水工建筑深层搅拌桩防渗技术初探

2015-08-04陈盈智广东省水利水电建设有限公司广东广州510635

中国新技术新产品 2015年7期

关键词：试桩成桩喷浆

陈盈智（广东省水利水电建设有限公司，广东广州 510635）

水工建筑深层搅拌桩防渗技术初探

陈盈智
（广东省水利水电建设有限公司，广东广州 510635）

本文对深层搅拌桩技术的特点、施工方法和技术要求进行了探讨，并结合工程案例进行了分析和说明，显示了该项技术施工简便、成墙效果好、成本低廉、工效高的优点。

深层搅拌桩；防渗；施工技术；水工建筑

深层搅拌桩是主要利用水泥作为固化剂，通过深层搅拌机械将固化剂与地层软土进行强制搅拌，从而形成整体性较好、抗渗性较强的水泥土搅拌桩。深层搅拌桩技术传入我国后，迅速在水利、公路、建筑、市政等行业得到推广应用，目前已成为处理软土一类地基的重要方法。这种技术的优势在于施工效率高、防渗加固效果好、成本费用较低。凡事都有两面性，深层搅拌桩技术好用，不表明它在任何场合、任一工程中都能获得好的效果，事实上深层搅拌桩复合地基也出现了不少问题，例如施工中沉桩、桩体不均匀等。

1 深层搅拌桩技术特点、施工方法与技术要求

1.1 深层搅拌桩技术特点

深层搅拌桩技术特点除了费用低、工效高以外，可以用功能强、适用范围广、形式多样来描述。搅拌桩既可用于防渗，还可用于加固地基，土桩套接可形成连续的防渗帷幕，与地基土形成复合地基，可提高地基承载力。按照防渗加固结构的需要，可灵活地采用桩、墙、格栅、块状等多种形式。适用于黏土、砂土、粉土、淤泥、含少量小直径砾石等多种地层。施工形式多样，可干法（喷射水泥粉成桩），也能湿法（喷射水泥浆液成桩），但由于湿法更易于控制、质量稳定，所以在水利工程中应用更广泛；搅拌头有单头、双头、多头之分，多头小直径深层搅拌桩是在传统单头、双头搅拌桩基础上发展起来的较新技术，可以做不足30cm厚的薄防渗墙；搅拌叶型分翼片型和螺旋叶片型；喷浆方式分叶片喷浆和中心管喷浆，等等。

1.2 施工方法与工艺

深层搅拌桩施工前应根据设计要求进行室内配比试验和现场工艺性试桩。从现场挖取原位土样，测定其性能参数，再与施工备选水泥配制试块，选出适宜的水泥土理论配比，以此为基础进行现场试桩。工艺性试桩除了验证室内配比是否符合现场地质要求以外，还可进一步核实地层状况，并确定施工参数。

搅拌桩施工分为施工准备、浆液制备、喷浆搅拌、清洗移位几个工序。施工准备包括清基、场地平整、测量放样和设备定位等内容。清基是指清除施工地面与地下的障碍物。再依据设计图纸在现场放样，一般要求孔位偏差≯2cm。浆液制备应采用新鲜未受潮的普硅水泥配制，水泥强度等级一般不低于32.5，并严格按照工艺要求控制水灰比和搅拌时间，浆液制备好应在规定时间内用完，否则应弃置或降级处理。喷浆搅拌是施工的主要环节，按照目前的设备和工艺要求分为两喷四搅、四喷四搅、三喷四搅、两喷两搅、一喷两搅等多种形式，应根据试桩结果并从保持施工连续性、成桩质量、合理水泥用量出发，选择最适宜的形式。喷浆搅拌包括预搅（喷浆）下沉、喷浆搅拌提升、重复搅拌下沉、重复搅拌上升等步骤。完成一个桩位的喷浆搅拌后，需要用清水清洗全部管路，以避免堵塞管路，然后移机到下一桩位。

1.3 技术要求与质量控制

深层搅拌桩主要工艺参数包括水泥掺入量、水灰比、搅拌时间、搅拌次数、注浆压力、注浆量、提升与下降速度等。施工过程中，必须严格控制这些参数，没有特殊情况不得任意调整和更改它们。计量器具和压力表等要校验合格才能用于施工，设备管道也应定期维修和保养。此外，还应根据地层特征和施工条件采用合理的施工措施，例如处理含水量很高的淤泥层时，搅拌桩早期强度低是一个严重问题，可以在水泥中掺入一定比例的外加剂加以改善，其中石膏粉（掺入水泥比例4%～5%）能提高早期强度，木钙粉可减水并提高浆液流动性，粉煤灰也能改善浆液性能。由于水泥浆液与地基土搅拌混合过程中，桩身水泥含量实际上变化的，为了保证桩身水泥含量一致，应使搅拌成桩速度与供浆速度匹配，也就是应采用变量法供浆。

2 深层搅拌桩防渗技术应用

2.1 工程概况

某水库总库容约1.6×107m3，坝体为均质土坝，坝长约6.4km，最大坝高仅6m。建坝时坝体填筑不实，碾压不均匀，并且坝基为中粗砂、粉细砂、角砾层，坝脚及坝坡均有较严重的渗漏。为了减少大坝渗漏，并防止渗透破坏，决定在大坝迎水坡脚进行防渗处理，经过对大坝地质条件和水头差的分析，最终确定采用多头小直径搅拌桩防渗墙方案。

2.2 施工方法

首先在现场进行了3个施工单元的试桩，桩深达到14.9m，工程量近40m2。通过试桩，确定钻头直径380mm，可以满足设计最小墙厚200mm的要求。其他参数为：每个施工单元长度定为880mm，桩间搭接60mm，相邻单元之间搭接140mm。浆液采用水泥P.C 32.5配制，水灰比为1：6，密度1.34g/cm3。搅拌桩水泥掺入量为15%。施工采用型号为BJC-18Y的多头小直径搅拌桩机，并配置SYJC型自动记录仪。施工工艺为：测量放样→桩机定位、调平→浆液配制→下沉搅拌喷浆至设计深度→喷浆复搅提升至设计墙顶标高停浆→桩机移至下一桩位。测量放样时每20 ～50m设立检查点进行校核。桩机定位以钻杆中心进行控制。制浆时先放入定量的水，再加入所需的水泥量。每桶正反向搅拌时间均≮2min，并且浆液随用随配。注浆采用一次连续注浆，并由自动监测记录仪记录注浆量。中途出现堵管、断浆现象时，立即停泵处理；若因故停泵超过0.5h，立即清洗泵体和管路。控制定位偏差≯5cm，控制垂直度≯0.3%。开始钻进速度0.6m/min，中下段1.0m/min。提升速度控制在1.0m/min～1.5m/min。钻杆到设计深度后，稍停留再慢速提升，以保证桩底质量。成桩15d进行开挖检验、取芯试验，芯样室内养护28d后做强度和渗透试验，另外还包括注水试验和地质雷达监测。检验结果显示成墙良好，达到了设计要求。