浅谈深层搅拌防渗墙在水库除险加固中的应用

朱录才

葛洲坝新疆工程局（有限公司），新疆乌鲁木齐 830000

浅谈深层搅拌防渗墙在水库除险加固中的应用

朱录才

葛洲坝新疆工程局（有限公司），新疆乌鲁木齐 830000

深搅防渗墙是应用深层搅拌桩法结合多头小直径深层搅拌机等先进的施工机械将水泥土桩套接形成连续的地下防渗墙的施工工艺，是近代发展起来的一种用于软土地基防渗处理的一种新方法。目前此方法已广泛应用于中小型病险水库地基处理工程项目中，收效良好。

深层搅拌法；防渗墙；病险水库；地基处理

1 概述

我国许多水库修建于五、六十年代，一般为群众建设起来的工程。坝基地质勘探不详，防渗性能低，施工质量差，水库存在先天不足。加之水库运行多年，坝体、坝基不均匀沉降，坝体渗透的自然破坏等后天影响，在病险水库除险加固中，亟待对地基防渗进行处理。用地下连续墙作为地下基础的防渗，是水利工程中常用的方法，但由于砼防渗墙工程造价一直是防渗技术中较昂贵的，因而其应用范围受到很大限制。而深层搅拌防渗墙的出现，大大拓展了地下连续墙的应用领域。

水泥土深层搅拌防渗墙是用水泥类浆液作为固化剂和原土通过叶片强制搅拌混合，利用固化剂和原土之间产生的一系列物理化学反应，使被加固土体硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥土桩，将多组桩孔相割搭接形成连续的水泥土防渗墙。由于水泥土浆液的比重是自然水的2～3倍，因而在重力的作用下，水泥土浆液渗透到被加固土体周围一定距离的土层中，因而形成了加固宽度大于搅拌宽度的一条防渗带。会大大地减小基础天然水平向的渗透性，其渗透系数一般可达10-5～10-8cm/s。是具有整体性、阻水性和一定强度的优质防渗墙基础。

2 深搅防渗墙的施工工艺

2.1 适用条件

该工法适用于黏土、粉质黏土、淤泥质土以及密实度中等以下的砂层，且施工进度和质量不受地下水位的影响。对含有氯化物、伊利石和铝英石等矿物的黏土，及场地内地下有侵蚀性的黏土地质，应通过试验论证其适用必要性。

2.2 室内试验

为获得切合实际的施工方案，施工前就必须对工程现场所要加固的土料取样，进行实验室试验。这样才能了解水泥的适用性以及最佳外掺剂对水泥土强度的影响，得出准确的水泥掺入量、水灰比，求得龄期与强度的关系，从而为确定施工工艺提供可靠的参数。

2.3 施工机具及配套设备

深层搅拌机是进行深层搅拌防渗墙施工的关键机械。目前国内外常用的是SJ4-500型多头小直径截渗桩机，其主要技术性能指标有：钻头直径430～500mm，最佳成墙深度10～18m，最大成墙深度25m，成墙厚度：根据钻头直径确定，渗透系数：A×10-6～A×10-8cm/s（1＜A＜10），抗压强度：大于0.5Mpa（一般可达1.0 Mpa以上）。

2.4 施工工艺流程

（1）场地布置。场地平整、开挖导向槽，水泥浆调制设备及泵送系统要就近安排，在场地四周挖掘排水沟，并合理布置集水井，其位置以方便施工为准，并且有利于多余水泥浆及泥浆的顺畅排出。

（2）钻机就位调整。按事先安排好的作业顺序，进行桩位布设，然后用起重机悬吊搅拌设备移近桩位、就位、调平、对中。保证钻孔的孔位准确、垂直。

（3）搅拌钻进。启动喷浆泵喷浆、随即启动主机，钻杆开始边喷浆边钻进。注意搅拌机的钻进速度以及钻进时的垂直度等。如果钻进速度过慢，可以从输浆系统补给清水，促进钻进。

（4）调制水泥浆。根据搅拌机钻进速度和现场情况可以确定水泥浆的调制时间。即在开钻一定时间后，按照实验室提出的配比进行水泥浆调制。调制好的水泥浆存放在集料斗中。严禁水泥浆中出现水泥硬块及其他块状杂质，以防在喷浆时堵塞喷嘴。

（5）高压旋喷水泥浆。当深层搅拌机钻至设计深度时，用灰浆泵将已搅拌均匀的水泥浆从集料斗中抽起，顺高压胶管注入搅拌机输浆管，开始进行试喷。当达到设计喷浆压力和流量时，慢慢提升搅拌机，边提升边进行旋喷，直至达到设计桩顶高程。

（6）二次搅拌。为了使深层的土料同水泥浆充分搅拌均匀，可将搅拌机边旋转边再次沉入原钻孔中，直至孔底设计深度，再旋转升至顶面。

（7）桩顶低压注浆填充。由于搅拌桩顶端一般同其上部结构的基础或承台相接触，受力较大，因此通常对搅拌桩顶部1.0～1.5m范围内进行低压注浆以加强其强度。

（8）清洗。为防止残存的水泥浆在管路中凝结，要在前一根搅拌桩完成后进行灰浆输运管路清洗。方法是向集料斗内加入适量清水，开启灰浆泵，进行管路冲洗。

2.5 质量控制

目前，对于深层搅拌法施工质量的检验还缺少简便可靠的方法，因此，施工中的质量控制尤其重要，要严格按照深层搅拌操作规程进行施工。

（1）保证钻进的垂直度。为保证搅拌桩的垂直度，要注意起重机的平整度和导向架对地面的垂直度。孔位偏差±2cm，偏斜率应小于0.2%，且防渗墙整体垂直偏差不大于0.5%。

（2）保证水泥浆的均匀性。水泥浆配制前要筛除其中的硬块，严格按实验室提出的配比进拉配制。并在集料斗上方设一道过滤网。调整好拌制时间，以免拌制好的水泥浆放置时间过长造成离析，而且要在灰浆机中不断搅拌，直到压浆旋喷前才将其缓慢倒入集料斗。用比重计检测水泥浆的稠度，以控制水泥浆的质量。

（3）保证搅拌桩的均匀性。压浆时不允许出现中断现象，严格控制搅拌和喷浆的速度，误差不得大于10mm/min；严格控制二次搅拌的下沉和提升速度，以保证加固范围内每一深度得到充分搅拌。

（4）确保防渗墙的连续性。原则上相邻两根桩体施工时间间隔不得超过24h。

（5）作好作业记录。应记录搅拌机每米钻进速度、提升速度及喷浆量，每根桩的喷浆总量。

2.6 深层搅拌法的优缺点

2.6.1 优点

（1）深层搅拌法可以最大限度地利用原土，节约资料，节省投资。

（2）钻孔施工对地基土的挠动小，对周围建筑物几乎没有什么影响。

（3）施工时的噪声小、振动小、污染小，有利于环境保护。

（4）施工工艺相对简单，截渗效果好，施工速度快。

（5）从现场检测结果看：深层搅拌防渗墙墙体搭接均匀、连续整齐、美观、墙体垂直偏差小，满足搭接要求。

（6）从浆液搅拌混合后形成“复合土”的物理性质分析，这种复合土属于“柔性”物质，从防渗墙的开挖过程还可以看到，防渗墙与原地基土无明显的分界面，即“复合土”与周边土胶结良好。

2.6.2 缺点

（1）对地层的敏感性强。对于壤土层、中密度的砂土层，只要孔距适当、参数合理、工艺严谨，便可获得均匀连续的防渗墙。但是对于黏性土、致密的砂层等，会有一定的局限性。

（2）缺少快速可靠的质量检查方法。目前对于成型的搅拌桩，可靠性检查方法是开挖检查、取芯、注水检查，检查费用较高。

3 结语

深层搅拌桩防渗墙是一种新型的薄壁地基防渗处理工艺，它具有混凝土防渗墙同样的防渗效果。但其工程造价远远小于混凝土防渗墙，而且施工速度快、污染小。因而，目前病险水库的垂直防渗处理，在地质条件适宜、墙身不大于18m的条件下可优先推广采用深层搅拌防渗墙进行地基加固处理。

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.02.015