多头搅拌桩防渗墙的应用

1、多轴掘搅水泥土防渗薄墙在南水北调淮阴三站泵站工程中的应用李永博王正宏李燕（江苏省工程勘测研究院有限责任公司扬州225002江苏鸿基岩土工程有限公司扬州225002扬州虎豹房地产开发有限公司扬州225000）摘要：多轴掘搅水泥土防渗薄墙是目前国内水利行业比较流行的适用于各式防渗处理的施工技术，作者力图结合工程实例及检测方法，从理论上、施工实践上探索一套比较切合实际、简单易操作的施工流程，以便多轴掘搅水泥土防渗薄墙在水利行业得到更广泛的应用。关键词：多轴掘搅水泥土防渗薄墙；轻便触探检测；观测井1、概况淮阴三站位于淮安市清浦区和平镇境内，在淮阴一站南侧，与淮阴一站并列布谿。淮阴三站建设规模为100R

2、3/S,与淮阴一站，淮阴二站共同组成南水北调东线一期运河线第三梯级。工程建成后，具有向北调水、提高灌溉保证率、改善水环境、提高航运保证率等功能。淮阴三站工程区地面高程约EL12.6m,泵站基坑开挖深度大于10m基坑开挖将同时揭穿透水性较强的OA层填土、层粉质壤土、粉质砂壤土和层砂壤土。其中基础的层粉质壤土、层砂壤土和层砂壤土均为承压含水层。地下水位高、土方含水量大是本工程的特点，因而防渗工作非常重要，本工程多头小直径水泥土截渗墙设谿于淮阴三站泵房基坑外侧，呈四周闭合的防渗体系。2、场区工程地质条件洪泽县及清浦区在地貌上属徐淮黄泛平原区。黄泛过程的“急砂慢淤”制约着地形土壤上的“高砂低粘”的分布

3、规律。场地区微地貌属堤侧微斜平原。钻探资料表明，拟建区勘探深度范围内的土层土质见表1场区土层土质分布表。表1场区土层土质分布表层号、年代土质描述层底标图（项层厚（nj）层、Qai以粉质粘土为主夹粉质粘土4.47.81.0-2.8层、Qai粉质壤土、粉质砂壤土、粉质粘土1.94.91.43.9层、Qai粘土或粉质粘土，偶夹砂壤土薄层；含少量砂磁及铁钻结核-0.13.50.72.5层、Qai重粉质砂壤土夹壤土薄层-2.81.00.43.5层、Qai粘土或重粉质壤土，底部砂性大，夹砂壤土薄层-6.0-2.30.35.9层、Qai轻-重粉质砂壤土，底部砂性大，火砂壤土薄层；偶含小砂僵-9.25.51.

4、56.0层、Qai壤土或粉质粘土，夹粘土、粉质粘土和砂僵土薄层-12.6-9.51.26.13、多头小直径水泥土搅拌桩截渗墙技术3.1 工艺原理水泥土搅拌桩截渗墙是以水泥作固化剂，通过桩机在土体深处就地将土体和固化剂强制拌和，利用固化剂、土体和水之间所产生的一系列物理、化学反应，使土体硬结成具有良好的整体性、水稳定性、不透水性，并具有一定强度的水泥土截渗墙，达到防渗的目的。3.2 施工工艺流程图见图1：施工工艺流程图。图1施工工艺流程图4、截渗墙设计技术要求(1)多头小直径搅拌桩截渗墙沿泵房基坑四周闭合，总长度约606.6m。(2)设计桩长20.5m21.5m,桩底高程控制在-9.0m。(3)

5、固化剂采用标号P.O32.5普通硅酸盐水泥，水泥掺量、外加剂用量和水灰比根据技术指标由试验确定。(4)相邻单元墙施工间歇不超过24小时；墙体垂直度误差不大于1/300墙深，墙深偏差不大于20cnr(5)截渗墙渗透系数&AX10-6cm/s,取芯试块28d无侧限抗压强度1.0Mpa,墙体最小有效厚度22cm=5、工艺试验及其成果开工前，现场取土样和水泥样送交江苏省水利建设工程质量检测站进行了水泥土掺入比试验，检测结果如表2水泥土掺入比试验成果表。表2水泥土掺入比试验成果表水灰比水泥掺入比(%龄期(d)抗压强度(MPa最小渗透系数(cm/s)平均渗透系数(cm/s)1.51571.57一一

6、-71.61x104.47X10-71371.471.61x10-73.13X10-71.81571.441.43X10-72.05X10-71371.391.43X10-72.53X10-7本次施工选用型号为SPM-5V的四头小直径深层搅拌桩机进行截渗墙的施工。按单个搅拌头直径不小于393,搅拌头轴间距325mm幅与幅之间重复搭接238mm单幅长度为1130mm勺成墙技术参数组织实施。见图2:截渗墙体幅间搭接形状图。图2截渗墙体幅间搭接形状图现场工艺试验时遇到两种情况：钻进至12.20m深度(标高0.40m左右)时，钻头在原处空转，无法进尺；钻至设计深度提升时，电流过大，起拔困难。经核查地质

7、资料:在12.20m深度处土质主要为第层粘土或粉质粘土，偶夹砂壤土薄层，且含有分布不均的磁结石及铁钮结核；设计防渗墙底土层为第层轻-重粉质砂壤土，底部砂性大，夹砂壤土薄层，偶含小砂磁，第层壤土或粉质粘土，夹粘土、粉质粘土和砂磁土薄层。作业区土层分布有磁结石层、铁钻结核或夹杂砂磁土薄层，且局部粘粒含量高，不利于搅拌桩的实施，故土层土质的差异是导致钻进困难的主要原因。水灰比也不同程度地影响成桩工艺，但实践表明：水灰比并不是影响施工工艺的主要因素为此，从以下两个方面进行了改进：(1)钻头结构改进。下层搅拌翼片底焊接锥形切割块，利于穿透磁结石层和粘土层；上层搅拌翼片由水平方向改为向下倾斜25口左右，以

8、减少阻力、利于提升；夹板上部增加双层搅拌耙齿，以充分搅拌水泥土，减少夹板、钻头提升阻力。详见图3多头搅钻头结构改进示意图。图3多头搅钻头结构改进示意图上层搅拌翼片下层搅拌翼片(2)增加搅拌下沉的供浆量。本施工工艺为一次钻进、一次提升的方法单幅成墙，供浆量各占总浆量的50%鉴于此情况供浆量改为下沉供浆80%提升补浆20%且降低下沉速度，达到充分搅拌、均匀一致，减少摩擦力，利于钻头提升。经过调整、改进，再次试桩取得了成功。通过现场工艺试验，并结合室内试验成果，确定采用水灰比为1.6,水泥掺入比东西向截渗墙为15%南北向截渗墙为13%勺工艺参数组织施工。6、施工质量检验和评定6.1 轻便触探检测根据

9、有关技术要求，截渗墙施工后7天进行轻型静力触探（N1。，以推算墙身实体强度。经检测，桩身上部在探击范围内强度（龄期12天）均不小于0.50MPa,平均击数不小于40击，满足规范要求，桩身土体均匀，桩身上部4.0m范围内土体的加固效果十分明显。6.2 墙体取芯抗压检测及其渗透试验的检测本截渗墙施工结束后，分别在四面截渗墙体钻芯取样，进行渗透试验及无侧限抗压强度检测。渗透试块共进行了4组，检测结果达到设计要求。详见表3水泥土土体渗透试验检测成果汇总表。表3水泥土土体渗透试验检测成果汇总表工程部位施工日期渗透系数（cm/s）工程部位施工日期渗透系数（cm/s）南主轴线07.5.20一一一-73.3X

10、10西副轴线07.6.1一一-71.8X10北主轴线07.6.112.2X10-7东副轴线07.6.187.2X10-7水泥土抗压强度检测共进行了61组，其中最小值为2.39MPa,检测结果皆大于1.0MPa,满足设计要求。6.3 观测井的埋路与观测为检测防渗效果，分别在总渠侧和一站侧截渗墙外侧各埋谿了1个观测井。观测井透水管底部用木塞密封，透水管外按级配砾质中粗砂滤料，上部用粘土封填至地面。总渠侧观测井孔深约20.0m,一站侧观测井孔深约20.3m,测压管管口高出地面0.20m2007年7月上旬观测井水位观测显示，截渗墙内外水头差约14m（基坑内水头为-7.0m左右），说明经多头小直径水泥土

11、截渗墙截渗处理后，该墙体能有效阻止外来水向基坑内径流渗透，可确保泵站底标高-2.0m处正常施工，达到预期目的。6.4 试坑检查为检验和评定截渗墙施工质量，随机在墙体四周各开挖一处长3.0-5.0m,深2.5-4.0m的探坑。探坑开挖揭示：多头小直径截渗墙墙体搅拌均匀，外观质量较好，无空6洞和夹泥，幅间搭接牢靠连续，质量较好，墙体最小厚度满足设计要求。7、结语泵站基坑截渗墙施工结束后，承包人进行了基坑开挖及井管降水，并顺利完成泵站底板碎的浇筑，确保了主体工程的顺利实施。在紧接着进行的泵站清污机桥基坑开挖、浇筑垫层前，毗邻苏北灌溉总渠和淮阴一站侧的围堰附近发生大面积渗水，围堰北侧局部瞬间塌陷，导致基坑涌水被淹。经设计、专家组紧急会审，决定采取与主体泵站相同的防渗工艺一一多头小直径水泥土截渗墙进行加固处理。多头小直径水泥土搅拌桩截渗墙在本工程泵站基坑和清污机桥基坑防渗中得到了成功的应用，施工中若钻进成桩困难可在钻头结构和一搅下沉供浆量上做适当的改进和调整。该技术工艺简单、工效较高、质量可靠、经济适用，可推广应用于江河堤防的防渗