多头小直径深层搅拌桩墙在水库防渗中的应用

段 继

（大同市文瀛湖水库管理处，山西 大同 037000）

1 概况

文瀛湖水库属平原洼地旁引式水库，始建于1957年，1960年竣工，修筑主坝长1 100 m，副坝长771 m，库容983万m3。水库于1989年作为册田水库的调蓄水库进行全面清淤改造，利用清淤土方修筑东、西坝，与原主、副坝连接，总坝长达6.25 km，库容达到1 036万m3。形成水面面积466.67 hm2，1996年晋升为山西省中型水库。2004年，作为《21世纪初期首都水资源可持续利用规划》（大同市项目规划）之一，对文瀛湖水库进行了综合治理，新建了北部围堤3.1 km，至此，文瀛湖水库形成了全封闭结构，坝体总长9.35 km，坝顶全部硬化（混凝土路面）。

随着工农业生产的迅猛发展及城镇人口的逐年增加，不断加大了地下水的开采，二十多年来地下水位下降了7 m，使库区蓄水通过堤身及库底渗漏通道不断补给地下，日渗漏损失为4.65万m3。

文瀛湖水库防渗改造工程实施后，可有效调蓄洪水、涵养水源；恢复供水功能；改善周边环境，日渗漏损失为1.35万m3。

2 工程地质

《工程地质勘察报告》中，最大揭露深度20 m内按岩性划分为八层。地层由上向下分为人工填土、第四系全新统冲洪积粉土、粗砂，第四系上更新统冲洪积砾砂、粉质黏土。下面对一至四层岩性进行描述：

一层堤身土体由人工填筑而成，成分较复杂，主要为粉土、含砂及砾石、粉质黏土组成，砾石粒径最大4 cm，高度一般在3.5～4 m。由于含砂量大，渗透性强，使库区蓄水由堤身土体水平渗出库外。

二层粉土渗透系数8.7×10-5cm/s，属弱透水层，库区5-5′线以北最小厚度3 m，以南缺失，厚度为0.2～3.4 m。

三层粗砂渗透系数2.99×10-2cm/s,属强透水层，粒径最大3 cm，库区线以北埋藏较深，以南一般3～4 m，库区内部分出露地表。

四层粉质黏土渗透系数2.67×10-6cm/s，属弱透水层，在库区连续性较好。平均厚度为2.5 m。

综上所述，堤基土体三层粗砂为强透水层，厚度较大，空间分布广，且与库外连通，垂直渗入的库水以地下水方式水平流向库外。水库5-5′，以北围堤地基二层和以南部围堤地基四层连续性好、厚度满足要求，四层距堤顶最大深度11.5 m，设计决定水库5-5′，以北围堤地基二层和以南部围堤地基四作为相对隔水层，防渗墙体插入隔水层0.5 m相衔接，对第二、四层缺失部位辅以水平防渗。共计完成防渗墙体6万m2，平均墙深 8 m。

3 多头小直径深层搅拌桩墙的应用

3.1 多头小直径深层搅拌桩墙特点

该搅拌桩墙具有少量挤土的非置换桩，布桩可稀可密，钻进深度可达27 m；成墙质量可靠，寿命长，渗透少，能够有效防止渗漏；施工简单、效率高；土体中砾石粒径小于10 cm，不影响施工，适应性强；就地取材，工程造价低；施工不用开槽，减少了开挖和回填工作，避免了由此引起的塌方、塌孔、回填不密实、搭接不好等问题。

3.2 方案选择

从文瀛湖水库围堤地质条件看，一至四层土体中所含砾石粒径最大4 cm，堤顶距四层最大深度于11.5 m，均符合多头小直径深层搅拌桩机的要求。

多头小直径深层搅拌桩墙施工只需在堤顶开挖宽 0.5 m、深0.5 m的施工导向槽，对堤顶混凝土路面破坏性极小，对原堤体不造成破坏，省时省力，能够减少工程投资，节约大量资金。

综上所述，文瀛湖水库围堤截渗采用多头小直径深层搅拌桩墙截渗方案是非常合理的、科学的。

4 施工技术

4.1 钻杆提升和下降速度

开始钻进时，为确保不偏孔，不宜高速钻进，钻进速度不宜大于0.7 m/min。土层较硬或含砾石时，不宜高速钻进，速度应小于0.6 m/min。提升速度和输浆量应成正比关系。应在现场根据水泥输入量确定比例。

4.2 输浆

保证输浆连续均匀，根据实际情况调整输浆量；输浆应准确计量，必须装配流量仪等；输浆压力应保持在0.3~1.0 MPa。

4.3 接桩精度

桩机由一序施工进入下序施工时，要保证移位准确，特别要注意矫正由雨后桩机振动导致桩机滑移带来的桩位偏差，以减少累计误差，确保成墙厚度，避免断桩、开叉现象发生。

4.4 成墙厚度

严格按照设计要求确定各里程桩墙深，做好施工前测设工作；施工前校验深度读数盘装置的误差控制在5 cm以内。

4.5 障碍物处理

地层中遇有孤石等造成钻头漂移，当埋深浅时，施工前应开挖导向槽，清除障碍物；当障碍物埋深较大时（大于2 m），应采取措施绕过成墙。

4.6 水灰比和水泥渗入量

水灰比和水泥渗入量是重要的施工参数，对成墙质量影响很大，必须按照试验结果和设计要求执行。

5 施工质量控制

施工质量控制是工程建设的关键，必须建立有力、高效的施工质量保证体系，对施工的各个环节层层把关，增强全员质量意识，确保机械设备正常运转。

施工前，首先对加固原材料按照设计要求及规范进行检验，不合格材料严禁使用。对施工机械进行检查，配置先进的监控设施，特别是主机，发现问题及早处理。施工放样、桩机就位必须操作精确。

施工结束后，对深层搅拌桩按照规范要求进行抽检，包括开挖检查、取芯试验、注水试验和地质雷达检测。做好检测记录，以备工程验收使用。

6 应用效果

文瀛湖水库防渗工程采用了大开挖外观检查，室内强度、渗透试验、现场注水试验等。检验结果表明，成墙表观质量、试块强度、渗透系数均符合设计指标。

2010年7月15日工程完工引洪蓄水，于7月22日测定稳定库水位1 049.35 m，相应库容653.6万m3。8月1日测定库水位1 049.28 m，相应库容625万m3，8月 11日测定库水位 1 049.19 m，相应库容596.7万m3，8月21日测定库水位1 049.0 6m，相应库容569.7万m3，经计算得，日渗漏量为1.29万m3，小于设计值1.35万m3，表明工程效果很好，满足设计要求。