多头小直径深层搅拌截渗墙技术在南四湖湖西大堤加固工程中的应用

方宗文

（沛县水利交通建筑安装工程总公,江苏 沛县 221300 ）

摘  要：南四湖湖西大堤加固工程2006年度应急工程姚楼河～大沙河段施工是沂沭泗河洪水东调南下工程的重要组成部分，也是沂沭泗管理局重点建设工程。工程施工长度8.6km，采用4台SJB-15C型三头小直径深层搅拌桩机进行施工，进展顺利，工程于2008年3月开工，6月20号完成所有截渗墙施工任务；经对已完工程进行现场检查分析和运行检查，截渗墙各项技术指标均满足设计要求，该技术在堤防加固建设中应用是成功的。

关键词：多头小直径；截渗墙；堤防除险加固；南四湖湖西大堤。

1工程概况

1.1工程概述

根据相关标准湖西大堤确定为1等工程，湖西大堤堤防和入湖支流距入湖口500m范围内堤防为1级堤防；防洪标准按防御南四湖1957年洪水（约90年一遇）标准设计，设计挡洪水位上级湖为36.99m，下级湖为36.49m。目前堤外坝基下鱼塘遍布，土层复杂多变，原坝身填筑质量差、坝基渗水、石护坡标准不足、破坏严重。根据坝身和坝基具体情况经过方案比选采用复堤加宽堤顶及截渗墙加固方案，并对原有石护坡高度不足且破坏严重不能满足防洪要求的段落，安排对石护坡翻修加高。

1.2 工程地质概况

东调南下南四湖湖西大堤加固工程姚楼河~大沙河段施工段工程区为黄淮冲洪积平原区，濒湖岸常为冲积湖积平原，南四湖以西地貌类型为黄河冲洪积平原区。该段大堤顶宽3m～4m，堤高6.2m～7.8m，堤形较完整。堤内鱼塘密布，鱼塘深一般2.0m～2.5m，汛期鱼塘水位随湖水位上涨而上升，水力联系密切。堤防填筑时多为就近取土，其土性和附近地表层土性相似，土质为粘土、粉质粘土为主，夹有轻粉质壤土和粉土，灰黄～棕黄色，稍湿，可塑。夹有白色小田螺空壳。根据潮湿状态大致可分为上、下两部分，上部自堤顶至高程34.5m附近，厚约4m，土为干到稍湿，呈硬到可塑状态，密实性差，土块间有空隙；下部约自高程34.5m至层底（高程为32.2m～34.04m），土中含水量较上部增大，呈硬塑至可塑状态。

1.3主要设计指标

1）截渗墙厚度：不小于0.20m；

2）无侧限抗压强度：≥0.3Mpa

3）渗透系数：小于1×10-6cm/s；

4）允许渗透破坏比降：渗透破坏比≥200。

5）垂直度：≯0.5％     

6）水泥掺入比12%（重量比）

2技术原理及施工工艺

2.1成墙原理

深层搅拌技术是利用深层搅拌机械在松软的地层中，边钻进边喷射水泥浆，通过钻头旋转搅拌，使喷入土层中的水泥浆与土体拌合，形成抗压强度比土体强度高，并具有整体性和抗水性的桩柱体，将这些桩柱体相割搭接排成一列，形成连续墙体，用以提高地基防渗或承载能力，达到防渗加固堤防目的。

2.2施工工艺

施工工艺流程图

⑴、制浆站按照确定的水灰比配制拌合水泥浆，水泥浆应随配随用：

⑵、用泵把配制好的水泥浆输送到储浆罐；

⑶、同时桩机就位并调平；

⑷、从设计桩顶标高处搅拌下沉，同时开启输浆泵送浆至设计桩底标高，然后搅拌提升，同时输浆至设计桩项标高处，此过程以地面微微泛浆为准；

⑸、关闭输浆泵，完成一组桩的施工；

⑹、油压调距向前移动150mm，对准桩位，调平，重复1―4过程完成第二序桩和第三序桩的施工；

⑺、向前水平移动1020mm，对准桩位，重复上述l-6步骤，直至施工结束。见施工工艺流程图：

2.3 施工准备

2.3.1 施工机具准备

施工机具准备4台套，包括： SJB-15C型深层搅拌桩机4台；HB6-3灰浆泵4台；400L灰浆拌制机4台；400L型灰浆集料斗4辆；电缆、压力胶管等。

2.3.2 动力及原材料准备

1、施工动力系统自备4台90kw台发电机。

2、水泥可从附近水泥厂购买，并按要求堆放于施工仓库；施工用水可从河内抽取。

3、水泥质量保证措施

（1）运到工地的水泥,应有生产厂的品质试验报告，工地实验室必须进行抽样复验，必要时进行化学分析；

（2）选用的水泥标号应与设计标号相适应。

（3）水泥的运输，保管及使用，应符合下列规定：

A、水泥的品种，标号不得混杂；B、运输过程中应防止水泥受潮；C、水泥仓库宜设置在干燥地点并应有排水通风措施；D、堆放袋装水泥时，应设防潮层,距地面、边墙至少30cm，堆放高度不超过15袋；

2.3.3设备选择

选用山东泰安水利机械厂开发公司研制的SJB-15C型三头小直径深层搅拌桩机施工，该桩机具有施工操作方便，成墙效果好，工效高，适用范围广等特点。根据设备参数，平均按桩长8.0m测算完成一单元约需45分钟，考虑施工时桩机位移频率、设备维修以及天气影响等因素，每日有效工作时间按75％计算则一台机一天可完成250m2水泥土墙。拟配置4台SJB-15C型深层搅拌桩机同时施工，施工时，先完成段，调设备到未完成堤段，以保证在计划工期内完成工程施工。

2.3.4 施工工艺参数

工程正式实施前，需做相关的试验，取得相关的工艺参数报监理工程师审定后方可施工。初步考虑的施工工艺参数：

⑴、水泥掺入比12%（重量比）或按监理工程师指示掺加试配（试配参数附后）

⑵、钻头直径250mm

⑶、桩机调平误差不大于0.3%

⑷、桩深误差不大于5cm

2.4多头小直径搅拌桩截渗墙施工方法、步骤

2.4.1场地平整

水泥土截渗墙施工场地基本平整，施工前需沿轴线用机械开挖一宽50cm，深50cm的沟槽，以利于深层搅拌机搅拌轴顺利通过堤脚地表坚硬土层，保证就位准确。

2.4.2定位

开启步履行走装置将搅拌桩机移到标定桩位对中。当地面稍有起伏不平时，调整塔架垂直度，使搅拌轴保持垂直状态，一般中对中误差不宜超过1.0cm，搅拌轴垂直度偏差不超过0.3%。

2.4.3浆液配制

通过比重计严格控制水灰比，水灰比控制在不小于1.2左右，具体的水灰比由现场搅拌试验确定，加水应经过流量计核准加水量。

2.4.4施工方法

采用SJB型(三头)桩机三序成墙的施工方法

该工程施工采用三序成墙施工法，完成一个单元，一个单元成墙度为1.35m。钻头直径为250mm时，成墙厚度为200mm；

下图为三序成墙施工顺序图

注：l、图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别表示三次成墙钻头的位置。

    2、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ间距是由SJB型深层搅拌机三轴间距离决定，三轴间距为450mm，三次成墙即150mm。

水泥土搅拌桩截渗墙按下列操作程序施工：

a、加水、上灰、拌浆、输送浆，启动喷浆泵喷浆。

b、随即启动主机，钻杆开始边喷浆边钻进。

c、当搅拌机下沉到达设计深度后，重复喷浆搅拌提升到设计墙顶标高以上50cm，第一序桩完成。

d、主机上机架第一次纵移至第二序桩位调平，重复上述喷浆上下搅拌作业，第二序桩完成。

e、主机上机架第二次纵移至第三序桩位、调平，重复上述喷浆上下搅拌作业，第三序桩完成，第一单元墙体完成。

f、主机整体沿预定的轴线方向，重复上述操作过程完成第二单元，如连续作业，直至工程完成。

3质量检查及验收

推荐采用“可控源音频大地电磁法”检测截渗墙的整体性。该方法是一种无损检测方法，可以对截渗墙进行全部检测，探测深度大、分辨率较高，探测效果明显、直观。

截渗墙局部检测通过以下手段进行：

1）钻孔

平均300m坝段长度布置一个检测孔，钻孔深度小于截渗墙深度1～2m；钻孔布置在成墙单元的连接处。

2）取样试验

每个检查孔取1组试样，共取样5组，每组做3个试件进行试验；其中3组做室内渗透系数、破坏比降试验，2组做室内弹性模量、单轴抗压强度试验。

依据设计要求，成墙后28天进行钻孔取芯，对墙体的抗压强度、渗透系数、破坏比降等指标进行检测。结果显示截渗墙各指标满足设计要求。

4结语

通过湖西大堤加固工程实施，再次验证运用多头小直径桩机进行堤防垂直防渗施工技术的可行性，其能很好的解决了因堤防堤身、堤基土质差、含粘量低、裂隙等产生渗漏水隐患。可解决采用开槽置换法施工混凝土防渗墙塌孔或无法成墙的施工难题。另外搅拌桩水泥土截渗墙造价比混凝土截渗墙低，施工工期短，劳动强度低，取材方便等。因此建议今后的湖西大堤堤防加固、堤身防渗采用多头小直径水泥土搅拌桩防渗墙。

参考文献：

1、建筑地基基础工程施工质量验收规范GB50202-2002

2、水泥土搅拌桩施工工艺标准（J124-2004）

3、尹德文、汪雪英  高压喷射灌浆技术在东平湖围坝加固工程中的应用

4、刘文清《2004版最新水利水电桩基工程施工工艺与技术标准实用手册》

5、《沂沭泗河洪水东调南下续建工程南四湖湖西大堤加固2006年度应急工程初步设计报告》