沣西干渠除险加固工程——多头小直径深层搅拌防渗墙的试验及质量控制

发表时间：2020-07-23T11:06:18.737Z 来源：《工程管理前沿》2020年4月第10期 作者： 唐公瑾[导读] 霍邱县沣西干渠上段险工险段较多，渠堤多处存在散浸

1 工程概况

霍邱县沣西干渠上段险工险段较多，渠堤多处存在散浸、渗漏，坡脚沼泽化、塌陷等险情，高水位运行时更是险情不断渠已严重影响渠道安全运行。本次除险加固工程设计王大塘段（1+881～2+346）、墩子庙段（4+637～5+380）和蒋刺林段（9+268～9+765）等采用多头小直径搅拌桩防渗墙方案。 2 地质状况

（1）王大塘段（右岸1+881～2+346）

该处素填土层（堤身）为新近堆积层，土体夯实程度较低，土的密实度为松散状。壤土层（堤基）在场区中分布连续，多数地段土体的力学指标较差，在土体呈软塑～流塑状段土体的比贯入阻力仅为0.7MPa左右，对堤身土的稳定有一定影响。 （2） 墩子庙段（右岸4+637～5+380）

该处素填土层（堤身）为新近堆积层，土体夯实程度较低，土的密实度为松散状。壤土层（堤基）在场区中分布连续，多数地段土体的力学指标较差。

（3）蒋刺林段（右岸9+268～9+765）

该处素填土层（堤身）为新近堆积层，土体夯实程度较低，土的密实度为松散状，各项物理力学性质指标差异较大。壤土层（堤基）在场区中分布连续，多数地段土体的力学指标较好。 （4）主要工程地质问题

渠道填方段填筑时清基不彻底，所用土料一般为夹杂淤泥质土、一些部位的填土中含有植物的根茎、小树根及少量的叶片等腐殖质，又系人工填筑，未能很好的压实，填土质量差。静探曲线及标贯击数起伏大,最小处仅为流塑状土。加之部分堤身单薄，边坡较陡，且长有大量的杂草及树木，致使渠道存在不同程度的渗漏现象。根据本次检测试验资料，堤身填土的干密度在1.39～1.63g/cm3之间。根据计算成果，稳定渗流计算的浸润线到下游坝坡坡面的出逸比降均大于临界比降，渗流稳定安全系数均小于1，不能满足渗流稳定要求。 3试验目的

通过工艺桩试验确定施工参数，指导以后防渗墙施工。 4 试验项目及要求 4.1基本资料

本次选用的设备SJB-3搅钻机，三片浆叶搅拌形式，直径380mm，一次成墙900mm。选段位K1+881～K2+346，共四个单元墙。 4.1.1水泥掺入比

根据设计文件要求，本次多头小直径搅拌桩防渗墙选用的水泥掺入比为15%。单元墙一米深度需要水泥量77kg。 4.1.2水灰比确定

根据设计要求，水灰比为1:1，通过计算，浆液比重1.51. 4.2 多头小直径深层搅拌防渗墙施工艺要求

4.3 多头小直径深层搅拌防渗墙施工 4.3.1 确定施工技术参数

4.3.1.1 钻头直径及单元墙长度

本工程选用SJB-380Ⅱ型深搅钻机，其单元墙搭接长度为80㎜，最小成墙厚度233㎜，满足设计最小成墙厚度224㎜。通过计算一钻单元墙长度900㎜.（原设计钻头直径选用300㎜，墙搭接长度为100㎜最小成墙厚度224㎜，一钻成墙长度600㎜。）

式中：D—钻头直径380（㎜）； l1—钻杆间距（㎜）；

l2—单元墙搭接长度（㎜）； d—设计最小墙厚233（㎜）； L1—一钻成墙长度1060（㎜）； L2—单元墙长度900（㎜）。 4.3.1.1单元墙水泥用量

单元墙长度900mm，土容重经现场取样为1.48～1.54 g/㎝3（取1.5g/㎝3），水泥掺入比15%，钻头直径380㎜，深度9.0米计算。 单元墙成墙水泥用量计算：m1=shγαW=3.14×192×3×9.0×1.5×15%×10-3=690㎏ 式中：m1—单元墙成墙水泥用量（㎏）； S—单元墙平截面积（㎝2）； h—防渗墙深度（m）；

γ—被加固土体天然容重（g/㎝3）； αW—水泥掺入比（%）。 4.3.1.3单元墙用浆量及段浆量

本工程中水灰比采用1:1，单元墙总浆量为909升；段浆量为158升/段（记录段长按2m/段控制）。 4.3.1.4钻机定位

搅拌机械选用SJB—380三头深搅钻机，双向调平。用直尺定孔位。 4.3.1.5搅拌下沉

钻机就位、调平后，由制浆站泵送1:1的水泥浆液至储浆搅拌桶，然后启动灰浆泵，向钻杆内供浆，钻头出浆后，再启动主机正向旋转，并选钻杆向下推进档，使钻头下沉，边搅拌边喷浆至设计深度。 4.3.1.6搅拌提升

当钻头下沉到设计深度时，停钻喷浆一段时间，一般为10～20s，直至孔口返浆。然后启动主机反向旋转，并选钻杆向上提升档，使钻头上升，边搅拌边提升，保持孔口微微返浆。当钻头到达设计墙顶时，停止提升，但仍保持搅拌和喷浆数秒，以保证墙顶均匀密实。 4.3.1.7钻机移位

一单元墙施工结束后，将钻机移至下一单元墙位置，钻机就位时应保证单元墙之间的搭接按设计及施工参数控制，确保搭接质量。 4.3.1.8搅喷次数及提升速度

经过现场记录，下沉速度0.46m/min，提升速度0.575m/min，单元墙全程（9.0m深）需要43min供浆泵供浆能力为40～50L/min,为了能达到设计15%水泥掺量要求，必须采用两搅两喷，即下沉和提升均喷浆搅拌。 5 质量控制和检查 5.1 质量控制 5.1.1轴线控制

开机前对轴线、桩位进行复查(桩位偏差不超过±5㎝)，并检测平台高程(平台高程偏差不超过±10㎝)，确保墙体中心线不偏移，墙顶高程达到设计要求。 5.1.2铅直度控制

开机前检查导向架的垂直度，由双向水平仪控制，开机后随时观察控制其铅直度满足规范要求(垂直度偏差不得超过1/100)，当钻头出浆后方可向下钻进。 5.1.3制浆与供浆

水泥浆液按1:1配比拌制，搅拌时间15min，搅拌均匀、输送连续。水泥浆利用制浆桶制现场测量：制浆桶直径1.08m，桶身高度1.0m,搅拌时浆液0.75m，每桶水泥量：3.14×0.542×0.75×1.51×100=454㎏，用水量454㎏。

5.2 质量检查 5.2.1开挖检查 试验段经过14天后，在2018年10月27日，采取开挖检查，开挖一处长5m，深2～3m的检查坑，复核防渗墙轴线、测量桩直径、观察桩身坚硬程度与均匀性。经检查：墙体的外观质量好，无蜂窝、孔洞，防渗墙桩与桩之间、单元墙体与单元墙体搭接连续，墙厚满足设计要求，最小墙厚不小于235mm；防渗墙体整体性强。 52.2钻孔取芯检查 芯样经检测均满足设计要求，渗透系数最大为7.14×10-6㎝/S，墙体最小渗透系数为2.34×10-6㎝/S，墙体抗压强度最大为3.3Mpa，墙体最小抗压强度为1.8Mpa。 6结论 6.1有关参数确定 水灰比1:1, 浆液比重1.51, 采用两搅两喷，钻孔速度下沉0.4～0.6m/min，提升0.5～0.7m/min。 6.2 设计水泥掺量15%，不同深度的单元墙（一钻三孔）水泥用量见下表： 6.3 采用两搅两喷，即下沉和提升均喷浆搅拌，为了保证防渗墙密实，在钻孔达到设计深度时，停钻喷浆10～20S，直至泛浆，然后反转提升，在提升过程不仅要喷浆，还要保持孔口微微返浆。当提升到达设计高程时，停止提升，继续喷浆搅拌5～10S. 6.4 墙体厚度控制 墙体厚度的控制（最小墙厚224mm），施工过程中随时检查钻头的磨损情况，如有磨损，应及时补焊至规定尺寸。 6.5施工记录 施工记录要有专人记录，认真填写，如实反映施工全过程，作到清晰准确。 6.6特殊情况处理 在施工中随时观察来浆情况，若发现有浆管来浆不利或不来浆，要查明原因及时排除，如发生机械事故，停工在两个小时内修好设备，重新施工，搅拌头应下入停钻时的标高以下0.5m处补桩,如超过两个小时,应对整个桩重新补桩。 6.7取芯检测要求 经施工、监理、和业主三方共同协商确定，深层搅拌桩防渗墙需取芯检测。本工程检测3处，即每分部工程1处。检测内容为强度和渗透系数。要求水泥无侧限抗压强度不小于0.3MP，渗透系数小于i×10-6cm/s(1≤i≤10)。