水泥土搅拌桩截渗墙在徐州大坝湖水库除险加固工程中的应用

水泥土搅拌桩截渗墙在徐州大坝湖水库除险加固工程中的应用摘要：徐州大坝湖水库经多年运行，坝脚局部神水，为确保水库防洪安全和工程效益发挥，必须对水库进行除险加固。

本文结合工程实例详细阐述了水泥土搅拌桩截渗墙的施工技术，并对施工中可能遇到的特殊情况提出了处理方法。

关键词：大坝湖；搅拌桩；截渗墙；喷浆；水泥土1、工程概况大坝湖水库坐落在大庙镇的大湖村和后坝村之间，西临废黄河故堤，该水库建成前为一经常积水的低洼地，故有大坝湖之称。

水库现有库区面积1.023平方公里，加固后总库容407.0万立方米，是一座以防洪、灌溉为主的小(1)型水库。

经多年运行，并设计复核，水库目前存在主要问题是：迎水坡干砌石护坡部分损坏，背水坡抗渗稳定不满足规范要求、坝脚局部渗水、无排水设施；东灌溉涵洞和北进水涵洞洞身漏水，西灌溉涵洞和南进水涵洞已临时封堵；缺乏必要的管理设施等。

为确保水库防洪安全和工程效益的发挥，对水库进行除险加固是必要的。

2、工艺原理水泥土搅拌桩截渗墙是以水泥作固化剂，通过桩机在地基深处就地将土体和固化剂强制拌和，利用固化剂，土体和水之间所产生的一系列物理、化学反应，使土体硬结成具有良好的整体性、水稳定性、不透水性，并具有一定强度的水泥土防渗墙，以达到截渗的目的。

3、工艺流程(1)按设计图纸测量放样，确定防渗墙的轴线；（2）对机械行走的作业面承压力进行确定，然后作出相应的处理；（3）测放具体孔位，设置钻机标志；（4）移动主机至设计钻孔位置，并进行机械调平，水平对中孔位，确保符合设计要求。

（5）启动钻机，桩机钻头搅拌下沉——到达设计深度时开启喷浆泵送浆，流量仪记录输浆量。

控制搅头下沉的速度均匀，速率符合其技术规定。

（6）重复搅拌提升，同时喷浆直至孔口。

（7）关闭搅拌桩机。

桩机平移就位调平后，重复上述过程，进行下一个单元墙施工。

4、施工方法4.1 测量放样（1）防渗墙轴线测放根据设计提供的断面桩号和施工图纸中防渗墙中心线位置，沿坝体进行轴线放样，每50m设立固定点以备施工过程中校核。

遇有堤身弯曲段则轴线按弧形走势，通过曲率半径测放，防止产生陡弯段，造成防渗墙搭接不牢留下渗漏通道；对急弯地段放成折线搭接，施工时因接头桩整根重复搭接而可靠连接。

防渗墙轴线两端的固定点妥善保护，不得破坏。

（2）高程接测1）对设计提供的水准点进行复核，无误后方能使用。

2）根据复核的高程资料，每段沿防渗墙轴线每10m施测一个点，建立轴线标高控制网。

每段设立两个标高控制点，以备施工过程中的复核，标高控制点设在特制水泥桩或不易遭破坏的固定点上。

3）测量完毕进行闭合计算，合格后进行平差计算，并汇成成果表报监理人复核审核。

4）测量记录用专门的记录手簿，并统一编号，手簿中记录应准确规范，填写齐全，不得随意涂改。

（3）定位本工程采用多头小直径深层搅拌桩机，每幅施工成墙长度135cm。

每幅定位以钻杆中心进行控制，放样时每135cm测放一个桩位控制点。

该控制点是沿防渗墙轴线用钢尺量距进行测放的。

每点用顶端涂有红漆的30cm长竹签垂直插标，标志点高出地面5cm左右。

同时在防渗墙轴线外侧150cm处按同样的方法，测放一排桩位控制校核点，便于施工中对搅头定位的复查。

每一施工段的桩位一次性测放完毕。

桩位测放完毕后报监理人核查，合格后交付使用。

4.2浆液配比根据施工要求水泥掺入量为15%，通过计算得出每幅桩的水泥用量。

通过试验确定水灰比，得出水泥浆液量。

搅拌桶出浆口，安置筛网进行浆液过滤，清除水泥渣质，确保供应的水泥浆液优质，不堵塞输浆管路和搅头上的喷浆眼。

4.3搅拌喷浆搅喷下沉与提升速度是决定土层能否破碎到预想效果的关键，因此必须按设计要求进行，确保能够把土层粉碎以及加固深度范围内的土体任一点均能经过标准要求次数的搅拌，达到预想的效果。

搅拌下沉速度要均匀、下深深度确保达到设计要求。

喷浆时应保持浆压稳定、供浆连续、浆液供应量均衡，确保整个桩体喷浆量均匀连续。

保持拌和的水泥土持续翻滚，实现单幅墙体内的各桩体上下均匀，左右一致，幅与幅之间无缝搭接。

5施工技术措施5.1截渗墙规格与成墙方式（1）规格参数选用符合设计要求的多头小直径深层搅拌桩主机施工截渗墙。

单个搅拌头直径ø300mm，搅拌头轴距450mm，成墙最小厚度160mm，搭接≥70mm。

（2）截渗墙体形状5.2截渗成墙施工控制(1)定位控制：根据3轴掘削搅拌轴幅间中心距，在墙体中心线的一侧划定每幅间的套接的位置，并按标准规定做好施工模具定好桩位，控制平面偏差在±3cm以内。

(2)垂直精度控制：采用经纬仪作桩架垂直度的初始零点校准，并用两侧垂直角度仪跟踪调整导杆立柱的垂直度，用三支点导杆立柱的垂直度控制钻具垂直度偏差在0.1%以内。

搅拌掘进过程中，随时检测搅拌轴的垂直度，以保证搅拌桩的偏倾率不大于10mm。

(3)钻进搅拌控制：采用一次钻进一次提升的方法完成单幅造墙。

开动搅拌主机，并徐徐下降钻头与基土接触，按规定要求送浆；先开始慢速搅拌，当钻进一定深度后改为快速钻进，用桩架导柱标尺和计时器联合控制钻进搅拌速度在0.5～1.0m/min；钻进搅拌时，通过在导杆立柱上划分标尺来量测钻具钻进速度。

挖掘搅拌前，先调试好深度记录仪，以钻头接触地面时定为0深度，以确保深度记录仪与钻头深度的同步性和准确性，控制钻进深度不小于设计深度，时间记录误差不得大于5s，施工中发生的问题以及处理情况均应在记录中注明。

此后慢速回转提升转杆，调整转速和提速以减缓耗用功率的突变，避免形成真空负压而导致孔壁坍陷，造成墙体空隙，提升速度一般控制在0.8-1.0m/min。

严格控制喷浆下沉和喷浆提升的速度，必须符合施工工艺要求，应有专人记录每桩下沉或提升时间。

对粘性比较大的土层可进行必要的复搅，以保证搅拌均匀。

(4)水泥检验：根据设计要求选用p.o.42.5级，验证到场材料的合格证、水泥质保书等，并将上述证件的复印件报监理工程师。

水泥应新鲜无结块，水泥应按规范要求的批量进行检验，分批号堆放。

水泥浆液应进行与地层土体搅拌成混合体的物理及力学性能试验。

(5)浆液配制：采用电子计数器控制水量及散装水泥，严格按预定配合比制作浆液，用比重计量测控制浆液的质量。

放浆前必须搅拌2分钟再倒入存浆桶；浆液性能试验的内容为：比重、粘度、稳定性、初凝、终凝时间。

凝固体的物理性能试验为：抗压、抗折强度。

现场质检员对水泥浆液进行比重检验，监督浆液质量存放时间，水泥浆液随配随用，为防止水泥浆液离析，搅拌机和料斗中的水泥浆液不断搅动。

施工水泥浆液严格过滤，在灰浆搅拌机与集料斗之间设置过滤网。

浆液存放的有效时间符合下列规定：1、当气温在10º℃以下时，不宜超过5h。

2、当气温在10℃以上时，不宜超过3h。

3、浆液温度应控制在5º～40º℃以内，超出规定应予以废弃。

浆液存放时间超过以上规定的有效时间，作废浆处理；(6)注浆控制：严格按预定配合比制作浆液，用比重计量测，控制水泥浆液的比重偏差在±0.02g/㎝3内。

为防止离析，水泥浆液随配随用，并不断搅动；放浆前必须充分搅拌并经过滤后再倒入存浆桶，存放的有效时间符合规定要求。

挖掘搅拌时按规定一次注浆完毕，浆液由注浆泵经管路送至挖掘头，注浆量由无级电机调速器和自动瞬时流速计及累计流量计监控；若中途出现堵管、断浆等现象，应立即停泵，查找原因进行修理，待故障排除后再掘进搅拌。

当因故停机超过半小时，应对泵体和输浆管路妥善清洗。

(7)成墙质量控制：为保证最小成墙厚度，应根据挖掘头齿片磨损情况定期测量齿片外径，当磨损达到1cm时必须进行修复；为确保墙体均匀度，应严格控制掘进过程中的注浆均匀性；幅间墙体的连结是水泥土防渗墙施工最关键的一道工序，在施工时严格控制桩位和垂直度，保证幅间套接质量和墙体的整体连续性。

按试验确定的水泥掺入比，提升、下降搅拌速度，水泥浆液比重等参数施工，确保施工质量。

(8)特殊情况处理地下构筑物：当遇较大石块或地下构筑物时，用人工、机械方法清除或作为难工段处理。

墙体连接：当两幅间施工时间间隔过长、由于水泥土硬化出现施工接头时，可在原定施工轴线上或在其任意一侧，两有效墙体（不到设计深度的墙体不作有效墙体）边缘靠接连续成墙，中间靠接处用钻孔灌注水泥砂浆连接或采用高喷、注浆等其他方法进行有效连接。

浆液供应：水泥浆液随配随用，防止发生离析，在储浆桶中不断搅拌，以保证浆液质量；若遇特殊情况停置时间超过3小时作废浆处理。

灌浆管路停置超过1小时用清水进行冲洗。

供浆必须连续输送，一旦中断反向下搅，搭接50cm—100cm，恢复供浆运行。

施工中断：若施工中因特殊情况发生中断，如果中断时间未超过初凝时间，则采用复搅喷浆的办法处理；超过初凝时间则将后一单元或后一序桩与前一单元或前一序桩缘间隔3～5cm施工，后采用钻头直径170mm工程钻机钻孔并灌注水泥砂浆进行处理。

（9）水泥土弃浆管理本工程采用水泥土搅拌桩进行防渗，水泥掺量15%，由于水泥浆液的掺入搅拌，必然导致加固体水泥土体积增加，产生拌和体外溢；要防止水泥土溢流造成水质污染以及新建迎水面护坡、背水面绿化防护破坏，为此将在施工轴线位置开挖宽60cm，深100cm左右的导浆沟，确保施工过程中，水泥土浆液面低于坝顶面20cm。

施工中冲洗和清洗管路废水也必须汇集在导浆沟中，杜绝外溢，充分做好施工现场的环境保护工作。

6水泥土搅拌桩截渗墙的优点（1）由于水泥土搅拌桩是利用固化剂和原地基土就地搅拌混合，因而最大限度的利用了地基土。

（2）搅拌时不会使地基产生侧向挤出，对原有建筑影响很小。

（3）施工过程中无振动、无污染、无噪声，可在人口密集区施工。

（4）加固后土体重量基本不变，软弱下卧层不会产生附加沉降。

（5）水泥土搅拌桩与钢筋混凝土桩比大大降低了施工成本。

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