深层搅拌防渗墙技术要求1

1、附件1：担丘垅水库大坝深层搅拌防渗墙施工技术要求一、基本依据1、湖北省大冶市担丘垅水库除险加固工程初步设计报告及图册；2、湖北省大冶市担丘垅水库大坝除险加固初步设计工程地质勘察报告及图册；3、土坝灌浆技术规范（DL/T 5238-2010）；4、深层搅拌法技术规范（DL/T 5425-2009）。二、深层搅拌防渗墙1、布置及型式桩号B0-005B0+271采用深层搅拌防渗墙，成墙最小厚度30cm，墙中心线位于坝轴线上，灌浆采用425#普通硅酸盐水泥，墙顶高程36.70m，墙底至坝基基岩接触面以下1.0m处，对坝体及坝基强风化层进行防渗处理。2、防渗墙水泥土的物理力学特性（1）无侧限抗压强度不低

2、于500KPa；（2）龄期：水泥土强度宜取28d龄期试块立方体抗压强度1.0Mpa；（3）水泥掺入比：采用12%；（4）渗透系数：k<10×10-6cm/s。3、施工机具选用转盘式ZCJ-25型5头深层搅拌桩机。设备主要技术参数见表1。表1 ZCJ-25型深层搅拌机械技术参数表机型ZCJ-25搅拌装置搅拌轴规格(mm)120×120搅拌轴数量(个)5搅拌叶片外径(mm)300450搅拌轴转数(r/min)(正反)24、44、71最大扭矩(KN.m)44电机功率(kw)2×55起吊设备提升能力(KN)200提升高度(m)28升降速度(m/min)0.31.5接

3、地压力(Kpa)67制浆系统制浆机容量(L)400储浆罐容量(L)12002×BW150灰浆泵量(L/min)22100灰浆泵工作压力(Kpa)10002000生产能力加固一单元墙长(m)0.961.6最大加固深度(m)25效率(m2/台班)150200重量(t)394、施工准备4.1、水泥土配合比室内试验（1）试验项目水泥浆液性能试验的项目为:密度、粘度、稳定性、初凝时间。水泥土凝固体的力学性能试验项目为：抗压强度、渗透系数、渗透破坏比降。（2）水泥掺入量水泥掺入量可按下式计算：=aw×式中：平均加固(搅拌)1m3土所需要的水泥掺入量，t；aw水泥掺入比； 天然土体的湿容

4、重，t/m3。水泥掺入量决定了水泥土的破坏比降、抗压强度、变形模量，对渗透系数也有较大影响。土层中水泥掺入量取决于天然土体性质孔隙率、土层类别、含水量等)和施工机械的性能。工程实践经验表明：在粘性土中可取10%15%土层中有孔洞或极松散的土体除外)；砂性土中可取10%18%，最大可达20%，本次设计采用12%。（3）水泥浆的水灰比水泥浆的水灰比与被加固土体的含水量、性能、机械的搅拌能力和输浆情况等有关。试验表明，水泥土的性能不但取决于水泥掺入量，还取决于被加固土体的可搅拌性，即使水泥掺入量大，但未搅拌均匀，水泥土力学指标也不理想。因此水泥土搅拌均匀十分重要，而水灰比对水泥土的均匀性起着重要作用

5、。在水利水电工防渗工程中一般取l.02 .0。室内试验时可参考以往工程经验确定，实际施工时可根据设计要求的水泥掺入比，经现场试桩确定。（4）试块制备在工程场地内选定若干钻孔，连续取原状土样，封装于双层厚塑料袋内，以供拌制试块。试块制作方法：先按预定配合比称量土、水泥、外加剂和水，用手工拌和10min至均匀，将拌和物(即加固土)装入试模(尺寸70.7mm×70.7mm×70.7mm)一半体积，放在振动台上振动1min，再装满另一半振动1min，将表面刮平，用塑料布覆盖即成。试块经ld2d可拆模，然后将其置于温度为20±2、湿度大于90%的养护室养护。试块的数量由所需

6、养护龄期和固化剂(水泥)的掺入比决定。养护龄期通常分为7d、28d和90d三期，固化剂的掺入比可根据土的天然含水量和以往工程经验，确定几个档次。然后，按不同的养护期和不同掺入比进行排列组合，确定27组试块。（5）资料分析及配合比的确定不同龄期的试块分别进行力学性能试验后，将试验结果绘成图表，再经分析对比选定最佳的水泥土配合比，作为工艺试验和施工的主要依据。4.2、施工现场准备4.2.1、场地平整与布置在机械设备进场前应平整场地。灰浆制备工作棚位置宜使灰浆的水平输送距离在50m以内。4.2.2、施工备料深层搅拌施工主要材料为水泥，应按设计要求选用425#普通硅酸盐水泥。搅拌水泥浆液的水应符合水工

7、混凝土拌合用水的标准。4.2.3、机械安装及调试（1）机具组装包括深层搅拌桩机等机械的组装和就位；水泥浆液制备系统安装；管线连接，用压力胶份连接灰浆泵出口与深层搅拌桩机的输浆管进口。（2）试运转机械在试运转时应注意下列事项：1)电压应保持在额定工作电压范围内，电机工作电流不得超过额定值；2)调整搅拌轴旋转速度；3)输送浆液管路和供水水路应通畅；4)各种仪表应能正确显示，检测数据准确。4.2.4、施工放样（1）准确定出各搅拌桩桩位中心，打木桩作出标记。（2）水泥土防渗墙施工时，从零点桩号开始，沿施工前进方向每50m拉线放样一次，用拉线标定施工方向，并用定位标尺标定桩位。4.3、工艺试验在工程大面

8、积施工开始前，应进行深层搅拌工艺试验。工艺试验的目的是验证并确定设计提出的施工技术参数和要求。它们包括：（1）搅拌桩机钻进深度，桩底标高，桩项水泥浆停浆面标高；（2）水泥浆液的水灰比，外加剂的种类：（3）搅拌桩机的转速和提升速度；（4）浆泵的压力；（5）输浆量及每米输浆量变化，水泥浆经浆管到达喷浆口的时间；（6）是否需要冲水或注水下沉，是否需要复搅复喷及其部位、深度等。5、深层搅拌施工5.1、深层搅拌防渗墙深层搅拌防渗墙主要用于江河、湖泊、堤防及病险库的防渗加固中。其特点是墙体连续性要求较高，而且墙体较长，少则几百米，多则达数公里。ZCJ型5头深层搅拌桩机，最大成墙深度为25m，成墙有效厚度为

9、335.41mm。一般来说，深层搅拌防渗墙渗透系数小于i×10-6cm/s(1<i<10)、抗压强度大于500Kpa、渗透破坏比降达到200以上、变形模量小于1000Mpa。、成墙工艺（1）工艺流程深层搅拌防渗墙的工艺流程是：桩机就位、调平；启动主机，通过主机的传动装置，带功主机上的钻杆转动，钻头搅拌，并以一定的推动力把钻头向土层推进至设计深度；提升搅拌到孔口，在钻进和提升的同时，用水泥浆泵将水泥浆由高压输浆管输进钻杆，经钻头喷入土体，使水泥浆和原土充分拌和完成一个流程的施工。纵向移动搅拌桩机，重复上述过程，最后形成一道水泥土防渗墙。施工工艺流程见下图。图1 施工工艺流程

10、图（2）成墙施工方法ZCJ型深层搅拌桩机，一机具有3-6个钻头，可根据钻进阻力的大小选择钻头数，钻头间带有刚性连锁装置，一个工艺流程可形成一个单元墙段。ZCJ型六头深层搅拌桩机成墙方法见图2。该施工方法适用于钻头直径350mm450mm，最大施工深度可达25m。搭接方法为套孔。图2 一次成墙施工顺序示意图最小成墙厚度可按下式计算：h= 式中h最小成墙墙厚，mm； d钻头直径，mm； S桩间距，mm。图2一次成墙顺序示意图中1-2-3-4-5、5-6-7-8-9为5头钻头位置，5为搭接套孔，其间距由ZCJ型深层搅拌桩机钻头中心距决定，钻头中心距为300mm。（3）施工参数(参见表2)表2 深层搅

11、拌防渗墙参数参考表项目参数备注水灰比1.02.0土层天然含水量多取最小值，否则取大值。供浆压力(MPa)0.31.0根据供浆量及施工深度确定。供浆量(l/min)1060与提升搅拌速度及每米需要浆量协调。钻进速度(m/min)0.30.8根据地层情况确定。提升速度(m/min)0.61.2与搅拌速度及供浆量协调。搅拌轴转速(r/min)3060与提升速度协调。垂直度偏差(%)<0.3指施工时机架垂直度偏差。桩位对中偏差(m)<0.02指施工时桩机对中的偏差。5.1.2施工要点（1）主机调平1)施工前应检查主机上的水平测控装置，确保主机机架处于铅垂状态；2)通过四个支腿油缸调平。应重

12、点检查施工过程中，支腿是否存在下陷或油缸泄压现象，若有此现象应及时调平。（2）输浆1)尽量保证输浆均匀，应根据地层吃浆变化调整输浆量，总输浆量应不少于设计要求；2)输浆只应有专门的装置计量，如流量仪等；3)输浆应有一定的压力，但也不宜过大，一般输浆压力为0.3Mpa1.0Mpa；（3）提升和钻进速度1)为保证桩孔不偏斜，开始入土时不宜用高速钻进，一般钻进速度不应大于0.8m/min；土层较硬时，速度不大于0.6 m/mi n2)提升速度和输浆量应密切配合。提升速度快，输浆量应大。二者关系可按设计水泥掺入量来确定。（4）桩的定位精度定位是影响桩与桩之间的搭接尺寸的因素之一。主机调平后，在施工中也

13、可能因振动产生整机滑移，造成桩位偏差。为了减少累计误差，每施工十个单元段应校核一次，并及时调整。（5）施工深度1)防渗墙轴线往往较长，高程变化大。因此，应按水准点确定施工场地地面高程，并计算出各施工段(一般100m为一个施工段)的施工深度。2)施工前核定深度盘读数，读数允许误差应小于5cm。5.1.3防渗墙施工的注意事项（1）影响垂直度的因素1)主机本身的误差。施工前用经纬仪检查桩架垂直度，若垂直度误差超过0.1%时，应对主机进行调整。2)操作过程的调平误差、支腿下陷误差。设备应安设测斜装置，若机架倾斜大于0.3%时应及时调平。3)地层中障碍物阻碍钻进，造成钻杆钻头移位。施工前开挖约0.5 r

14、n深的导向沟，若有障碍物可挖除。当障碍物理深大于2m时，可避开障碍物成墙。（2）输浆量和提升下降速度的协调1)施工前应先做试验了解地层软硬，适宜的下钻和提升速度，地层吸浆情况和浆量多少等。同一个施工段吸浆情况变化不会太大，但若遇有孔洞或松散土层，吸浆会大大增加，应及时补浆，直至孔口微微翻浆；2)主机操控和输浆作业应密切配合，在操作时要有约定的信号。（3）水灰比的影响1）减小水灰比可提高土层中的水泥掺入量，提高水泥土的抗渗能力；2)对水泥土搅拌均匀程度的影响：在堤顶施工防渗墙时，由于提身土含水量低，若水灰比过小，使得水泥浆和原土搅拌不均匀，甚至水泥浆和土分离，导致无法成墙，达不到截渗效果。3)多

15、头小直径深层搅拌桩机，输浆管管径小，过稠的浆液容易堵塞管道。5.1.4防渗墙接头施工过程中因故停机时间超过24小时，墙体出现接头时，接头处理可采取图3中形式。先施工防渗墙，再于墙体凝固一段时间后，用工程钻机钻孔至设计墙深，向钻孔中灌住水泥砂浆。1接头；2防渗墙图3 防渗墙接头处理示意图6、工程质量检查及验收6.1、工程质量检查6.1.1、施工过程检查检查内容包括水泥规格及用量、外加剂用量、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、桩架的垂直偏差、断桩处理情况及施工记录等。至少应做到每日一查，发现问题应及时处理。6.1.2、桩体质量检测（1）允许偏差。工程完工后应对所施

16、工的深层搅拌桩进行抽样检测，检测结果应满足允许偏差标准。参考标准见表3。表3 防渗墙施工允许偏差及技术标准表项目标准备注桩径（%）±4.0桩径的大小桩位偏差(m)<0 .05与设计桩位的差值垂直度偏差%<0 .5成桩后桩的倾斜墙顶标高(m)>0 .3大于设计墙顶标高墙底标高m)<0.1墙底应超过设计深度供浆量(%)±8.0每米供浆量与设计需要量的差值渗透系数(cm/s)< i×10-61<i<10，28d龄期抗压强度(MPa)>0 .528d龄期允许渗透比降>5028d龄期（2）检测方法1)深层搅拌防渗墙检测方

17、法依据我国水利水电防渗工程实践，常用的方法归纳如下：(a)开挖检验。于成桩15d后，检查两处，检查地点由业主、设计、监理及施工四方共同确定。开挖深度不小于2.0m，长度不小于2.0m，测量墙体中桩的垂直度偏差、桩位偏差、桩顶标高，观察桩与桩之间的搭接状态、搅拌的均匀度、渗透水情况、裂缝、缺损等情况。(b)取芯试验。成桩l5d后，开挖从而在防渗墙中取得水泥土芯样，室内养护到28d，作无侧限抗压强度和渗透试验，取得抗压强度、渗透系数和渗透破坏比降等指标。(c)注水试验。在水泥土凝固前，由四方现场指定的防渗墙位置贴接加厚一个单元墙，待凝固28d后，在两墙中间钻孔，进行现场注水试验，试验孔布置方法见图

18、4。试验点数不少于两点。本试验可直观地测得设计防渗墙最小厚度处的渗透系数。需要指出的是：由于防渗墙厚度较小，因此不宜直接在防渗墙上钻孔做注水试验。1工程防渗墙；2注水试验孔；3试验贴接防渗墙段图4 注水试验孔布置示意图6.2、工程验收工程施工完成后，施工单位应及时提供以下资料，进行验收：（1）水泥等原材料检验资料；（2）工艺试验报告，主要包括水泥掺入比、浆液水灰比等施工参数的确定及施工工艺流程等资料；（3）施工记录，土要包括：桩深、喷浆量、垂直度及施工过程的重大事故处理记录：（4）竣工图纸；（5）单元工程质量评定资料；（6）施工质景检验报告；（7）施工管理工作报告。三、注水试验技术方法1、钻孔

19、常水头注水试验1.1、适用条件及试验设备1.1.1、钻孔常水头注水试验适用于渗透性比较大的壤土、粉土、砂土和砂卵石层，或不能进行压水试验的风化、破碎岩体、断层破碎等透水较强的岩体。1.1.2、钻孔常水头试验设备见表4表4 钻孔注水试验设备一览表设备类型名称供水设备水箱、水泵量测设备水表、量桶、瞬时流量计、秒表、米尺等止水设备栓塞、套管水位计电测水位计1.2、现场试验、注水试验钻孔试段不应使用泥浆钻进。孔底沉淀物厚度不应大于10cm，应防止试段岩土层被扰动。1.2.2、在进行注水试验前，应进行地下水位观测，水位观测间隔为5min，当连续2次观测数据变幅小于10cm时，水位观测即可结束，用最后一次

20、观测值作为地下水位计算值。1.2.3、试段止水可采用栓塞或套管脚黏土等止水方法，应保证止水可靠。对孔壁稳定性差的试段宜采用花管护壁。同一试段不宜跨越透水性相差悬殊的两种岩土层。对于均一岩土层，试段长度不宜大于5m。1.2.4、试段隔离后，应向套管内注入清水，使套管中水位高出地下水位一定高度（或至孔口就）并保持固定不变，用流量计或量筒量测注入流量。1.2.5、量测规定：量测开始时每隔5min量测一次，连续量测5次；以后每隔20min量测一次并至少连续量测6次。当连续2次量测的注入流量之差不大于最后一次注入流量的10%时，试验即可结束，取最后一次注入流量作为计算值。1.2.6、当试段漏水量大于供水能力时，应记录最大供水量。1.3、试验资料整理1.3.1、绘制注入流量与时间（QT）关系曲线。1.3.2、当试段位于地下水位以下时，采用下式计算试验土层的渗透系数： 式中 K-试验岩土层的渗透系数，cm/s; Q-注水流量，L/min; H