水泥土搅拌桩防渗墙施工

2011-08-15吉朝鲜高建涛河南省水利第二工程局

河南水利与南水北调 2011年20期

关键词：喷浆试块防渗墙

□吉朝鲜 □高建涛（河南省水利第二工程局）

水泥土搅拌桩防渗墙施工

□吉朝鲜 □高建涛（河南省水利第二工程局）

宿鸭湖水库除险加固工程中防渗墙施工采用深层水泥搅拌桩的方法进行施工。北岗段、洼地段、南岗段水泥土搅拌桩防渗墙工程工程量为64816m2，施工深度为11～25m。

水泥土；搅拌；成墙深度；防渗墙

一、工程概况

宿鸭湖水库位于河南省驻马店市汝南县境内，工程位于汝南县城西6km汝河与臻头河汇合处，属淮河流域大洪河支流汝河干流控制工程，控制流域面积4498km2，水库下游主要排洪河道为汝河，河道安全泄量1800m3/s。

水库兴建于1958年，大坝包括北岗段、洼地段、南岗段，全长34.2km，最大坝高16.2m，坝顶高程59.04m。宿鸭湖水库是一座以防洪为主，结合灌溉、水产养殖、发电、旅游开发等综合效益的大（I）型水利枢纽工程。

本次除险加固中防渗墙采用深层水泥土搅拌桩防渗施工。北岗段、洼地段、南岗段水泥土搅拌桩防渗墙工程工程量为64816m3，施工深度为 11～25m。

二、成墙要求及施工工艺

本工程最大成墙深度为25m，成墙最小有效厚度为30cm。深层搅拌防渗墙渗透系数＜i×10-6cm/s（l≤i＜10），抗压强度＞500kPa，渗透破坏比降可达200以上，变形模量＜1000MPa。成墙要求高，本标段水泥土搅拌桩防渗墙采用喷浆式深层搅拌（湿法）施工工艺。采用湿法工艺施工时比较容易控制，成桩质量较为稳定，桩体均匀性好。

三、水泥土配合比室内试验

（一）实验材料

1.水泥：选用工程常用42.5级普通硅酸盐水泥。

2.水：符合水工混凝土拌和用水的标准，本工程采用水库水。

（二）配合比室内试验

1.试验项目。水泥浆液性能试验的项目为：密度、粘度、稳定性、初凝时间。水泥土凝固体的力学性能试验项目为：抗压强度、渗透系数、渗透破坏比降。

浆液性能试验按常规的方法进行。对水泥土的力学性能试验，这里借助混凝土的试验方法进行。

2.水泥掺入量。水泥的掺入比以10%～20%为宜。

3.水泥浆的水灰比。防渗工程中水灰比一般取1.0～2.0，实际施工时可根据设计要求的水泥掺入比，经现场试桩确定。

4.外加剂。一般情况下不需要外加剂。为达到技术要求，可根据规定的外加剂品种和掺入比掺入。或由施工单位根据土的颗粒组成、pH值、有机质含量、液限和塑限、现场施工条件（例如水泥浆制成后送至灰浆泵的距离远近等）以及气温高低等情况适当选择。

5.试块制备。在工程场地内选定若干钻孔，连续取原状土样，封装于双层厚塑料袋内，以供拌制试块。试块制作方法：先按预定配合比称量土、水泥、外加剂和水，用手工拌和10min至均匀，将拌和物（即加固土）装入试模（尺寸70.7mm×70.7mm×70.7mm）一半体积，放在振动台上振动1min,再装满另一半振动1min将表面刮平，用塑料布覆盖即成。试块经1～2d可拆模，然后将其置于温度为20℃±2℃、湿度＞90%的养护室养护。试块的数量由所需养护龄期和固化剂（水泥）的掺入比决定。养护龄期通常分为7d、28d和90d三期，固化剂的掺入比可根据土的天然含水量和以往工程经验，确定几个档次。然后，按不同的养护期和不同掺入比进行排列组合，确定试块数量。

6.资料分析及配合比的确定。不同龄期的试块分别进行力学性能试验后，将试验结果绘成图表，再经分析对比选定最佳的水泥配合比。

（三）深层搅拌桩工艺试验

1.在进行搅拌桩施工程序前，应首先分区分段进行工艺试桩工作，以确定适合此区段的成桩经验及各种施工操作技术参数，并要求每次成桩工艺试验桩不应少于5根。

2.在进行工艺试桩程序前，应事先以书面形式通知监理部门派员现场参加。工艺试桩完毕后，应当提交工艺试桩的成果报告，并报监理工程师审查批准后，将作为此区段施工的依据，在无任何现场监理工程师指令的前提下，不得任意予以更改及变更。工程现场负责技术的主管在搅拌桩施工时应向机组操作人员下达指令，并负有执行及监督责任。

3.工艺试桩的目的：

（1）试验搅拌桩机钻机的深度、桩底标高、桩顶水泥浆停浆面标高等技术参数指标；

（2）水泥浆液的水灰比，外加剂的种类；

（3）测试搅拌桩机的转速和提升速度及浆泵的压力；

（4）输浆量及每米输浆量变化情况，测试水泥浆经浆管到达喷浆口的时间；

（5）是否需要冲水或注水下沉，是否需要复搅复喷及其部位、深度等等；

（6）在搅拌桩施工过程中若涉及更换喷浆计量仪等对施工技术参数造成影响的设备部位时，应当以书面报告的形式提交给到甲方和监理工程师，并在现场监理工程师的监督指导下试桩，重新确定搅拌桩各项施工技术参数。

四、水泥土搅拌桩防渗墙施工方法

本标段水泥掺入量比较大，搅拌桩成墙工艺采用“二次喷浆、三次搅拌”施工。

（一）施工机械配置

根据施工需要，本标段工程主要施工机械配置如下：SJB型深层搅拌机4台、ZCJ-25型深层搅拌机2台、74kW推土机2台、5t自卸汽车10辆、JIS-2B泥浆搅拌机6台，V3空气压缩机6台。

（二）施工程序

桩位放样→钻机就位→检验、调整钻机→正循环钻进至设计深度→打开高压注浆泵→反循环提钻并喷水泥浆→至工作基准面以下0.3m→重复搅拌下钻并喷水泥浆至设计深度→反循环提钻至地表→成桩结束→移位→重复上述步骤。

（三）施工方法

1.施工准备及桩位放样

搅拌桩施工前，备齐施工机械机具和材料，接通电力，施工劳力进场，进行需施作喷浆作业地点的地面表皮清除，查明地下线路管道情况后进行场地平整、桩位放线，一切准备就绪后，进行搅拌桩作业。

（1）清理场地：开始施工前，应当按照施工规范进行清理场地。清理完毕后的场地应平整，填写报验单报给现场监理工程师验收合格签字确认后，才能进行下一道施工工序。

（2）布桩图：开工前，应当根据施工设计图的要求按各分段里程画出搅拌桩桩位中心。布桩图上应标明线路中心、里程、路基底宽线，每个桩应编号、量出设计桩长，布桩图应报设计及监理单位，确定验收确认后才可以进行施工。

（3）测量放样：施工前应对设计单位移交的导线点、水准点等会同甲方和监理方进行复核，审核无误后方可以使用。施工方的测量人员应按照施工设计图，根据搅拌桩桩位、原地面标高、孔口标高等有关参数进行测量放样工作，同时应将布桩图及测量放样记录等情况报请甲方和监理方复核抽查，并填写测量放样报验单，经甲方和监理工程师审查签认。

（4）材料：搅拌桩施工采用加固料应为水泥，其质量、规格应符合设计规范要求，并具有出厂试验报告单、质保单，并且确保在有效期内方可使用，禁止使用过期、受潮、结块、变质的劣质水泥。应对运到工地的加固料（水泥）进行质量抽样检验，至于抽样试验频率则要根据施工规范要求及现场监理工程师的意见确定，一般要求每批量100t至少抽检1组。经监理工程师确认的试验结果后才可投入使用。

（5）水泥土强度试验：在进行搅拌桩施工前必须仔细了解各个施工现场的地质情况，选取具有代表性的土层进行钻孔，取出一定数量的试样软土进行必要的物理性、含水量、有机质含量等方面的试验及水泥土配合比强度方面的试验，以验证现场软土的性质和设计的水泥土(搅拌桩)强度能否达到规范要求，试验结果均应及时以书面形式报甲方及监理方审查核实。

2.钻机就位及调直

组装架立搅拌桩机。检查主机各部的连接，液压系统、电气系统、喷浆系统各部分安装试调情况及浆罐、管路的密封连接情况是否正常，做好必要的调整和紧固工作，排除异常情况后，方可进行操作。浆罐装满料后，进料口加盖密封。安装钻机时，将钻机对准桩位，调平桩机机身以保证桩的垂直度。

3.钻进

桩机调整完毕后，启动主电机进行钻进，等到搅拌钻头接近地面时，启动空压机进行送气作业。钻深由深度尺盘确定，其数值应等于设计加固深度和桩机横移槽距地面高度之和。

为保证桩孔不偏斜，开始入土时不应采用高速钻进，一般钻进速度≯0.8m/min；土层较硬时，速度≯0.6m/min。

4.钻至设计标高

防渗墙的轴线往往较长，高程变化较大。因此，应按水准点确定施工场地地面高程，并计算出各施工段（一般100m为一个施工段）的施工深度。施工开始前应核定深度盘读数，读数允许的误差范围应＜5cm。

当深度尺盘达到预定数量后，停止钻机工作，将钻头反转，但不提升，等待送料。

5.输浆

尽可能保证输浆的均匀，同时依据地层吃浆的变化调整输浆量，总输浆量应不少于设计规范要求；设置专门计量仪器对输浆量进行测量，如流量仪等；输浆应有一定的压力，但不宜过大，一般输浆压力为0.3～1.0MPa。

6.提升钻头

输浆量和提升速度应密切配合，如果提升速度快，输浆量应大。二者关系可按设计水泥掺入量来确定。