水泥土地连墙技术在汾河流域生态修复核心区蓄水工程中的应用

胡新刚

（山西省水利建筑工程局）

汾河是山西人民的母亲河，汾河流域的生态修复现已成为全省的一项重要水利工程。汾河流域生态修复核心区，地处中游干流段。蓄水工程范围，从汾河二坝开始至文峪河入汾河口处，全长82.2 km，采用全断面蓄水，共建蓄水闸坝15座，坝型均为可升降的液压翻板闸坝。在修建液压翻板闸坝过程中，闸坝基础均采用了水泥土地连墙围封技术进行地基处理，效果良好。现将有关技术介绍如下。

1 水泥土地连墙技术简介

水泥土地连墙技术，简称地连墙，是利用BJS纵向造墙机装置的3根搅拌轴，将BJS回转动力传至下方挖掘头上，通过一孔送气、二孔送浆、三轴掘搅的三维作业施工方法，在原有位置处，将基土和水泥浆液混合均匀搅拌，使被注入的水泥浆液与基土发生水化、水解反应，最终把软弱或透水基土凝结成均匀的地下连续墙，从而达到预期的防渗效果。

水泥土地连墙采用二喷四搅及进钻、退钻两个循环的施工工艺，在两次循环的退钻时将浆液喷射。施工时，要求水泥用量15%，水灰比0.45-0.5，BJS造墙机桩径0.5m，1m2墙体0.5m3原状土。施工后的墙体性能指标：渗透系数A×10-6cm/s（1

表1 水泥土地连墙施工设计参数表

2 灌浆材料与配合比试验

2.1 灌浆材料

水泥土地连墙浆液所用的水泥，采用42.5普通硅酸盐水泥，并需通过80 um方孔筛的细度模数，且筛余量不大于5%。拌浆用水应符合混凝土用水要求，水温不高于40℃。

2.2 水灰配合比试验

按照建设单位指令和施工图纸要求，在开始水泥土地连墙施工作业前，要选择具有代表性的地质区段，按设计选定的水灰配合比进行试验，以便确定施工工艺参数。

3 水泥土地连墙施工技术方法

通过多轴带气、带浆同步搅拌技术，正向掘进搅拌，反向回转提升，来回一次成墙。搅拌轴带有麻花钻头，搅拌翼和加长的多片螺旋叶与气体的升扬置换共同作用，使地连墙的混合物上下均匀密实一致，可有效提高成墙质量。墙体每幅间采用套接方式，从而提高墙体的整体性和防渗性能。施工程序见图1。现根据汾河流域生态修复核心区可升降液压翻板闸坝坝基施工实践，将具体施工方法系统介绍如下。

图1 水泥地连墙施工程序图

3.1 施工准备

先清除地面地下障碍，平整压实场地，作业面宽度一般不小于5m。按设计图纸要求，放出墙体施工轴线并作出明显标志。然后，支撑移动车使主机就位，架设桩架，并安装制浆、注浆和制气设备，在接通水路、电路和气路后运转试车。同时，开挖储留沟以便解决钻进过程中的余浆储放和回浆补给。

3.2 钻机就位

根据多轴掘削搅拌轴两边轴间中心距离，首先，在墙体中心线上划定每幅间套接的具体位置，偏差控制在±5 cm以内。然后，用桩架的导杆垂直来保证钻杆的垂直度，并在桩架导柱上划分标尺，以便用来量测钻进速度和最终掘进深度，控制挖掘深度与设计深度偏差掌握在±0.2m。

3.3 浆液制备

按照预先实验确定的水灰配合比制作浆液，为防止水泥浆液离析，制浆桶和储浆桶中的水泥浆液应不断搅动，用比重计或其他检测手法量测，以控制浆液的质量。在灰浆搅拌机与集料斗之间设置过滤网，对水泥浆液进行过滤。

3.4 掘进搅拌

启动BJS掘进搅拌机，下降钻头与基土接触，按规定要求供气、送浆。开始需慢速搅拌进尺，当钻进到一定的深度后改为快速掘进。在全程掘进过程中，气体不能间断，供气量大小根据钻进速度和土质情况确定，并实施监控。随时检测搅拌轴的垂直度，以确保搅拌桩的偏倾率小于1/200。

3.5 注浆掘头

将制备好的浆液，由注浆泵经管路直接将浆液送至挖掘头。注浆量的大小，由装在操作台上的无级电机调速器、自动瞬时流速计及累计流量计进行监控，一般根据掘削量与钻进速度，在80-140 L/min内进行调整。

3.6 回转提升

掘进达到设计深度并延续数分钟后，便可慢速回转提升转杆。转杆提升速度不应太快，以避免形成真空负压，使孔壁坍陷，造成墙体空隙。一般情况下，转杆提升速度应控制在1.0-1.5m/min范围。同时，将置存于储留沟中的水泥浆与土的混合物导回，以补充填墙材料。

3.7 施工供气

在掘进搅拌和回转提升过程中，所需供气由空气压缩机制成，气体经管路压至钻头。控制压力一般为0.3-0.4MPa左右，整个施工过程中气体不得间断。

3.8 成墙移机

一幅墙体施工完成后，需移机至下一施工位置，同时跟进配套设备。当提升钻杆接近基面时，要关闭气路。而后，要及时向槽孔内回填灰浆，留足沉降余量并整平。

4 特殊情况处理措施

（1）当施工中遇上地下构筑物或较大石块时，一般需采取人工与机械配合方法进行清除。也可采取灌浆方法，对构筑物周边及上下地层进行封闭处理。

（2）如遇致密坚硬、含水量较低的黏土地层使搅拌下沉困难时，要采用加大水灰比的施工方法，合理控制每幅墙体的水灰比例。

（3）当两幅墙间施工间隔过长或当水泥土硬化出现施工接头时，可在其任意一侧或在原定施工轴线上，用钻孔灌注水泥砂浆进行连接或采用灌浆、注浆等其他方法有效连接。

5 结语

在汾河流域生态修复核心区可升降液压翻板闸坝坝基施工中，采用了水泥土地连墙技术，实践表明，蓄水防渗效果良好，值得大力推广。