□宋会杰

搅拌桩防渗墙在南水北调高填方渠段的应用

□宋会杰

南水北调中线京石段应急供水工程渠线途经石家庄市的3个县（市、区），保定市的9个县（市），线路总长227.375km，其中建筑物长26.945km，渠道长200.430km。京石段高填方渠道需要采取加强安全措施的渠段长度为24.729km，其中采取水泥搅拌桩防渗墙措施的渠段长为13.654km，穿堤建筑物与渠堤结合处高喷水泥灌浆防渗墙与水泥搅拌桩防渗墙连接；采用锥探（黏土）灌浆措施的渠段长度为11.075km。

1.搅拌桩防渗墙施工技术与工艺

1.1 工作原理

多头小直径深层搅拌桩防渗墙技术是运用多头小直径深层搅拌桩机通过主轴的动力传动装置，带动主机上的3～4个并列钻头转动旋转，推进力使钻杆与钻头向土层内钻进到设计深度，然后再提升搅拌至槽孔孔口。在作业过程中通过泥浆泵将泥浆经过高压输浆管、钻杆、钻头喷入土体中。在钻进和提升的同时，水泥浆体和原地土充分拌合后，完成第一组桩的施工。当进行第二组桩施工时，主机向前移动，使第二组桩与第一组桩相割搭接后（搭接长度一般为半孔），重复上述第一组桩施工过程。依此类推，进行第三组桩、第四组桩……，最后形成一个完整的水泥土墙体。

1.2 技术原理

多头小直径深层搅拌桩是将水泥浆喷入土中，通过搅拌机械，将软土与水泥强制搅拌，利用水泥作为固化剂，通过固化剂和土体、水之间产生的一种物理、化学反应，使土体硬结成具有整体性、稳定性、不透水性和一定强度的水泥土防渗墙。

1.3 主要技术要求

一是设计墙体中心线位于堤顶靠近外侧1.5m位置；二是设计墙体有效厚度≥250mm；三是设计孔深为深入渠底高程以下3m；四是桩体水泥掺量不小于12%,无侧限抗压强度大于0.5MPa；五是平面位置偏差控制在不大于50mm，垂直度偏差不大于1%；六是墙体渗透系数小于1×10-6cm/s，允许渗透比降不小于67，破坏渗透比降不小于200，无侧限抗压强度大于0.5MPa。

1.4 成墙工艺及流程

本工程采用三轴一工序，四搅两喷成墙工艺。选用SPM-5-Ⅲ型深层搅拌桩机，该机为3头，桩径430mm，桩距325mm，成墙有效厚度282mm,一次施工的有效长度为974mm。如图1。

工艺流程：测量放线→设备组装就位→预搅下沉→至设计墙底高程→搅拌喷浆提升→至孔口→复搅→至设计墙底高程→搅拌喷浆提升→至孔口→桩机移位。

1.5 工艺参数

开工前通过生产性试验方案确定施工技术参数。如表1。

图1 三轴水泥搅拌桩成墙示意图

表1 施工技术参数表

2.施工的质量控制

2.1 原材料控制

采用的水泥、水等原材料符合设计和规范要求，检验合格后才能使用。制浆采用快速搅浆设备，拌制时间大于1min，在储浆池内采用二次搅拌，防止浆液沉淀、离析，拌制好的浆液存放时间不超过有效时间。

2.2 桩径控制

为保证墙体完整性，确保城墙最小厚度不小于25cm，钻头直径采用430mm，搭接长度105cm，成墙有效厚度282mm。质检人员每班抽检钻头直径，发现磨损严重时，全部及时进行更换。

2.3 桩距控制

桩距大小关系到相邻桩体搭接厚度能否保证。设备移位时采用油压调距的办法，并配合人工标记测量复核，确保每次移动距离为设计值。

2.4 桩体垂直度控制

利用设备自身的整平系统进行精确整平，另在塔体上做好标志并安置倒垂球复核。

2.5 过程质量控制

一是灌浆量。采用电脑检测仪控制注浆量，保证水泥掺量达到设计要求。二是下沉与提升速度。下沉与提升要求均匀、平稳，对不同的地层采用不同的参数，保证搅拌的均匀。三是临时中断。因故中断，恢复施工时应将钻头下沉1m，喷浆搅拌提升。因故停机超过3h，应拆卸输浆管，彻底清洗管路。

3.水泥搅拌桩质量检验

一是施工过程检查。施工过程中，严格按照3.1～3.5的各项要求逐项检查或检测，应全面、准确、及时进行记录，然后汇总分析。发现有不满足要求的，立即纠正。二是开挖外观检查。每段施工结束15d后开挖检查，进行浅部开挖，一般深度不低于2.0m，观察墙体水泥分布均匀性，检测桩位偏差、桩径、墙厚、墙体轮廓垂直度及桩与桩之间搭接情况是否满足设计要求。三是钻孔取芯法。在施工28d后，采用钻机取芯检验。检查墙体均匀性、水泥土的无侧限抗压强度、渗透系数。取芯数量：300m抽检1孔，每孔取样2组。四是钻孔注水试验。利用取芯孔每600m作一注水试验，确定桩体的渗透系数和透水率。五是地质雷达检测。采用大地雷达检测，观察和分析墙体的连续性、完整性和密实性。

水泥搅拌桩防渗墙技术在施工中不需开槽，具有取材方便、工效较高、造价低廉、截渗效果好、无环境污染等优点，同时构成的截渗墙耐久性好、强度较高。因而，在大江大河及湖泊堤防、坝体防渗加固方面具有较高的应用价值，特别是在南水北调渠道高填方渠段的应用，更是得到了有效推广。□

2014-07-13

陈建卓，男，汉族，河北水务集团，综合处处长、正高级工程师。

王文杰，男，汉族，河北省南水北调工程建设管理局，高级经济师。

张颖，女，汉族，河北水务集团，高级工程师。

收稿日期:2014-05-24

作者简介:宋会杰，男，汉族，河北省水利工程局，高级工程师。