黄河下游堤防截渗墙施工缺陷桩处理方案分析

贾敬立 马奇豪

摘 要：水泥土搅拌桩截渗墙是堤防加固的一种新方法，对于采用水泥土搅拌桩施工的截渗墙，在遭遇复杂地质条件下无法成桩并造成缺陷桩时，可以采用高压旋喷桩进行补桩施工。以黄河下游防洪工程（河南段）堤防工程截渗墙施工为例，提出缺陷桩处理方案：在已有的水泥土搅拌桩中心处垂直钻孔，直至钻孔到设计底部高程，开始高压旋喷注浆;在高压旋喷桩与水泥土搅拌桩搭接1 m范围进行反复喷浆，保证有效搭接，最后对水泥土搅拌桩内钻孔进行灌浆回填。经过检测，补桩符合设计要求。

关键词：堤防;截渗墙;缺陷桩;水泥土搅拌桩;高压旋喷桩;黄河下游

中图分类号：TV871.1; TV882.1 文献标志码：A

doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2020.10.011

A Brief Analysis on the Treatment Scheme of Defective Piles in Dike Cutoff Wall

Construction in the Lower Reaches of the Yellow River

JIA Jingli1， MA Qihao2

（1.Engineering Construction Center of Henan Yellow River Administration Bureau， Zhengzhou 450003， China;

2.Henan Yellow River Reconnaissance and Design Institute， Zhengzhou 450003， China）

Abstract：The cutoff wall of cement-soil mixing pile is a new method for dike reinforcement. For cement-soil mixing pile cutoff wall， high pressure rotary jet grouting pile can be used for pile filling construction when it is unable to form piles under complicated geological conditions. Taking the construction of seepage cut-off wall of dike project of the lower Yellow River Flood Control Project （Henan section） as an example， the treatment scheme of defective piles was put forward： Drill holes vertically in the center of the existing cement-soil mixing pile until the borehole reached to the design bottom elevation and started high-pressure rotary jet grouting; and repeated spraying in the range of 1 m between the high-pressure rotary jet pile and the cement-soil mixing pile. In order to ensure effective lap， finally it grouted and backfilled the holes in the cement-soil mixing pile. After testing， the pile filling had met the design requirements.

Key words： embankment; cutoff wall; defective piles; cement mixing method; high pressure jet grouting pile; Lower Yellow River

1 截滲墙在黄河下游堤防加固中的应用情况

在黄河下游堤防背河村庄或企业拆迁难度大、不宜采取放淤固堤方式情况下，采用截渗墙技术提高堤身、堤基的防渗性能，是一种较好的堤防加固措施。混凝土截渗墙具有截渗深度大、造价较低、施工速度较快的优势，可有效阻断贯穿堤身的横向裂缝、獾狐洞穴，亦能阻止树根横穿堤身，且危害大堤的动物不能对墙体造成破坏，可以防止新的洞穴隐患产生。目前黄河下游堤防截渗墙主要有三种：射水法截渗墙，锯槽机法截渗墙，水泥土搅拌桩截渗墙。

水泥土搅拌桩截渗墙是堤防加固的一种新方法，通过多头小直径深层搅拌桩机在堤基深处将土体和水泥浆强制混合，产生一系列物理化学反应，使原有土体改性硬结成具有整体性、连续性、水稳定性和相当强度的防渗墙体。在堤基透水层中设置水泥土搅拌桩截渗墙到相对不透水层，延长渗流途径，减小渗流流速和出逸比降，起到加固堤防的作用。

在水泥土搅拌桩截渗墙施工中，若遇到特殊地层，可能导致无法钻进，达不到设计深度要求，从而形成缺陷桩。本文以黄河下游防洪工程（河南段）堤防截渗墙施工为例，提出缺陷桩处理方案，并对处理方案实施后的桩体取样检测，以期为处理类似工程问题提供参考。

2 工程设计情况

黄河下游防洪工程（河南段）堤防工程第八标段截渗墙工程段落为长垣临黄堤0+000—1+400、17+300—18+400，太行堤0+000—10+000，加固堤防长度为12.5 km，考虑两端搭接以及平面布置，截渗墙实际长度为12.569 km[1]。本次截渗墙工程采用堤顶截渗墙方案，各段落截渗墙设计长度、深度见表1。

3 截渗墙施工中出现的问题

3.1 施工中出现的缺陷桩情况及原因

根据施工单位变更申请报告，施工单位在施工过程中遇见不明地层，钻进压力过大，钻进缓慢，偶有卡钻现象，导致无法继续钻进，未能达到设计深度要求。根据现场监理认证后的截渗墙质量缺陷桩统计，达不到设计深度的单元桩主要集中在长垣临黄堤0+140—1+300、17+490—17+550、17+790—17+830、17+870—17+890以及太行堤3+560—3+600、5+960—6+000。各段落单元桩欠高统计见表2。

查阅历史地质资料发现，部分堤段发生过险情，存在老口门。其中：黄河大堤0+050、0+330处曾于1933年决口，0+980—1+230曾于1933年决口，17+265、17+627、18+663等处曾于1933年漫决，太行堤0+970、1+465、1+560、1+630—1+836、2+177等多处曾于1933年6月漫决。

施工单位为查明无法钻进原因，委托有关单位对无法钻进部位进行钻探，查明地层情况。结果发现：施工受阻地层为第三层粉砂土层，粉砂层有钙质结核及少量碎石，且密实度好，局部有细砂，标贯击数在28击以上，承载力特征值达到240 kPa。由于此层粉砂较硬，并且水泥土搅拌桩机受自身机械和动力的限制，因此遇到此粉砂土层难以钻进，也就不能满足设计桩长的要求。

通过对勘察报告中的钻孔柱状图及施工单位提供的相应位置处缺陷桩施工桩深进行对比分析发现，个别桩体已打穿粉砂土层，个别桩体停滞在粉砂土层。

3.2 类似工程问题的处理方案

黄河下游防洪工程濮阳一标（黄河大堤左岸桩号47+530—47+776）段落，原堤防加固设计为堤顶截渗墙方案。施工至黄河左岸大堤桩号47+658附近时，在堤顶以下10.70～15.40 m处发现堤身填土内含有粒径较大的混凝土块、石块，无法进行施工。为保障黄河堤防防洪安全，2017年2月设计单位上报了《关于濮阳一标截渗墙部分段落（47+600—47+776）加固方案调整的说明》。经上级部门审查批复，采用放淤固堤的形式对该段堤防进行加固。

4 缺陷桩处理方案

结合岩土工程勘察报告[2]，针对这次截渗墙施工中出现的缺陷桩问题，提出以下处理方案：对全部缺陷桩欠高部分采用高压旋喷桩施工工艺进行补桩处理，即在已有的水泥土搅拌桩中心处垂直钻孔，直至钻孔到设计底部高程，开始高压旋喷注浆，并考虑上下搭接1 m。处理示意见图1。

高压旋喷桩施工技术要求为高压旋喷桩截渗墙渗透系数<1×10-6 cm/s、抗压强度>0.5 MPa，水灰比为0.6～1.5。施工中还应控制以下指标：水泥浆压力为25～40 MPa，流量为70～100 L/min，回浆密度≥1.3 g/cm3，提升速度粉土层为10～20 cm/min、砂土层为10～25 cm/min，转速为0.8～1.0 r/min。

在缺陷桩中心处钻孔时，垂直度偏差不得超过0.5%，钻孔孔径应大于喷射管外径20 mm以上，钻孔的有效深度应超过设计墙底深度0.3 m。在高压旋喷桩与水泥土搅拌桩搭接1 m范围内应进行反复喷浆，保证有效搭接;最后对水泥土搅拌桩内钻孔进行灌浆回填。其他未尽事宜详见《水利水电工程高压喷射灌浆技术规范》（DL/T 5200—2019）等相关规范。

5 项目实施与检测

施工单位按照批复的设计变更方案进行了施工。检测单位对处理后的太行堤8+200、5+700、4+500、3+600、0+500，临黄堤1+250、17+400缺陷桩进行了见证取样，取样试件共21组（每组3个）。对试件的抗压强度和渗透系数进行了检测，检测主要仪器为游标卡尺、压力试验机HJ024、测力环156737。检测结果表明，所取试件无侧限抗压强度和渗透系数均满足设计要求[3]，见表3。

6 结 语

对于采用水泥土搅拌桩施工的截渗墙，在遭遇复杂地质条件下无法成桩而造成缺陷桩时，可以采用高压旋喷桩进行补桩施工，同时应考虑高压旋喷桩与水泥土搅拌樁的搭接，并做好补桩的质量检测工作。

参考文献：

[1] 马奇豪.黄河下游防洪工程（河南段）新乡截渗墙及太行堤堤顶道路工程设计变更[R].郑州：河南黄河勘测设计研究院，2018：1-2，12-13，25.

[2] 邢克强，贾祎，姚加民，等.黄河下游防洪工程（河南段）堤防岩土工程勘察报告[R].郑州：郑州岩土工程勘察设计院，2018：4-5.

[3] 陈启凯.黄河下游防洪工程（河南段）堤防工程第八标段截渗墙检测报告[R]. 郑州：中国水电十一局有限公司中心试验室，2018：7-8.

【责任编辑 许立新】