多头小直径深层水泥搅拌桩在水库除险加固中的应用

□ 孙丽敏 齐姗姗

一、工程概况

高云水库位于黑龙江省林口县龙爪镇境内。该水库始建于“文革”期间，由于受当时条件限制，设计、施工都存在先天不足，工程质量很差，再加上经过多年运行，工程管理工作又跟不上去，使水库存在多处工程安全问题，其中大坝渗漏问题尤其严重。为处理大坝渗漏，除险加固时采用多头小直径深层水泥搅拌桩防渗墙方案进行防渗处理。该坝基础属于砾石结构，坝身为粘土心墙坝。

二、多头小直径深层水泥搅拌桩的技术特点

（一）技术原理

多头小直径深层水泥搅拌桩是利用水泥作为固化剂，通过特制的多头小直径深层水泥搅拌桩机械在地基中就地将原位土和固化剂（浆液或粉体）强制拌合，单体形成圆柱体，通过连续施工形成连续的墙体。由于固化剂和其它掺合料会与地基土之间产生物理、化学反应，使地基土形成具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥柱体或墙体，从而达到提高堤身与地基的渗透稳定性和抗滑稳定性的目的。

（二）性能指标与技术特点

施工方法先进。采用3头小直径、大深度、带气带浆深层搅拌施工工艺。重心低，稳定性好，掘削精度高，施工功效高。

墙体密实，厚度均匀，壁面平整，延续性好，渗透系数＜10～6cm/s,墙体强度高，抗压强度＞300Mpa。

墙体薄且深度大，墙体厚度在0.2～0.4 m，深度在20 m以内选用。

环境影响小，不影响原有的地基应力；噪音低，振动小；由于不用泥浆护壁，减少了对环境的污染，有利于文明施工。

由于造墙材料是水泥和水，取材方便，并且利用了原状土，节省了材料，成墙的造价相对较低。

三、设备选型及施工前期准备

（一）主要施工设备及其技术参数

根据设计要求，本工程选用SP—5A型大扭深层搅拌桩机及其配套设备进行施工，该机具有移动灵活、成桩质量高、施工速度快、噪音低等优点。

桩机型号：SP—5A型大扭矩深层搅拌机；搅拌头转速：60 r/min；最大施工深度：20 m；额定扭矩：8500 N.m；发电机组150KW。

（二）施工前期准备

清除地表下各种障碍物，将施工场地填垫平整；保证进场临时道路畅通，施工用电采用发电机，施工用水库内提取；组织材料进场，进场水泥必须具备出厂合格证，并经现场取样送试验室复检合格，存放场地要充分满足施工需要，现场布局合理；根据桩位平面图及主要轴线，用经纬仪定向，钢尺量距，确定桩位；测量现场地面标高，确定桩顶标高。

四、施工方法过程

桩机就位。确定钻杆长度，钻头直径采用35厘米，连接好输浆管路，将桩机移到指定位置对好桩位，由现场质检人员检查确认无误后即可开机作业。

启动搅拌装置。确定合适泥浆泵压力，一般0.2～0.5MPa ，水泥掺入量12%～16%之间。

喷搅下沉。开启深层搅拌机主电机，桩机钻杆垂直下沉，下沉速度1.0～1.2 m/分，下沉过程中，工作电流不大于额定值，遇较硬地层不能下沉时，适当调整水泥浆量，随时观察设备运行及地层变化情况，钻头下沉至设计深度。

搅拌提升。深层搅拌机下沉到达设计深度，在桩端搅拌喷浆30s后匀速搅拌提升；提升过程中始终保持送浆连续，中间不得间断，如有间断应及时进行处理；与此同时，在输浆管冲水下沉的部位应加强搅拌喷浆。

重复搅拌下沉。重复前次作业，每根桩均要进行复搅复喷。

移位。桩机移至下一桩位，重复进行上述步骤的施工。

五、墙体施工工艺及质量控制

为保证构成连续完整的防渗墙，在施工过程中，搅拌桩机应保持桩体倾斜误差＜0.5%，桩位误差＜3cm，桩间搭接长度≥100mm，单元搭接长度≥100mm。

一般情况下，水泥渗入量≥100kg/m2，水灰比为1：1～1.4：1，水泥为425#普通硅酸盐水泥。在具体工程施工时，水泥渗入量和水灰比要由施工单位根据堤坝土层性质、孔隙率、含水量等实验数据确定。

为保证防渗墙的施工质量，需要控制搅拌的下沉和提升速度≤0.5 m/min。施工时间间隔不能超过12h，否则应补桩，以保证防渗墙的连续性。

在成桩喷浆阶段不允许出现断浆现象。如果在上提喷浆时断浆，应将搅拌头下沉到断浆位置0.5 m处，待恢复供浆后继续成桩；如果在下沉喷浆时断浆，应将搅拌头上提到断浆位置1 m处，待恢复供浆后继续成桩；搅拌机叶片尺寸必须随时检查，叶片直径磨损量不大于叶轮直径的2%。

高云水库除险加固时，对水库大坝防渗处理采用了多头小直径深层水泥搅拌桩防渗墙，最小成墙厚度0.2 m，深度至基础强风化0.5 m，墙体最大深度17 m。墙体要求渗透系数在10～6cm/s，抗压强度＞1.0Mpa，工程于2009年竣工完成。