2006的规定。

图1 截渗墙试验段布置图

表1 成墙深度检测表

表2 现场注水试验表

表3 截渗墙水泥土芯样无侧限抗压强度表

表4 成墙厚度和搭接宽度检测表

2.浆液的控制

制浆时材料必须称重，误差小于5%。水泥固相材料采用重量称量法。浆液必须搅拌均匀并测定浆液密度。施工中水灰比为1∶1，严格按配合比制浆。水泥浆随配随用，为防止水泥浆离析，在灰浆搅拌机中不断搅动，待压浆前再缓慢倒入集料斗中。水泥浆液的搅拌时间不少于3min，浆液在使用前过筛，自制备至用完的时间少于2h。制浆站每盘测定浆液比重一次，对制浆量及比重作详细记录。

3.钻孔喷浆的控制

台车就位，桩位偏差小于5cm，垂直轴线方向偏差用台车前后标杆与施工轴线导向桩拉线间距离测量，沿轴线方向偏差用台车上线锤与预先固定的标尺（标准移位尺）测量。台车机身调平采用已固定于机架上的垂直调整仪控制，垂直度偏差小于0.5%，就位偏差及垂直偏差由机手做好记录。

截渗墙体的垂直度在很大程度上影响着施工质量，是截渗墙起到作用的关键，因此截渗墙体的垂直度是一个关键性问题。钻头进行钻孔作业时，可能会遇到较硬的土层，因此要对钻机进行档位变换，以免过快对钻杆的垂直度造成较大的影响，从而影响截渗墙的垂直度。

喷浆工程要连续与均匀，灌浆以孔口微微翻浆为最佳。下沉喷浆搅拌时，使桩机沿导向架下沉，下沉速度小于等于0.8m/min，开启泥浆泵同时喷浆，注浆压力为 1.5～2.0MPa，边旋转边喷浆至设计桩底高程并超深20cm，在原位喷浆30s以上。上升喷浆搅拌时，调整泥浆泵和桩机档位，使上升速度小于等于1.2m/min，喷浆到高于设计桩顶0.3m的位置，并原位喷浆30s以上来保证桩头均匀密实。

五、质量检验

王桥闸上游铺盖下多头小直径水泥土搅拌桩截渗墙施工结束后，于2016年4月12日委托安徽省水利水电勘测设计院工程质量检测所对工程进行质量检测。本次截渗墙采用高密度电法检测其连续性，采用电位测深法检测成墙深度，采用钻探取芯做室内试验检测水泥土芯样抗压强度，采用现场注水试验检测截渗墙渗透系数。

1.均匀性、连续性检测

采用高密度电法检测截渗墙均匀性、连续性，将测线布置于防渗墙下游侧1m处，观察视电阻率剖面图，在测试范围内视电阻率值变化较小，未出现低阻异常区域，说明防渗墙均匀性、连续性较好，且在防渗墙上均匀布置的钻孔，芯样完整，呈灰黄色，只要由水泥和粘粒物质组成，质地坚硬，岩芯因机械作用，呈短柱或碎块状，通过注水试验和水泥土芯样抗压强度试验，进一步说明墙体的均匀性、连续性较好。

2.有效深度检测

采用电位测深法检测成墙深度，分别在桩号0+011、0+032和0+045处检测墙体有效深度，检测结果见表1。

3.抗压强度和渗透系数检测

分别在河底左侧、右侧和河底中间截渗墙上布置3个钻孔，即ZK1、ZK2和ZK3， 桩 号 分 别 为 0+011、0+032 和0+045，对截渗墙进行钻探取芯，现场做注水试验，试验结果如表2；做室内抗压强度试验，试验结果如表3。

4.成墙厚度和搭接宽度检测

采用开挖坑槽法，利用钢卷尺检测，检测结果见表4。

以上指标及数据表明多头小直径水泥土搅拌桩截渗墙各项标准均能达到设计要求，质量合格。

六、结束语

多头小直径水泥土搅拌桩截渗墙工程要求技术性强，具有施工速度快、耐久性好等特点，宜根据不同的地质条件选择不同的工艺参数。工程属于重要隐蔽工程，经过建设各方的密切配合，共同努力，工程取得了圆满成功■

（作者单位：安徽省宿州市水利水电建筑勘测设计院 234000）