学文网摘要:水泥土防渗墙技术是运用多头小直径深层搅拌防渗桩机把水泥浆喷入土体并搅拌形成水泥土,以水泥作为固化剂,使土体固结成具有良好整体性、稳定性、不透水性,并有一定强度的水泥土防渗墙,达到防渗的目的。河南省商丘市刘口水库除险加固工程，大坝工程加固过程中,采用BJZC-JS-IB型多头小直径深层搅拌桩机进行水泥土防渗墙施工,经对已完工程进行检测分析,水泥土防渗墙的技术指标均满足设计要求。该技术适合在黄河故道大坝加固工程中应用。
关键词:多头小直径；水泥土防渗墙；大坝加固
中***分类号： TV62 文献标识码： A
1、工程概况
刘口水库位于河南省商丘市梁园区刘口乡北部的黄河故道上，距商丘市区15km，是一座以防洪为主，兼有灌溉、供水为主、旅游和生态等多种功能的小（Ⅰ）型水库，水库控制流域总面积987km2（其中郑阁水库以下区间面积402km2）.水库总库容632万m3，水库大坝为均质土坝。本次除险加固工程主要建设内容包括为：（1）大坝防渗处理，大坝加高加固，坝顶设防浪墙及整修，上下游坝坡整修护砌，下游增设排水反滤层设施；（2）重建溢洪道并增设橡胶坝；（3）维修加固灌溉闸；（4）完善大坝安全监测设施及管理设施等。
河南省商丘市刘口水库除险加固工程，大坝防渗处理桩号0+280～0+760加固措施为多头小直径水泥土搅拌桩防渗墙,布置在坝顶中心线上游1.8m处,防渗墙墙顶高程0+280～0+506、0+594～0+760为55.55m, 0+506～0+594为51.55m；防渗墙底工程0+280～0+760均为42.85m。工程所在地段土层主要由大坝素填土、砂壤土、壤土组成。大坝上部为人工填土,下部为河流冲积层及交互沉积层。勘探期间地下水位高程为53.08 m。水泥土截渗墙的设计指标为:设计防洪水位为55.55m,截渗墙渗透系数为K≤1.0×10-6cm/s,抗压强度R≥0.3MPa,渗透破坏比降Icr>200,设计桩径为500mm,桩间搭接尺寸为100mm,墙体厚度为300 mm,最大墙深为13.7m,水泥掺入量不小于12%。
2、技术原理
水泥土截渗墙技术是运用多头小直径深层搅拌截渗桩机把水泥浆喷入土体并搅拌形成水泥土,以水泥作为固化剂,使土体固结成具有良好整体性、稳定性、不透水性,并有一定强度的水泥土截渗墙,从而达到截渗的目的。
3、施工工艺
BJZC-JS-IB型多头小直径深层搅拌截渗桩机主要由主机和一、二级水泥浆搅拌系统及动力源等部分组成。主机主要由动力传动、变速系统、液压步履系统、塔架、深度仪、三通管调平装置等部分组成。使用多头小直径深层搅拌截渗桩机就位、调平时,通过主机的动力传动装置,带动主机上的三个并列的钻杆转动,并以一定的推进力使钻杆的钻头向土层中下沉到设计深度;然后再提升至孔口。在上述过程中,通过泥浆泵将水泥浆由高压输浆管输进钻杆,经钻头喷入土体中。在钻进和提升的同时,水泥浆和土充分拌和。此过程一次成桩三根,称为一序。然后钻机沿轴线向前移动,进行下一序桩体的施工,具体的施工过程如下:①制浆。采用425号普通硅酸盐水泥,按试验确定的最优水灰比配制水泥浆,本工程采用1.7∶1的水灰比进行施工。②输浆。用特制的泥浆泵把配制好的水泥浆输送到储浆罐,记录浆面高度并推算水泥浆用量。③桩机就位并调平。④搅拌造孔,同时开启泥浆泵送浆至设计深度。⑤搅拌提升钻杆,将泥浆输至孔口并记录输浆量。⑥关闭泥浆泵,完成一组桩的施工。⑦油压调距仪向前移动1050 mm,对准标定的桩位,重复①～⑥的过程,完成下一组桩施工。⑧重复⑦,完成一个单元墙的施工。⑨向前移动桩机1050 mm,对准桩位,使第一根桩和上一个单元最后一根桩按设计要求搭接(搭接长度应不小于50 mm)。⑩重复①～⑧过程,进入下一个单元墙的施工。
4、质量检查与评价
4.1开挖检查
通过现场开挖检查,墙身均达到设计要求最薄处300 mm的墙体厚度,桩体长短整齐,墙体连续完整。没有形成搅拌不均匀的水泥土现象。即每个单元墙前两序水泥浆掺入量较少,而第三序掺入量较多。根据现场分析,造成这种情况的原因是在前两序水泥土没有一点强度的情况下打第三序,在钻头旋转力的作用下被排挤到第一、二序中,而第一、二序中的水泥浆被排挤到第三序中去而造成的。
4.2室内试验结果
室内试验分别在不同断面、不同深度、不同土质处取18组试样,通过检查全部符合设计要求。
4.3与其他几种防渗墙技术比较水泥土防截墙技术具有如下优点:
(1)使用普通水泥同原堤坝土构成墙体,充分利用原堤坝土,减少资源浪费。
(2)成墙造价低,仅是混凝土墙的1/3,高喷灌浆的1/4,和垂直铺塑相当。
(3)成墙质量可靠,具有混凝土墙与高喷灌浆的防渗效果、使用寿命长,而且水泥土墙具有一定的塑性,相当于塑性混凝土墙,适应堤坝变形的能力强。
(4)施工不开槽,避免了混凝土墙、垂直铺塑施工开槽引起的塌孔,与原堤坝结合不实,铺塑搭接不好等问题。
(5)施工工效均不低于高喷灌浆、混凝土墙截渗和垂直铺塑三种方法。
综上所述,水泥土防渗墙与高喷灌浆、混凝土墙截渗和垂直铺塑相比具有取材方便、成墙质量可靠、成本低、施工简便以及
工效高等优点。
4.4存在问题
在施工中发现,利用水泥土截渗墙技术也有一些问题,主要表现在:
(1)在施工中,如果钻杆的垂直度得不到有效控制,墙体单元之间的搭接质量不能保证,容易出现夹缝。
(2)在黏土层、树根较多的地方,截渗墙易出现黏土块、树根贯穿墙体的情况,易留下质量隐患。
5、结论与建议
(1)多头小直径水泥土搅拌桩防渗墙在刘口水库除险加固工程中的应用,技术上是可行的,经济上是合理的,应大力推广。
(2)采用多头钻杆同时钻进,工效高,墙体垂直度好,墙体厚度均匀,接头少;采用液压步履结构,行走平稳,定位准确,减少了桩机对位等钻进辅助时间。
(3)根据现场情况,桩机在12m以下工效明显降低,而且,在较深的地层碰到硬质土层,钻杆容易产生断裂,说明桩机本身动力及钻杆的刚度不够。为了适用更深地层的钻进,必须增加设备动力和钻杆的刚度。
(4)根据施工情况,黏土与粉质黏土的搅拌均匀性不理想,
建议在钻头上对钻头叶片的结构型式、切削角度及叶片数量等方面进行试验改进。
作者简介 王继龙(1980-)，男，商丘市水利局，工程师。
参考文献
［1］甘国权，陈芙蓉等．深搅法［M］．北京：中国水利水电出版社，2006
［2］申胜斌，刘培勋，李振国．多头小直径深层搅拌截渗墙施工技术［J］．人民黄河，2006，［3］杨生***，搅拌桩防渗墙技术在某堤段防渗中的应用［J］建材与装饰 2008
［4］张生，水泥土截渗墙技术在黄河堤防中的应用［J］人民黄河2002
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