圩堤除险加固工程深层搅拌桩防渗墙的施工及其质量控制

罗永明

(南昌蓝水工程监理有限责任公司，南昌 330029)

0 引 言

圩堤除险加固工程是提升圩堤稳定性，延长使用寿命，保证其安全性的关键。在圩堤除险加固工程施工中，可用的加固技术比较多，如钻帷幕灌浆、劈裂注浆、高压喷射、深层搅拌桩等，每种加固施工技术都有其独特的特点和应用范围，从加固效果、经济效益、施工难度的角度来看，深层搅拌桩防渗墙施工技术的应用效果最佳，而且原材料易得，施工速度快，质量易控，造价较低，是目前圩堤除险加固工程中较实用的加固技术。

1 工程概述

万安圩堤除险加固工程，堤身防渗是采用深层搅拌桩防渗墙，采用单排钻孔，均设置在堤顶位置，防渗墙的轴线位置在堤轴线上游1.0m处，防渗墙顶高程为堤顶高程，底高程为砂壤土层以下1.0m，施工设备选用的是单头截渗桩机。根据本工程地质报告可知，填筑土层为黄色黏土层，可作为水泥土试验用土，做10%、12%二种水泥掺量，龄期分别为7d、28d，水泥土强度以30d龄期的无侧限抗压强度为标准，设计要求无侧限抗压强度>0.3MPa。

2 深层搅拌桩防渗墙的施工要点

2.1 生产性试验

在深层搅拌桩防渗墙正式施工之前，需要结合万安圩堤除险加固工程设计渗透系数<1×10-6cm/s，渗透破坏比降>200，无侧限抗压强度≥0.3MPa的要求进行配合比试验，实验室确定配比的结果作为试桩的参数，同时对试桩和成桩的效果及质量进行检验，通过最终的生产性试验，确定万安圩堤除险加固工程深层搅拌桩防渗墙施工时灰浆泵的工作相关参数，为深层搅拌桩防渗墙现场施工提供有效的技术支持，以确保每道工序都能高效有序的开展。

按照实验室配比报告，当水泥掺量为10%时，就能满足圩堤除险加固工程的要求，因此在进行现场试桩操作中，可按照水泥掺量10%和12%各试桩两根，每米深层搅拌桩防渗墙施工中水泥用量可通过以下公式计算出来：

M水泥=π×r3×ρ土×K

(1)

式中：M为水泥为每米深层搅拌桩防渗墙施工中水泥用量，kg；π为圆周率取值为3.14；r为深层搅拌桩的半径，m，本工程取值为0.11m；ρ为土体的密度，按照试验取值为1.65g/cm3；K为水泥掺量，分别取值为10%和12%。通过计算可知，不同水泥掺量下，深层搅拌桩防渗墙施工中水泥用量如表1所示。

表1 每米深层搅拌桩防渗墙施工中水泥用量表

2.2 做好施工前的准备工作

深层搅拌桩防渗墙施工对每道工序之间的衔接效果，施工质量等都有很高的要求，为保证每道工序都能安全、高效、有序的开展，就必须切实做好施工前的准备工作，主要包括以下3个方面：

1)精确的测量放线。按照设计图纸合理确定每根深层搅拌桩的具体位置，同时在施工现场设立高程点对深层搅拌桩原地面高程进行实时测量。并开挖出导浆槽，本工程导浆槽的规格为50cm×50cm，并按照最大桩长安装钻杆，在支架上做好清楚的标记，保证仪表读数的准确性[1]。

2)用钢筋头清楚标记每根深层搅拌桩的位置及编号，并加强保护，避免人为扰动，作好记录。

3)抽检进场的水泥，确保水泥的质量、性能、材质都符合深层搅拌桩防渗墙施工建设的要求。检验达标的水泥要堆放在指定位置，做好防潮、防雨措施。

2.3 制备水泥浆液

在案例工程深层搅拌桩防渗墙施工中水泥浆液的水灰比为1∶1，浆液密度为1.52g/cm3，加入定量水泥到上层灰浆搅拌机中，接着加入水到设计标高位置，但需要做到边加水，边搅拌，最低搅拌时间≥3min，保证每次配制好的水泥浆能够在45min之内使用完成。浆液输送泵进浆口的位置需要设置过滤网，以免在喷浆操作时发生管道堵塞问题[2]。在具体施工中，一旦发生下层搅拌桩中储灰量不足时，需要及时在上层搅拌机中进行有效配制，以免因为浆液不足，引起断桩。此外，需要不断搅拌，同时检查下层搅拌机中水泥浆液的比重、浆泵压力、转数等参数，并对施工过程进行详细记录。为保证成桩质量，水泥浆液配制要做到一桩一配。

2.4 搅拌钻进

确定好每根深层搅拌桩防渗墙的位置后，对桩机进行调平处理，保证钻杆的垂直，可采取吊线法来控制垂直度。在钻进过程中先不进行喷浆操作，如果钻进困难，可进行适量喷浆，以防喷浆口堵塞，同时也可降低钻头温度[3]。钻进速度应结合现场地质条件合理调节钻进的档位，当钻进下沉到设计深度位置后停止钻进。在本工程深层搅拌桩防渗墙施工中搅拌钻进施工参数如表2所示。

表2 深层搅拌桩防渗墙施工中搅拌钻进施工参数表

按照同类型工程深层搅拌桩防渗墙施工经验，考虑到钻机下沉和提升的难易程度，在钻进下钻和提升中都需要适当的喷浆，在喷浆操作时，钻机的档位需要达到四挡，下沉速度可采取三挡。

2.5 喷浆搅拌提升

当深层搅拌桩防渗墙施工到设计深度后，可采取四挡档位进行反转提升，在整个提升过程中，必须控制好提升的速度，并进行均匀连续的喷浆操作。由于搅拌机和钻机距离比较远，在进行喷浆操作中，钻机机长可采取人工送浆，边喷浆，边搅拌，以免发生离析问题。为保证成桩后桩端的质量能够达到设计要求，需要至少进行原地喷浆30s，促使浆夜能够完全达到桩端。

2.6 断接头施工处理

本工程因为涉及混凝土，所以施工应当保持有连贯性，尽可能要一气呵成。但在工程施工时，常会遇到一些特殊的情况，比如设备故障、气候突变等不可抗因素导致工程不得已需要中断。这种情况也必须作为施工环节的一个重点。遇到需要中断的特殊情况，第一步先记录好中断时施工到了哪个桩位，以及桩深等信息，之后再按具体情况分成两组处理接头的施工方案：①如果施工中断能够在24h里恢复生产，那么复工时就把桩机下沉到中断的位置，再往下大约半米的距离进行复搅接着施工。②如果中断复工的时间超过1d，也就是错位制作1个或2个单元墙，并和之前的墙体搭接，等到墙体的水泥达设计强度，就在接头的位置做一个直径φ1.5m尺寸的钻孔，在这个钻孔之中灌注水泥使其有效连接[4-6]。

3 深层搅拌桩防渗墙施工中的质量问题和控制措施

3.1 桩体不在相同的垂直面上

通过开挖检查，深层搅拌桩存在里出外进的问题，桩体不在相同的垂直面上，形成此问题的主要原因是在正式施工中对位不达标。

控制措施：为保证定位的准确性，可在桩机的前部、中部靠近操作平台的一侧，焊接上横向“F”形钢筋，并始终指向地面铺设的两条平行于墙轴线的基准线，用钢筋头精确标识每个平移点，最大限度上保证机身与墙体轴线始终垂直，每次都能对准桩位。

3.2 搭接厚度不够

搭接厚度不足，也是深层搅拌桩防渗墙施工中比较常见的问题，因此此问题的主要原因桩机对位准确性不足，或者移动桩机的距离太大。

控制措施：依照现场深层搅拌桩防渗墙轴线控制点，合理确定施工桩位，以及桩机移动的距离。并保证墙体轴线上的桩位线和两条基准线的控制点连线能够相互平行。

3.3 蜂窝和麻面在深层搅拌桩防渗墙施工中一旦出现蜂窝和麻面

会对防渗墙的抗压强度、渗透指标等造成严重影响。造成此种质量问题的主要原因是搅拌不够均匀。

控制措施：在不同地层施工中，需要采取与之相适的水灰比，水泥掺量要合理，在设计允许的范围内，尽量采取较大的水灰比。可适当增加搅拌的次数，在提升时避免采取五档提升，控制好喷浆量和搅拌速度，以保证搅拌均匀性。

4 施工效果分析

本工程堤身防渗分部工程已按设计要求基本完成，工程质量满足设计及标准要求，工程技术资料基本齐全。监理单位水泥土防渗墙渗透系数和芯样抗压强度平行检测情况如表3及表4所示。

表3 监理单位水泥土防渗墙渗透系数平行检测情况表

表4 监理单位水泥土防渗墙芯样抗压强度平行检测情况表

本分部共19个单元工程质量验收全部合格，合格率100%，其中优良单元工程10个，优良率52.6%。施工中未发生过质量和安全事故，质量等级为合格。

5 结 语

综上所述，结合万安圩堤工程实例，分析了圩堤除险加固工程深层搅拌桩防渗墙的施工及其质量控制，分析表明，深层搅拌桩防渗墙是一种新型的圩堤除险加固技术，和常规技术相比，施工质量更易控制，速度快，几乎施工完成之后，就能形成具有一定强度的防渗墙，从而达到提升圩堤除险加固的效果，并对施工全过程进行严格把控，才能保证施工质量，值得在类似工程中大力推广和借鉴。