水泥搅拌桩防渗墙技术应用

水泥搅拌桩防渗墙技术应用

李志杰

偃师市防汛抗旱指挥部 河南省 471900

摘要：水泥搅拌桩作为处理软弱地基的工艺方法，具有施工方便、费用低廉、加固厚度大、防渗效果好等优点，得到了广泛的应用。偃师市橡胶坝工程在2008年地基防渗墙施工中采用了此技术，取得了良好的效果，积累了丰富的实践经验。

关键词：水泥搅拌桩；防渗墙技术

1. 基本情况

1、1工程情况

偃师市橡胶坝工程是偃师市伊洛综合治理的一部分，位于城区段、310国道洛河桥下游1500米处洛河干流上；主要有橡胶坝、左右岸控制系统、消能防冲段及左岸岸墙连接段组成。坝总长638.4m，其中主坝段长408.4m，5跨，单跨长80m，左右岸控制室长22m，顺水流方向宽11m；坝地板采用钢筋混凝土结构，宽11.5m；下游陡坡、消能及海漫段等消能段总长55m。

工程基础采用水泥搅拌桩防渗墙工艺，设计底部高程98.4m，面积12223.4m²。其中主坝段搅拌桩防渗墙紧贴坝底轮廓线外围布置，顶高程109.5m，面积9321.8m²；两端宽顶堰段紧贴底板上游齿墙布置，高程114.0m。

1.2地貌地质

工程处于洛阳盆地、伊洛河冲积平原区，地势平坦，海拔115-135m。坝址区主要分布为第四系全新统松散沉积物，各层情况分述如下表。

地基岩性分析表

2. 施工参数确定

2.1机械参数

工程安排三套防渗墙施工设备，主要包括PH-5D型深层搅拌桩机、HB6-3灰浆泵、200L拌制机各三台。

PH-5D型桩基搅拌轴规格125mm*125mm,叶片外径500mm,搅拌轴转数（正）40r/min、（反）60r/min，最大扭矩55.25kN*m，电机功率45kM，提升能力78.4kN，提升高度18m，最大钻进速度1.5m/min、最大提升速度1.2m/min。

2.2工艺参数

2.2.1水泥参入比

水泥参入（重量）比初定15%，具体施工时参照规范在12%-20%范围内酌情调整。

2.2.2定桩移步参数

桩径500mm，步进300mm，有效墙厚400mm，图示如下：

部桩图示

2.2.3工艺成墙参数

成墙采用“四喷四搅”工艺，即匀速下钻喷浆至设计桩底标高，上提喷浆至设计桩顶标高50cm处，然后再重复一次。试桩表明，桩与桩间搭接良好，上下基本一致，无开叉；且墙体完整密实，轮廓清晰；实测墙体厚度在45cm-52cm之间，满足设计要求；做14天取芯抗压检测，最小值为6.3MPa，最大值为7.3MPa，强度代表值为6.9MPa。

四喷四搅工艺图示

3.施工方法布置

3.1施工现场布置

施工前，需做好场地平整、备料和机械安装调试等工作。

场地平整主坝段高程110.0m，两岸宽顶堰段115.0m。

机械安装后，做好运行调试，保证工作电压、电流在额定范围内，管路通畅，转速、仪表数据正常。

3.2施工放样

施工放样以坝轴线作为参照线，每20m设置一个桩柱（桩号标注清楚），拉线标定施工方向，钻机移位严格复核。

施工放样图示

3.3成墙工艺流程

3.3.1桩基定位

严格控制桩位和桩身垂直度，以确保桩体足够的搭接长度和整体性。并且每次打桩前都需复核轴线、水准基点和场地标高。

开启桩机步履行走装置将搅拌机移到标定位置对中，调整桩机水平度和塔架垂直度，保证偏差不超过0.3%。

施工过程中，重点检查桩机支腿，若存在下陷、油缸泄压等引起移位、倾斜现象时及时调整，确保定位准确、下钻垂直。

3.3.2浆液配置

浆液配置时水灰比控制参数为1.4（调整范围1.2-2.0），并通过比重计测定控制。主要材料水泥选用普通硅酸盐水泥，其中主河槽138.8m段采用P.042.5级，其余坝段及两岸宽顶堰段采用P.032.5级。

浆液存放时间控制为：

当气温在10℃以下时，不超过3.5h；

当气温在10℃以上时，不超过2.5h；

超过控制时间时，按废浆处理。

浆液倒入储浆桶时需过滤，以防止出浆口堵塞；喷浆过程中要对浆液不停搅拌，同时保证储浆桶内浆量，防止浆液沉淀和不足产生“段桩”。

3.3.3钻速控制

为保证桩孔不偏斜，开始入土时不宜高速钻进，钻速不大于0.8m/min;土层较硬时，钻速不大于0.6m/min；不得采用冲水下钻。遇到较硬土层阻力较大时，需慢挡钻进或适当更改钻头叶片。根据本工程需要和桩机性能，钻进速度控制在1.0m/min左右，提升速度控制在1.1m/min左右。

3.3.4输浆控制

施工中，输浆压力控制在0.5-1.0MPa，输送必须连续，保证不得离析，制备数量和泵送时间设专人记录；泵送输浆时既要尽量均匀，又要根据地层吃浆变化调整压力，总用浆量不得小于设计要求；供浆中一旦中断，应将钻头下沉至停供点以下0.5m复喷、提升。

提钻时，当喷浆口提至设计标高时停止，继续搅拌数秒以保证桩头均匀密实，保证停浆面高出设计标高0.5m。

停机超过0.5h，应对泵体和管路进行清洗。

3.3.5桩深控制

按照设计要求，桩底高程控制在98.4m；地质探测表明，部分坝段高程102m以下底层中出现级配不良砾，钻进较为困难，施工中采取至少嵌入1m、切适当加大泵浆压力的方式以保证成桩效果。

3.3.5接头处理

施工中，桩与桩的搭接时间控制在3h以内，但因故停机超过水泥凝固时效和桩段搭接时往往会出现“接头”需要处理。“接头”可选空钻接头形式钻留隼；无法采用空钻留榫接头方式时，可待墙体凝固一段时间后，用工程地质钻机钻孔（Ф20）至设计深度，向钻孔中灌注水泥砂浆。

为确保桩墙有效厚度，单头搅拌叶片直径改造加大至520mm,相邻两棵桩的有效搭接厚度≥200mm。

3.3.6主河槽处理

主河槽段长138.8m，由于地下水位较高，按照原方案基础开挖无法进行，采用调整墙顶高程（由107.5调至109.5）进行施工，待该处防渗墙施工完毕后，再进行坝地板上游齿墙的基础开挖。

为加强主河槽段橡胶坝上游齿墙与防渗墙连接处的止水效果，改用20*30遇水膨胀胶条代替原设计的651型水平止水材料，安装位置为109.2m。在防渗墙顶加覆一层“两布一膜”防水土工布，安装位置为109.2m至109.2m；土工布上部做回填黏土防渗槽处理。

3.4单元工程评定验收

施工中，以延轴线每20m划分单元工程，做到一单元一评定验收，验收合格后，方可进入下一单元；并且在单元工程中设置单桩质量评定标准，具体如下表。

单桩质量标准表

单桩质量评定标准为：

主控项目检验点100%合格，一般项目逐项70%的检验点合格，该桩评定为合格；

主控项目检验点100%合格，一般项目逐项90%及以上检验点合格，该桩评定为优良。

做单元工程质量评定验收时，在单元工程检查符合设计要求的前提下进行，评定标准为：

单元工程中单桩100%合格，其中优良率<70%，单元工程评定为合格；

单元工程中单桩100%合格，其中优良率≥70%，单元工程评定为优良。

3.5施工检查

为了达到质量控制的目的，在组织实施阶段就要制定严密的质量控制体系，并作为工程施工的一个组成部分。过程检查设专人负责，内容包括水泥规格及用量、水泥浆液密度、搅拌轴的提升速度及转速、成桩时间、成桩速度、钻头直径、桩架垂度偏差、断桩处理和施工记录等。做到每天至少一次。

3.6工期控制

在质量保证的前提下，必须做好工期控制。为了保证能够主汛期来临之前完成主体工程，在施工布置中从组织保证、资源保证和技术保证等层面出发，优化施工组织设计，强化施工调度，科学安排施工进度。

3.6检测验收

检测验收是对施工过程的总结评定，应当作为工程施工的一个重要环节，给予强化。

成桩15d后开挖检测。每200m开挖一处，开挖深度和长度都不小于2.0m。经过对墙体中桩的垂度偏差、桩位偏差、桩顶标高测量，均达到设计要求；对桩与桩之间的搭接状态、桩的均匀度、渗透水情况、裂缝、缺损等进行观察，均符合要求。

取芯养护28d后，测试抗压强度、渗透系数和渗透破坏比降等指标均在允许范围内。

结论：偃师市橡胶坝工程建成至今已运行10年，经过多次较大洪水检验，没有出现渗漏、移位等安全隐患；事实证明，该工程中的水泥搅拌桩施工较为成功，经验值得推广。

参考文献、规范

[1]《建筑地基处理技术》（JGJ79-2002）

[2]长江、黄河、淮河等流域防渗工程实践经验参考标准