浅谈深层搅拌水泥土防渗墙在堤防工程中的应用

熊元鑫

（广西浩天建筑工程有限公司，广西 南宁 530000）

浅谈深层搅拌水泥土防渗墙在堤防工程中的应用

熊元鑫

（广西浩天建筑工程有限公司，广西 南宁 530000）

文章主要从深层搅拌防渗墙的原理、深层搅拌桩的施工控制参数、施工操作要点、施工质量检测及施工所存在的问题等方面进行阐述，以供参考。

堤防；深层搅拌水泥土；防渗墙；施工；应用

深搅水泥土防渗墙是利用水泥类浆液与原土通过深层搅拌桩机叶片强制搅拌成桩相继搭接而形成连续密实的墙体，其在堤防防渗方面具有适用范围广、成墙效果好、渗透系数小、施工机具简单、移位灵活、对周围环境污染少、成墙单价较低等特点，技术可行，经济合理，具有广阔的应用前景，是堤防防渗行之有效的方法之一。自20世纪70年代，我国在工业与民用建筑和水利工程中引入深搅水泥土防渗墙后，其以自身的优点在加固地基和隔断地下水连续通道的有效工程中得以广泛应用。在此，本文主要介绍深层搅拌水泥土防渗墙在堤防工程中的应用，以供参考。

1 深层搅拌防渗墙的原理

深层搅拌法其原理是利用水泥或石灰作为固化剂，采用一种特制的深层搅拌机械，从不断回转的中空轴端部向周围已被搅松的土中喷出水泥浆，在地基深部将软土与水泥或石灰强制拌和，使软土硬结成具有一定强度的柱状或壁状的加固体，这些加固体具有较好的整体性、稳定性和足够的强度，可形成性状良好的复合地基，具有较好的承载能力和防渗性能。它具有造价低、设备轻便、工效高、截渗效果好、无污染等特点。该工法适用于淤泥、淤泥质土、黏土、粉质黏土等软土地基，不适用于大砂砾石层。施工不受地下水位的影响，气候变化对施工作业的影响也甚少。

2 深层搅拌桩的施工控制参数

（1）浆液配置：水泥采用 32.5普通硅酸盐水泥，水泥浆的水灰比为0.48～0.5，水泥掺入比（通常是指水泥掺入重量与被加固的土体天然湿重之比）为8%～12%；浆液配制好后，搅拌均匀并通过滤筛后倒入集浆池备用。

（2）浆体材料要求：水泥浆液存放时，应控制浆体温度在5～40 ℃范围内，存放时间不宜超过3 h；水泥浆液可根据工程需要加入适量的外加剂及掺合料构成复合浆液；凝结前不沉淀、不离析，能抵抗地下水的作用；凝结后有足够的不透水性，有较高的塑性，能适应土层的变形。

（3）钻头搅拌机叶片直径经计算确定为500 mm，桩间距宜为420 mm，理论搭接厚度为271 mm，高出设计值8.5%。

（4）注浆量：深层搅拌的注浆量应以注入土体中的水泥浆充分填充土层中的孔隙为准，在施工搅拌时，以孔口微微翻浆为控制标准。

（5）为保证墙体的均匀性，从施工工艺角度考虑，必须保证有足够的搅拌次数和适当的钻进、下沉速度（0.8～1.4 m/min）和提升速度（0.6～1.0 m/min）。

（6）防渗墙渗透系数不大于1×10－6cm/s；抗压强度不低于3.0 MPa；防渗墙要求成墙厚不小于250 mm，垂直度偏差控制在2 ‰以内；喷浆压力1～1.1 MPa，喷浆量30 L/min。

3 施工工法

3.1 施工操作要点

深层搅拌桩施工流程图见图1。

图1 深层搅拌桩施工工艺流程图

（1）桩机就位。利用起重机或开动绞车移动钻机到达指定桩位，就位时保证桩机的周正平稳，保证钻杆的垂直度，同时将钻头中心对准桩位，确保桩位的对中误差不大于10 mm，导向夹和搅拌轴与地面垂直。

（2）喷浆成桩。桩机就位后，开动灰浆泵，浆液从喷嘴中喷出时启动桩机向下旋转钻进并连续喷入水泥浆液，钻进速度为1 m/min。钻进喷浆成桩达设计桩长或层位后，原地喷浆半分钟，再反转匀速提升，深度误差不得大于5.0 cm。

（3）提升搅拌。搅拌头自桩底反转匀速搅拌提升，直到地面。搅拌头如被软粘土包裹时，应及时清除。提升到设计标高以上一定高度时，再喷浆搅拌下沉到设计深度后，又搅拌喷浆提升到设计标高以上一定高度时，停止喷浆，到此完成一根搅拌桩的施工。

（4）清洗。向集料斗注入适量清水，开启灰浆泵，清洗管路中残余浆液，并将粘附在搅拌头上的软土清洗干净。

（5）移位。按设计参数将桩机移至下一个桩位依次进行施工。

（6）重复上述步骤，进行下一根桩的施工。

3.2 施工应注意事项

（1）施工过程中，因故停机超过30 min，应对泵体和输浆管路进行妥善清洗。桩与桩的搭接间歇时间不大于24 h，如特殊原因超过上述时间，则应和前一根桩进行搭接。

（2）如地面以下2～3 m内有混凝土块、石头等障碍物，应将其开挖清除，无法开挖清除，则绕开障碍物，绕不开则采取高喷灌浆。

（3）为保证水泥搅拌桩桩端、桩顶及桩身质量，第一次提钻喷浆时应在桩底部停留30 s，余浆上提过程中全部喷入桩体，在桩顶停留时间为30 s，使水泥浆与桩身土体充分搅拌。

（4）施工中发现喷浆量不足，应按要求整桩复搅，复喷的喷浆量不小于设计用量；如施工中喷浆中断，则须在12 h内采取补喷措施，补喷重叠段应大于100 cm，超过12 h应采取补桩措施。

4 搅拌桩成墙的质量检测

4.1 防渗墙施工的质量要求

（1）单轴抗压强度＞0.3 MPa。

（2）渗透系数 k＜i×10－6cm/s（1≤i≤3）。

4.2 质量检测方法

按照有关规范要求，对已完成的防渗墙，采用了3种检验方法：

4.2.1 钻孔取芯检查

在施工28 d后，采用钻机在墙体内钻取墙体芯样，并描述芯样的完整性和芯样的均匀情况。对于取出的芯样进行单轴抗压强度、渗透系数、抗渗比降等参数的检测。钻孔的布置为每300 m布设1孔，每孔要求取样2组，取样的部位为钻孔的中部和底部。钻孔必须用水泥砂浆封填密实，每标段钻孔不少于3个。

4.2.2 开挖检查

沿防渗墙轴线每500 m开挖一处，每处长3～5 m，深2.5～4 m。对开挖出的墙体，要求墙体外观质量好，无蜂窝、孔洞；桩间搭接、墙厚满足设计要求，且墙体整体性好。

4.2.3 围井注水检测试验和无损检测试验

围井试验所测得的渗透系数应满足设计要求，即不大于 i×10－6（i＝1～3）cm/s；无损检测试验主要是检测墙体的连续性及墙体实际深度。

5 深层搅拌桩成墙所存在的问题

5.1 垂直度的控制

垂直度关系到建造的防渗墙是否在同一墙体轴线上，因此，在施工期间的左右偏差、轴线偏差、孔斜率数据应按操作规程与规定，发现偏斜，立即采取措施纠偏，确保防渗墙体在同一轴线上。目前，搅拌桩在施工时采用的垂直控制方法主要采用静止状态下的机架水平（三连管）或双向锤球来控制，这种控制方法一方面比较落后且不可靠；另一方面当设备在工作旋转状态下，垂直度定量指标不明确，无法对钻杆的垂直度进行动态跟踪控制。当钻具在地下碰到刚度较大的障碍物而发生较大偏斜时，无法及时发现，从而无法进行纠正和补救，此时将可能产生“开叉”现象，并导致墙体不连续。

5.2 墙体的均匀性

从以往堤防工程防渗墙的施工质量检测来看，在不同岩性的土层中，搅拌桩施工成墙墙体均匀情况有所不同，即在同样的施工参数条件下，砂性土中成墙均匀性优于粘性土，总体趋势为土体中粘粒含量愈高，则极易造成土体成团块随搅拌头旋转，从而导致成墙的均匀性愈差。为此，对粘粒含量较高的土体，为保证墙体的均匀性，须选用合适的施工参数，如钻进和提升速度、旋转速度、合理的注浆压力等，这些则须进行室内及现场试验具体确定。

6 结束语

综上所述，深层搅拌法应用于堤基防渗体，具有效率高、成本低、无振动、污染少、施工占地面积小等特点，在施工中只要把好施工过程中的喷浆、搅拌、墙体连续完整性等质量关，就能满足防渗要求。实践证明，深层搅拌防渗墙效果良好，是堤防工程防渗处理的有效实用方法之一，值得推广。

1 杜法力、高 原.堤防防渗墙施工工艺探讨［J］.治淮，2007（2）

2 刘兆锋.深搅水泥土防渗墙在堤防防渗工程中的应用［J］.人民长江，2009（6）

3 魏 杰.深层搅拌防渗墙在堤防工程中的应用［J］.湖南水利水电，2005（3）

Discussion on the Cutoff Wall’s Application of Deep Mixing Cement in Embankment Engineering

Xiong Yuanxin

This article mainly describes from some aspects, such as the principles of deep mixing cutoff wall, control parameters of deep mixing piles, the construction operation points, the construction quality inspection and existing construction problems, for reference.

embankment; deep mixing cement; cutoff wall; construction; application

TV543.8

A

1000－8136（2011）03－0067－02