深层搅拌防渗墙施工技术在中小河流域治理中的应用

吕 平

(上饶市水利科学研究所，江西 上饶334000)

1 工程概况

某河流县城段河道较为狭窄，河床淤积，加之现有防洪设施不完善，经常于汛期出现洪水灾害，严重影响着县城居民的正常生产、生活秩序，本次治理工程的目的是在县城北岸形成完善的防洪体系。治理工程加固土堤2 713 m，内外边坡均为1∶2.5，迎水面采用10 cm厚C15 混凝土预制块护坡。堤身堤基防渗采用深层搅拌防渗墙技术。

为达到设计要求，实现除险加固的工作目标，深层搅拌防渗墙施工采用以下技术指标:

1)墙体渗透系数K ≤I ×10－6cm/s，1≤I ≤9。

2)墙体抗压强度R90≥0.8 MPa。

3)墙体垂直度≤3‰。

4)成墙厚度应≥18 cm。

5)水泥掺入比6% ～12%。

6)墙体渗透破坏比降＞200。

2 深层搅拌防渗墙技术的基本原理

深层搅拌防渗墙施工所用的固化剂为水泥，水泥浆液的输入通过主动钻杆和钻头完成，在钻头叶片的作用下，水泥浆与地基软土得到拌合并最终固化，共同结成具有足够强度、水稳性和整体性的水泥土，在桩间套的辅助下，连续防渗水泥土墙于地下形成，最终实现堤身堤基防渗的目标［1］。

由于不同土质的吸浆量往往存在差异，因此在实际施工中应结合具体情况对浆液配比、工艺参数进行针对性选择，确保防渗效果满足设计要求。

3 深层搅拌防渗墙施工方法及质量控制

3.1 深层搅拌防渗墙施工方法

1)设备选型。施工设备应与工程实际情况和需求相适应，本次工程选择BJS 系列三头小直径深层搅拌钻机。

2)其次是确定工艺参数，开展配比试验。工艺参数(如搅拌轴的提升、下沉速度、水灰比等)的合理选择直接影响着成墙质量，因此在施工开始前，应于施工场地轴线外的代表性地段进行成墙试验。

3)通过开挖、取芯、抗渗、抗压等试验对桩间搭接的可靠性、水泥土搅拌的均匀度、防渗墙的平整度等加以确认，并以此为依据对浆液配比、工艺参数进行优化和完善，待监理单位检查通过后方可实施。

由于浆液配比对固结土层的防渗效果和强度产生直接影响，因此在配比试验中应满足:

1)浆液必须具有理想的流动性，为浆液扩散范围的增加提供保障。

2)浆液必须具有理想的稳定性，以免因过早沉淀问题的出现而影响灌注质量。

3)浆液必须具有理想的黏结力与强度，以便在凝结初期不会被地下水大范围冲蚀。结合本次工程的地质情况和试验结果，本次工程的水灰比选为0.8～2.0。

深层搅拌防渗墙施工顺序为:

1)桩机就位与调平。

2)钻杆下钻注浆，达到设计要求深度后反转提升同时注浆，至孔口处停止，I 序桩的施工结束。

3)沿防渗墙轴线将钻机主机向前移动0.15 m，按照与I 序桩相同的施工方法完成II 序桩的施工。以此类推，直至完成轴线长1.35 m单元墙的全部施工任务。

4)将钻机主机整体向前移动1.05 m，按照相同方式完成下一个单元墙的施工任务。

3.2 深层搅拌防渗墙施工质量控制

主要包括以下5个方面:

3.2.1 浆液的制作与输送

工程采用32.5 普通硅酸盐水泥，使用前，技术人员对水泥质量进行抽查，合格后按照最优水灰比拌制水泥浆液。拌制所得水泥浆液不得出现离析现象，并要求在最短的时间内运往指定位置的储浆罐储藏。在进入输浆泵前，需要对浆液进行过滤处理，避免出现堵塞，浆液泵送应保持连续性，无特殊原因不得中途停止。

3.2.2 桩机就位和调平

桩机就位应沿防渗墙轴线方向，对准误差±10 mm。使用水平尺调平机座，使用桩机架正、侧两面的双向锤球校正机架垂直度(垂线长≥10 m，垂直度偏差≤3‰)。三头桩机3个连通液压管的液面高度是否一致也在检查范围内。

3.2.3 搅拌、注浆

钻进、提升、复搅应匀速进行，搅拌下沉、送浆需同时进行，待到达设计深度后于桩底持续喷浆30s。在提升的过程中同样需要输入浆液。工作人员对于供浆的控制应以孔口少量翻浆为标准。

3.2.4 桩间搭接

深搅机移位是墙体搭接质量控制的主要措施，单桩套接成樯的施工操作应连续进行，各次位移的距离应以墙厚、桩径作为计算依据，使施工设计中关于防渗墙厚度的要求能够得到有效满足。桩间搭接的间隔时间应控制在24 h以内，若因特殊情况未能满足这一要求，应与前一根桩进行对接，待墙体达到一定强度后，再通过套钻注浆的方式于接头处进行连接处理。

3.2.5 供浆控制

为防止因停电中断供浆而引起的输浆泵、管堵塞问题，同时确保施工质量，施工现场应备有相应功率的发电机组。若因特殊情况停机超过30 min，则需及时清洗输浆泵和管路。

4 施工常见问题的处理

主要包括3个方面的内容:

4.1 钻进困难

一般发生在密实地层的钻进过程中。应对方法有2个:①更换具有更强切削能力的钻头或在钻头上加焊锯齿钉;②降低浆液浓度，穿过该层后再对浆液浓度进行恢复。

4.2 障碍物

若堤身内存在管道、块石或遭遇如通讯线等无法拆除的过堤障碍物，则深搅桩机的施工往往被迫终止，此时，可于施工安全区范围内换用高压旋喷法继续施工。

4.3 送浆中止

在送浆中止发生后，工作人员应立即将喷浆管伸入停浆点以下至少0.5 m，待浆液供应恢复后继续施工;若停浆时间过长并已经导致了断桩后果，可通过补桩或补强灌浆的方式进行处理。

6 结 语

本次工程涉及防渗墙面积33 242 m2，试验结果显示最大渗透系数为9.2 ×10－6cm/s，最小R90 强度为0.83 MPa，最大垂直度偏差为2.7‰，最小墙体厚度为19 cm，均达到设计要求。投入运行后，汛期土堤大面积渗水的问题消失，管涌、泡泉得到全面阻断，施工效果显著。

在堤身(堤基)的防渗处理工作中，深层搅拌防渗墙属于新兴的施工技术，该技术具有效果佳、干扰少、进度快、造价低等诸多优势，因而很快在我国提防工程防渗处理工作中得到了非常广泛的应用。不过在实际操作的过程中，工作人员应注意对施工段的地质情况、施工条件等问题进行全面、准确的了解，并以所得结果为依据合理选择工艺参数，以便为创建优质工程提供更多保障。

［1］王丰. 固化剂对深层搅拌防渗墙质量的影响［J］. 黑龙江水利科技，2012，40(11):105 －106.