米超深水泥土防渗墙工程

30米超深水泥土防渗墙工程探索[摘要]近年来，深层搅拌法建造水泥土防渗墙在堤防加固和基坑围护工程中得到了广泛的应用。但目前深层搅拌水泥土防渗墙在施工中还面临着诸多问题，本文从设备选择、材料配比、成墙方式等多方面，对大深度水泥土防渗薄墙施工工艺进行了探索，并取得了较好的成果。[关键词]防渗墙、深层搅拌、水泥土、堤防加固、配合比、TMW、SMW一、概述大深度深层掘搅水泥土防渗墙施工工艺是一种建造地下连续墙的新技术，它具有挡土、支护、防水截渗、固基、承重等多重功能。基本工作原理是在移动支撑机上的三支点垂直立柱挺（导）杆上装载着挖掘搅拌装置，5根掘削搅拌轴将回转动力传至下面的挖掘头（麻花钻头）及壁面切削器上，同时通过3孔送浆、2孔送气、5轴掘搅、壁面切削、三维作业、跟踪监控，在原有位置将基土和水泥系固化剂强制混合均匀搅拌，被注入的水泥系固化剂与土体产生一系列的物理－化学反应凝结形成具有整体性、水稳性、使透水或软弱基土凝结成等厚、均匀的并具有一定强度和防渗能力的地下连续墙的施工技术。二、工程概况京杭运河**段**，又名**，位于京宝航道北侧，该圩口总面积1.3平方公里，圩内主要为鱼塘，另有耕地500多亩；居民100多户约360人口，现状圩堤标准为堤顶高程7.8-8.0米，顶宽5.0米左右，边坡陡立。由于采用人力施工，存在清基不彻底、直接水中倒土、施工界沟多、碾压不密实等隐患，迎湖堤质量较差。2007年汛期，沿线堤防多处管涌，并导致7月10日决口20米，造成大量损失。由于宝应湖环湖大堤已基本交圈，**北侧堤防及中心排河沿线堤防是挡御宝应湖洪水的主要防洪屏障，现有堤身比较单薄，堤内防洪隐患教多，不能挡御宝应湖洪水。因此，若**南侧3.9km堤防出险，将使运西中港河南片90平方公里约7.3万亩农田受灾。故需对此段堤防采取水泥土防渗加固，本次施工范围为宝应县范水镇**加固工程（桩号0+000～3+038）水泥土搅拌桩截渗墙处理（该段工长3038m）,最大深度约30.0m，合同工程量39990m2。三、、目前深层搅拌防渗墙的现状国内使用单头和两头深搅作成承载基础桩由来已久，并有规范可循，而应用其建造水工防渗墙还是近两年的事，但因其造墙偏厚，既浪费材料又增大成本，同时，单桩之间搭接多、偏移量难以控制而使应用受到影响。近年来，出现了多头小直径深搅防渗机的施工方法,但其传统色彩较为浓厚，目前还处在起步阶段。就目前的深层搅拌水泥土防渗墙，在施工中有以下几个问题值得去思考：1、大深度水泥土防渗墙工程施工，因多个相互分离的钻头随深度加大带来明显的离散量，固钻深仍徘徊在一定的范围内（约18米以内）；2、大深度水泥土防渗墙施工质量的控制问题；3、大深度水泥土防渗墙的施工技术参数问题；宝应县**除险加固工程，是为了解决堤防的管涌及渗漏问题，特别是2007年汛期缺口更加引起了政府的高度重视。从目前的水泥土防渗墙施工工艺来看，在深度小于18米以内，普通多头搅拌桩施工工艺能较好地发挥各自的优势，当大于18米以上时，普通的深层搅拌施工工艺已无法满足工程需要。而现场又需要满足超深的要求，在传统工艺不能满足超深水泥搅拌墙施工的要求情况下，需要考虑改进施工方法进行组织施工。四、原因分析我们对姜唐湖蓄（行）洪区堤防加固截渗墙等二十多个工程进行了调查，针对上述问题，分析出影响防渗墙墙体施工质量的主要因素：1、墙体垂直度；2、幅间搭接；3、水泥土搅拌均匀性；谊4豆、水泥浆践液配比；颤5狂、搅拌次凤数；全6纯、有效厚汪度；贺7央、提升、邻下降速度求。洲五、实施助方案个（一）、谨通过引进混国外的先缴进技术，握采用液压断式三支点仍调整挺杆筛的垂直度躬来保证钻慈具的垂直沿度。匠挺杆的垂阵直度由安堤装在挺杆拥中部的倾沉角监测渣仪丸(变量测左右井倾角和前扑后仰俯捏角你)同来调整与锻控制。采别用经纬仪专作三支点雨挺杆垂直坐度的初始退零点校准屡，并用两秀侧垂直角嚷度仪跟踪道调整钻具驴的垂直度虽在甲±介3忆‰峰以内；使纵得我们的克最大成墙赌深度可达轨到寒了条3或0哑米，突破极了传统施量工工艺只春能护在搁1沃8孝米以内的居概念。美保证墙体把垂直度的悉机理是：车在校正好役垂直度的泊挺杆立柱茄上安装有盈三级控制哪垂直度的博装置。它当们分别是委：底（下巩）部止摆斑套管；中较部的滑动辨动力头（厉动力传动斩装置）；已顶（上）规部钻轴提降升限位器窑。在钻进蚕初始阶段例，由止摆切套管（下钥）限制螺签旋叶片以蝶及中、上贞部限位器烛的共同作葱用，使得钻钻轴与挺岭杆立柱保惑持一致的讯垂直度，担从而保证细了钻头的骑定位精度趣；当螺旋浆叶片全部遣入土（下凑）而止摆球套管失去歪作用时，减处于中部拆限制转轴把偏移的滑抵动动力头摆下降至止摧摆套管处南和顶部的恢转轴限位咏器以及入奸土的螺旋想叶片的导恋向作用（客加长的螺乒旋叶片既悲起到了搅坏拌均匀水仅泥土的作坛用又起垂沉直导向作仿用）来确杠保墙体的跪垂直精度菠小斩于失3荐‰腹，三支点首液压导架舅由角度仪迫可跟踪纠奖偏，加长怀的螺旋叶股片导向作司用，止摆炮套管和钻腔杆顶部限袭位器的共貌同作用，企钻具垂直练精度可达等到凡3哪‰心。忧（二）、竟采用小直毒径、一字塑形布列、揭全套打形链式，成功婚解决大深窑度幅间搭渡接分叉问卡题叶引用小直暴径深搅技桶术，改大院直径钻头铜为小直径泛，克服大饺直径钻头靠掘进中的犹阻力，使灯得掘进深离度加深。惭我们吸收忧国外成熟裕的怖TM产W皇（等厚地删连墙）事与课SM殖W煮（不等厚吼地连墙）垒施工工艺盟的先进技棍术，采用甲小直径深肢搅技术，坡墙体厚度票薄，加入运高压气体余辅助挖掘配作用。使住得我们一咽次成墙的叔最大深度芳达到刺了兼3土0抖米。同时界，在下沉舰过程中，桥配以高压向气体，高勺压气体的厚功效一是翻可以减小宰钻具与泥奔土钻进时船的摩阻力茶，减轻负基载，加速监进程；二倘是由于气给体的升扬妙置换作用舞，使得泥韵浆更加细咐密均匀。黎因多个相免互分离的诞钻头（一肆序列、二止序列、三秩序列施工牺）随深度鲜加大带来灰明显的离仿散量，随畏着钻深的牙加深，传酿统的搭接悦方式就会终出现分叉菌现象，故识钻深仍徘献徊在一定拍的范围内丙。我们采赏用多轴布鉴列为一字知形，轴间孤用保持架艺相互联接拿以利整体寒成墙，单融幅整体成疾墙长，减熔小了幅间仓连结率。富施工中采侦用幅间全宴套打的形姥式，成功掘解决了幅摸间搭接分直叉现象。钱在大深度夸深搅施工球时，保证誓了水泥土冻防渗也薄墙的施木工质量，呈墙体的连录续性和完川整性得到国了提高。合（三）、受供气、供政浆同时进飞行，解决烦水泥土搅铲拌喷浆均杰匀性问题航。锯水泥土巧防卫渗墙成墙估先决条件筋是水泥土没在搅拌过遗程中必须才成塑性状程态或流态馅。怨从以往的跳电脑喷浆筛记录仪反巩映的每米矩喷浆量统欠计数据来吩看，由于况地层的软拒硬程度不铁同，空隙麻率不同，会在所有施撇工参数都甩相同的情上况下，每旬米的段注逐浆量差异劫很大，有岩的误差甚略至超蜓过筹20败%卖。往往存清在着单元新墙体的水我泥掺入比伤满足设计见要求，但混墙体某段筒的水泥掺钻入比却达式不到设计浅要求，形烟成了墙体晓抗渗性能折的薄弱部量位。实施前效果实施后效果午在实际工港程施工中怕，我们吸驰收国外先隐进的施工戚工艺，采搬用同时注壮浆、供气京，在钻进救掘削过程由中，水、趟气、浆与达地层中被祥掘削下来烧的细颗粒趴土混掺，粥形成夹气控的混合液慈，沿掘削奖的沟槽和宴孔壁冒出渡。由于高因压气流在忽浆液中分蓬散的气泡殃与地面大身气的压差窄作用，使稀冒出的浆轰液成沸腾心状，增加逮了升扬挟烈带能力，朴从而使掘蓬削掺搅范医围内的细蝴颗粒土成冶份更容易揭被挟带上弊浮，有效诵地改变了尤地层的组亭织结构和允成份。能甚使墙体上但下成份更族趋于均匀判一致。在属连续灌注归和搅拌浆婆液结束后明，而形成附底部浆液降浓稠，上忠部浆液细慈稀，对墙世体及两侧供土体的挤钥压和渗透炼作用俱的炕“约浆液静嘉压隆”浊现象仍在巡进行，这盟样既可防樱止浆液凝科结出姻现殊“爪凹观陷嫩”王，也使得麻墙体、墙抓体和两侧绿土体的结斩合更加密爆实施前效果实施后效果余（四）、闸严格试验尿，确定水退泥掺入量渣，控制水杆灰比。锁按以往水衰泥搅拌桩醋的国家施忠工规弱范料,覆施工水灰农比的应控哥制范围咱在帮0.45由~0.5元5互之间。绝垂大多数设域计单位设誓计的水泥引土防渗墙刻的水灰比肠也是按这乡个规范来闯控制。腊而在实际短施工中，银正常情况棚下水泥掺木入比越高误，水灰比感越小则水兼泥土的抗残压强度、违抗渗性越垫高。但在肿小型水库斩、丘陵地掉区及堤身线填土施工践时却与上现述论点有邀了较大的涂出入（如跃下表所示珠）。能施工参数娘试验成果比序号乞水泥掺入跌比示水灰比隔抗压强度锐渗透系数旋（痒cm/摩s祝）室备注哨1色12%徒1.0辰0.22袜Mpa磁4.41夏×10-冠6恒堤身填土读2其12%侨1.5彩0.40祸Mpa可2.82仙×10-荷6痒堤身填土炸3袋12%漠1.8寸0.80要Mpa访8.56但×10-船7童堤身填土震我们分析丙后得出：从水灰比、稠水泥掺入比比与土质遥及土的含壁水量有关装，由于堤歼身填土含都水量低，兼且处于地鸟下水位以共上，采用扁小水灰比扣时往往不犹易将土搅臂碎，造成梳搅拌不均娱匀，夹泥软现象比较熄严重，且键无充足水致分补给，叶水泥水化渔分解不充绞分影响了胡水泥土固依结的效果脑。施工技挥术人员通赛过不懈的跳专研，研污制出应对还各种不同属土质，不呆同工况下敲的施工技揭术参数。蜘我们针对繁本工程的鸟地质情况做，由于堤候身经过多辈年的沉积晚人工填土塘，且密实建导致堤身拐的含水量抵非常低，白堤身本身鼠的密实性痛较高，采食用普通得的悲0.昌5勾～斜1.枝0弊的水灰比级往往会导创致搅拌不嘱均匀，夹挺泥，达不读到设计要迎求。在实挽际施工操烘作中，水祸泥浆如按蚁水灰陪比愁0.5编5蛛拌制，其辩稠度也可送用于贴墙殖面砖了，没如果要把撑这样的水白泥浆用液膝压泵从导棚管输从出猜去，按目践前工程上倦实际在使芒用的施工滚机械，也请不太现实撇。对于本察工程搜第脆1梳层堤身填搂土部分的确施工状况目，需采用县加大水灰注比的做法目，采涂取增2.肢0它左右，让勾其充分搅愈拌均匀，胖使水泥的题水化反应沿比较充分肺；对雀于词2脾、虏3屯层淤泥及械淤泥质粘翻土层，由吹于本身的观含水量比摸较高，堤混身渗透系膜数比较大美，在实际日施工时，蒙需采用小洪的水灰比耗，我们有饲针对地对铸这类土层戒的施工，钓水灰比控芳制叹在奶1.层5巩左右均能害得到较好葡的施工质凝量效果。于但不是水冒灰比过大睛，施工的尊效果就越宇好，如水撕灰比过大喘时，水泥忌土的凝结讽时收缩较代大，易形挨成新的孔嚼洞和孔隙挣，降低墙盼体的整体便性与抗渗论性能。志（五）、敢对防渗墙爪底部范围获内的基土垒进行来回割往复一次刘，达供浆歪总量拿的生20住%污，杜绝深穷处墙体搅瞒拌不均匀稀现象。兵我们通过衰对日本拔的兄SM俱W骗施工工艺梢进行的更狐新改进，若在大深度沈深层搅拌浸水泥土防性渗墙施工息时，针对纪搅拌次数住不足及提趴升、下降荣速度，对杏其进行改分进创新，凯下降时一钞般控速紧为昆0速.5丑～牧1冈.0m/惨min列。掘进达侍到设计深筛度时，延溜续梦10窝s壁左右对墙汤底深度以怒上咬2包～的3盖m斑范围，重别复提蛇升图1罪～浆2炸次。此后伞慢速反转婶提升钻杆揭，提升速阁度不应太嚼快，一般攻为可1.旱0禽～愚1捞.5m偶/min芹;经以避免形乔成真空负桂压，孔壁嚼坍陷，造夫成墙体空良隙。见搅估拌时间～廊钻进、提终升关系图豆。射（六）、废采用壁面累切削技术印，控制墙音体有效厚克度。抓我们采用葬了壁面切锻削技术，旦该技术获匹得了国家碎专利（专取利证书号侨：状ZL20海0720贤0389葬38.艇8希）。获得秋了等厚墙视体。等厚与不等厚墙体掘削平面图（相邻两轴）等厚与不等厚墙体掘削平面图（相邻两轴）等厚与不等厚性能比较表园如不采用蓄壁面切削个器技术，屯即墙体不酿等厚（设壤计时以有诸效厚度计商算），在狼此情况下岭，若获得翅最大的行钓进效率，基就得采用蒸最小的搭巧接率，这申是以牺牲却有效壁厚嘴为代价的矿，而有效往壁厚是工洞程中首先丰必须满足纽的设计要留求，相反食，就不能絮获得可观庭的行进效纯率。采用岩壁面切削路器施工，明则情形大并为改观，缘在同等的坚重叠和切么削面积率品（带壁面唯切削器）还与重叠面忆积率（不寇带壁面切疤削器）的押情况下，召比预如旗20嗓%原，带壁面昌切削器施崇工可取谢得搏100订%差的墙体厚槽度，而不裕带壁面切私削器施工卧则只能获您得肚76餐%渗的有效厚灯度，下降认了淘24片%姜。具体如旷上图所示序。等厚与不等厚性能比较表六、结论饥（一）、蚊工程质量眼本工程淘选定笋水泥土防风渗薄墙施乎工方案挣用于解决所宝应刃县惰**样堤坝闻大深度横渗漏问题恰，三为进一步沃检验水泥攀土慧防元渗宰薄眠墙的防渗员效果饮，对该工才程质量进况行无损伤疑检测；根期据该工程茫的实际情躬况，采用昨电反射系膜数闻（畜K舱）园剖面翻法顾、电位电炭极系测深眉法，结合岂布置少量怜的钻孔取脂芯、试验广工作，较甲为准确地注检测墙体贞的连续性逼、墙体的瓜底板深度岭、渗透系际数及无侧供限抗压强渠度等，对慌截渗墙的炒质量给出哗较为客观赞、全面、票科学的评或价。珍通过检测项，斜墙体对周爬边坝体的脊疏松土体闭有明显的支改善，某圈些堤段的挂改善范围耳可括达熟1械～叔2我m瓦，试验剖产面上墙体害厚度为令30坑c付m钳。大堤经外过水泥土过截渗墙处跃理后，该塞段的密实添程度具有亮明显的提起高，墙体每连续性和窄完整性较错好。捷抗压强度巾达吴到栋1.2M仪p精a