深层搅拌桩在堤防防渗工程中的应用实践:堤防防渗

　　摘要：本文通过对深层搅拌桩在广州某堤防防渗工程中的应用实践，系统地介绍了深层搅拌水泥土防渗墙的施工工艺、质量控制要点、质量检验等。　　关键词：深层搅拌桩；堤防；水泥土防渗墙；施工工艺；质量控制；质量检验
　　水泥深层搅拌桩是最初20世纪80年代从国外引进的一项软土地基加固的新技术，主要是用于加固饱和软粘土地基的一种新方法。它是利用水泥等材料作为固化剂，通过特制的搅拌机械，在地基深处对软土和水泥浆强制搅拌，利用固化剂与软土和水之间产生的一系列的物理——化学反应，使被加固的软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度。通过在我国近几十年的发展，已广泛地得到运用，尤其是在上海、浙江以及沿海一带运用更是广泛，用途主要是软弱地基加固。
　　1工程实例
　　广州某堤防工程，该工程堤身土极不均匀，以粉质壤土为主，混入较多砂壤土和极细砂使堤身的抗渗能力较差。主要防渗工程设计为深层搅拌水泥土防渗墙102436.6m2，设计防渗墙厚30cm,桩长6.35m～14.6m,使墙底达到相对渗水性较小的粘土、壤土层1m～4m不等，从而形成一种渗水性较小的水泥土防渗墙。
　　⑴主要设计指标:单轴抗压强度＞1.0Mpa；渗透系数：k＜5×107cm/s；渗透破坏比降：＞60。
　　⑵设备选择：根据设计墙厚30cm、墙深6.35m～14.6m的要求，选择了两种施工设备进行施工，即PH-5F多头钻机和SJB-II型双头钻机，所选设备技术指标SJB-II型型双头钻机主要技术指标。
　　2施工工艺流程
　　⑴三头钻机采用二次成墙工艺，钻杆间距为45cm，叶片直径采用，450mm,最小成墙厚度39cm，工艺流程如下,①钻机定位调平，②制浆、罐储、计量，③三杆同步下沉喷浆至桩底，④反转搅拌提、喷浆到设计高程，⑤关闭浆泵，⑥桩机前桩机前移22.5cm，⑦重复①～⑤工艺，⑧完成一个单元墙施工，⑨桩机前移112.5cm，⑩重复①～⑨工艺，进行下一个单元墙的施工。
　　⑵双头桩机采用一次成墙工艺，叶片直径采用60cm，下部刚性连接，两轴之间的间距为50cm,两轴之间墙的最小厚度为33.1cm，考虑到双头桩机的刚性大，每次成墙需进行复搅，施工中钻杆受力有利于桩间搭接等有利因素，单元间搭接长度考虑为10cm～20cm。施工工艺如下:①钻机导轨调平，②钻机定位调平，③钻机下沉制浆、罐储，④钻机下沉至设计深度后开始供浆，⑤同时反转上升、供浆、计量，⑥上升设计高程、停浆，⑦下沉复搅至设计深度，⑧反转上升到复搅至地面，⑨钻机前移40cm，⑩重复进行第二个单元墙的施工。
　　3施工技术管理措施
　　⑴水泥浆液应随配随用，为防止水泥浆液发生离析，在灰浆拌制机中不断搅动，待压浆前才缓慢倒入集料斗中。
　　⑵搅拌机预搅下沉时，一般不宜冲水，当遇较硬土层而下沉太慢时，方可适量冲水。
　　⑶施工中因故停浆时，宜将搅拌机下沉至停浆点以下0.5m，等恢复供浆时再搅拌提升。
　　⑷桩与桩搭接的间隔时间﹤24h，如间隔时间太长，搭接质量无保证时，应采取局部补桩或注浆措施.
　　⑸必须做好每一根桩的施工记录，深度记录误差应≤10mm，时间记录误差≤5s。
　　⑹水泥浆液应严格过滤，并在灰浆拌制机与集料斗之间设一道过滤网。
　　⑺当浆液达到出浆口后，应在桩底喷浆30s，使浆液完全达到桩端。
　　⑻灰浆检查应按设计文件或监理人员指示，用标准砂浆试模采集试样，其数量每种主要地层不应少于6组，每组3件。
　　⑼在搅拌压浆过程中，应及时准确填写施工记录，记录表格应符合监理人员指示和有关规定。
　　4质量控制要点。
　　双轴钻机采用自动记录装置，三头钻机配以电子称计量，质量控制要点是：水泥渗入比和成桩偏差控制。
　　⑴成桩偏差控制。
　　①桩要准确。采用拉线对桩(20m放段)，确保对桩误差≤1cm。
　　②桩机调平误差。桩机采用三通管调平，要求开钻前，调平误差﹤0.3%,并在施工过程中注意观察，随时调整。
　　③施工过程中注意观察，有异常情况，如遇块石、等硬物时，需重复搅动修正。
　　⑵水泥掺入比控制。
　　①水灰比：每组桩配制的浆液必须进行比重测试，并做好记录，如达不到要求必须重新配制。
　　②制输浆量，在要求孔口基本保持有浆的情况下，按掺入比要求，双头钻机要控制好喷浆时的提升速度，三头要明确不同钻进档位相对应的供浆档位，并严格按相应关系操作。
　　⑶深层搅拌桩主要原材料为水泥，水泥除应有出厂合格证外，每批都应进行安定性及3d强度试验合格后方可使用。
　　⑷搅拌桩施工作业过程中，出现搅拌头未到底、提升过快、旋转过快或过慢等任何一种不良情况，完成的搅拌桩应补孔，重新搅拌压浆、补浆措施和加孔补桩情况资料均应报监理人员审批。
　　⑸墙厚控制。考虑到双头一次成墙设备的整体刚度比三头和单头的大，宜安排在施工深度深的堤段施工，即双头施工11.5m～14.6m深的墙体。
　　⑹搭接接头处理。由于停工待料、停电、机械设备损坏、分段施工等原因，施工间隔时间超过24h，截渗墙已具有一定的强度，为确保墙体的连续性，需要做接头处理。一般采取错位搭接形式，长度为50cm。处理方法为:首先在接头部位，用工程钻机钻孔(钻孔直径150mm),然后注浆(注浆水灰比为1:2)回填，注浆胶管应下到孔底部，待孔口返出浆后，取出浆管，并向孔内补入浆液至孔口不再下沉为止，待孔内浆液凝固后，孔上部空余部分使用更浓的水泥浆人工封填。
　　5质量检验
　　⑴搅拌桩体的施工作业过程质量检验包括桩位、桩顶、桩底高程、桩身垂直度、桩身水泥掺入比、搅拌头上提喷浆的速度、浆液水灰比等每桩施工作业过程的检验。
　　⑵搅拌桩成防渗墙墙体后的质量检验方法主要采用钻孔取芯检查，开挖检查和围井检查。钻孔取芯检查：在施工28d后，采用钻机抽芯取样，检验水泥土的单轴抗压强度、渗透系数及抽芯样的完整性，密度为沿堤线每100m抽检一孔，完成后回填水泥砂浆封孔。
　　⑶开挖检查与围井试验:沿堤线每隔0.5km开挖一处，每处长10m深2m～5m。合格标准为墙体的外观质量好，无蜂窝、孔洞，防渗墙体间的搭接、墙体的垂直度、墙厚满足设计要求，防渗墙整体性好。
　　⑷围井注水检查：在已有防渗墙的一侧与之相切再做1组单元墙，并在二墙之间间隔位置加打一组桩，以封闭两墙之间的缝隙，形成封闭的围井，然后进行注水试验以检查其截渗效果。
　　6检验结果
　　为保证工程质量，检验防渗墙的施工质量，委托了核工业芜湖工程勘察院在成桩施工28d后，采用钻机抽芯取样对水泥土的单轴抗压强度、渗透系数及抽芯的完整性进行评价。抽芯孔30个，共进尺317.10m；取样135件；单轴抗压强度试验90件；渗透系数试验90件；渗透破坏比降试验90件。
　　⑴单轴抗压强度，R28-50d般在0.62Mpa-1.20M之间，平均为0.81Mpa,根据建筑地基处理技术规范(JGJ79-91)中的第9.1.3条，按时间推算R90d单轴抗压强度能满足设计要求。
　　⑵渗透系数K一般在3.6×107～4.9×107Cm/s之间，平均渗透系数为4.6×107cm/s。渗透破坏比降﹥60，满足设计要求。
　　⑶钻孔取芯总体进尺较均匀，芯样较完整。采取率一般在88.17%～94.94%之间，平均为
　　92.74%。芯样多呈5cm～20cm短柱状，最长的芯样达95cm，未见蜂窝及孔洞，搅拌较均匀。
　　7总结
　　目前用于防渗墙施工的设备较多，如SJ4-500\SJB\BJZC-JS-1B等，应根据设计指标如墙深、墙厚、强度等以及施工的主要用途选择最佳成墙设备，才能保持方案的合理性、科学性、经济性。深层搅拌防渗墙属隐蔽工程施工，必须加强施工的过程控制，及时发现问题，及时加以调整。在本工程的施工中，配备了先进的SJC型流量仪来监控过程施工，取得了十分明显的效果。