韩莲凤，吴 红

（1.开封市水利技术推广站，河南 开封 475004；2.开封市引黄管理处，河南 开封 475004）

0 引言

深层水泥土搅拌桩截渗墙是用深搅桩机钻孔至预定深度，然后向孔中注入水泥浆液，并用螺旋钻头进行搅拌，使土体与水泥浆强制搅拌形成水泥土柱，水泥土柱互相搭接成的连续防渗体。 该墙体具有整体性、水稳性、强度性及抗渗性。 多头小直径深层搅拌桩截渗技术是在总结深层搅拌法根据钻头形状及数量（单头、双头）搅拌成桩的基础上发展起来的一项新型的截渗技术，具有工效高、造价低、投入省、截渗性能好，无环境污染等特点。 近年来，该技术在垂直截渗加固处理工程中已得到成功运用，且日趋成熟[1]。

在开封市黑岗口调蓄水库施工中，根据其地质条件和土体特性，选择多头（3 头直径为300 mm）小直径深层水泥土搅拌桩截渗墙技术。

1 工程概况

1.1 水库概况

开封黑岗口调蓄水库位于开封市西北部连霍高速公路以南，郑开大道以北，高速公路连接线和护城堤西侧的黑岗口引黄灌区内。 水库工程等别为Ⅳ等，规模为小（1）型水库，设计总库容为910 万m3，设计灌溉面积1.67 万hm2，设计洪水标准为20年一遇，校核洪水标准100 年一遇。

1.2 库区地质概况

库区地表覆盖层主要为第四系沉积物，主要由轻、中、重粉质壤土、细沙、极细沙组成，沉积厚度35～60 m，一般厚40 m 左右。 库区地质构造基本稳定，地震基本烈度为Ⅶ度。

1.3 截渗墙设计要求

该工程的水泥掺入量（重量比）为12%～15%[2]，最大成墙深度为25 m，成墙最小有效厚度为22 cm，墙体垂直度小于0.4%，桩径为300 mm。 墙体渗透系数小于1×10-6cm/s、抗压强度大于500 kPa、渗透破坏比降大于200，变形模量小于1 000 MPa。

2 截渗技术的施工成墙工艺

2.1 浆液原材料要求

（1）水泥。 拌制水泥搅拌桩浆液用普通硅酸盐水泥，强度等级不低于42.5，质量应符合规范规定。

（2）水。 水泥搅拌桩浆液拌和用水水质应符合《混凝土拌和用水标准》JGJ-89 的规定，未经处理的工业废水不能使用。

（3）外加剂。 各种外加剂的质量应符合《水工混凝土外加剂技术规程》（DL/T5100-1999）的有关规定，其掺量应通过试验确定。

2.2 墙体施工

墙体施工采用双动力三头深层搅拌桩机，施工程序为：桩机定位、调平→喷浆搅拌下沉→配制水泥浆→喷浆搅拌提升→复搅→清洗管路→桩机移至下一根桩。 多次重复上述过程，就形成连续截渗墙体[3]。 墙体形成过程中应注意以下事项：

（1）搅拌桩机按设计要求放样定位，桩位布置与设计误差不得大于5 cm，对中偏差不大于50 mm，偏斜率应小于0.5%，桩径偏差不得大于4%，墙体嵌入相对不透水层的深度应达到设计要求。

（2）水泥浆液应严格过滤。 在灰浆拌制机与集料斗之间设一道过滤网。 水泥浆液要随配随用。 为防止水泥浆发生离析， 应在灰浆拌制机中不断搅动，待压浆前再缓慢倒入集料斗中。

（3）供浆、供水。 供浆、供水必须连续，一旦中断，要将旋喷管下沉至停供点以下0.5m，待恢复供给时，再旋喷提升。 当因故停机0.5 h 时，应当对泵体和输浆管路妥善清洗。

（4）连接。 用压力胶管连接灰浆泵出口与深层搅拌机的送浆管进口。

（5）试运转。 试运转时，搅拌速度不得超过设计规定值的10%，提升速度一般应控制在1m/min 左右；送浆管路和供水管路应通畅，各种登记表应能正确显示， 检测数据准确。 水泥浆液搅拌时间不得小于3 min，自制备到用完时间不宜超过2 h，1m 用浆量必须满足设计要求；对具有孔洞和缝隙的土层，用浆量应以孔口微有翻浆为控制标准。

（6）喷浆搅拌下沉。 先启动浆泵至钻头出浆，再启动主机，使其正向转动，并选钻头向下推进档，直至设计深度。记录搅拌机1m 下沉和提升的时间，深度误差不得大于5 cm，时间误差不得大于5 s。 在搅拌压浆作业过程中，要及时准确填写施工记录。

（7）喷浆搅拌提升。 当钻进至设计深度、浆液到达出浆口后，要在桩底喷浆30 s，使浆液完全到达桩端。 然后，反向旋转提升钻杆，并继续注浆，使孔口保持微微返浆状态。 当搅拌头提到设计桩顶时，停止提升，搅拌、喷浆30 s，以保证桩头均匀密实。

（8）复搅。 搅拌、喷浆数秒后，使搅拌头正向转动向下推进至设计深度，再反向转动，提至桩顶。 提升时，灌注的水泥浆量以不堵塞管路为准。

（9）清洗管路。 每根搅拌桩施工完毕，都要向集料斗中注入清水，开启灰浆泵，清洗全部管路中残留的水泥浆，直到搅拌头出浆孔喷出清水。

2.3 施工过程中的质量控制

截渗墙的质量控制主要包括钻进质量控制、浆液及灌浆质量控制、材料质量控制以及一些特殊部位的质量控制。 其中，钻进质量控制包括：桩位控制、墙体垂直度控制、桩径控制和桩长控制。

该工程使用的水泥是河南卫辉春江水泥生产的强度等级为42.5 的普通硅酸盐水泥，水泥掺入量为12%～15%，水灰比值为0.5～0.6；所用水为地表以下30 m 左右的浅井水，通过对水质进行化验分析，PH 值为7.0 左右，可满足施工要求。

施工采用的主要机械为PH-5F、SP-5 型双动力三轴深层多头钻搅拌桩机，钻头直径为300 mm。 用ZJ400 型及1 500 转调整搅拌机拌制水泥浆（浆液比重为1.5g/cm3），用HB6-3 型泵供浆。

施工前，按规范要求进行了施工场地平整[3]，并按照设计图纸进行了施工放线。 在施工过程中，先进行1 号桩、3 号桩施工，再进行2 号桩施工，成墙有效厚度不小于22 cm。 由于该水库为南北长、东西窄的曲线外线截渗墙，桩机移动、调平工程量大，在施工位置转换时，应严格控制搭接长度，确保成墙有效厚度，防止错桩造成墙体的渗漏，影响防渗效果。在施工位置转换部位，要求监理人员加强旁站监理。

在灌浆施工中，要严格按设计要求配制浆液，同时要保证输浆系统畅通。因此，应对送浆液压设备进行监测，尽量避免因输浆系统发生障碍而出现断桩现象。同时，应控制好钻机下钻的自动计算仪，确保下钻深度达到设计要求。因事故停止灌浆时，应及时记录停止灌浆单元成墙深度及时间。 若在24 h 内恢复施工，再次喷浆时， 应将桩机搅拌下钻到停止灌浆面以下0.5 m；若超过24 h，应考虑将该桩和前一根桩进行搭接。

2.4 质量检测

深层搅拌桩截渗墙的检测方法主要有贯入或钎探检测、开挖检验、取芯试验、埋测压管检测等。 为了保证检测质量，检测时必须委托具有省级以上专业检测资质的检测单位进行检测，各参建单位参加。

该工程在截渗墙达到28 d 龄期后， 进行了质量检查，并进行了数据分析。 具体结果如下：

（1）取芯试验。 在截渗墙施工轴线上，按设计要求钻了9 孔，取了21 个岩芯样进行抗压强度检测。经检测，桩体抗压强度在526～1 260 kPa 范围内，检测结果全部满足设计要求。

（2）注水试验。 做注水试验42 段，渗透系数K在1.24×10-7～1.0×10-6cm/s 之间，均满足设计要求。

（3）开挖检验。沿截渗墙轴线随机布置了4 个点进行了开挖检查，开挖长度、宽度、深度分别为3 m、1 m、2 m。 检查结果表明：桩身质量、桩顶高程、桩间搭接及外观质量都达到了设计要求。

3 结语

开封黑岗口水库工程地质较好，且取材方便，利用原土就能较好地保证水泥土截渗墙的强度。但是，整个工程基本上是弯曲线施工， 使施工过程中墙体搭接连续性的难度增大。因此，特别建议在转弯处加强旁站监理， 同时还对该处的截渗墙体运用地质雷达进行质量检测。一旦出现错桩漏桩，应进行外侧或内侧补桩，从而保证连续防渗的效果。

[1] 宋新江，崔得密. 水泥土截渗墙渗透与力学特性[M]. 郑州：黄河水利出版社，2010.

[2] YBJ225-91，软土地基深层搅拌加固技术规范[S].

[3] QB/BY 10301-2003， 水泥搅拌桩施工工艺及质量验收标准[S].