多头深层搅拌防渗墙技术及实际应用

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一、多头深层搅拌防渗墙技术

    深层搅拌工法主要用于对软弱地基的改良，以提高地基的承载力。近年来，又将该法改进推广应用于一般性的防渗工程，或用于城市钢筋混凝土防洪墙的基础及堤坝防渗中。     该工法适用的土层以黏土、粉质黏土、密度中等以下的砂层，不适用于大砂砾石层，施工不受地下水位的影响，多头深层搅拌防渗墙技术是在单头和双头基础上发展起来的一项堤坝防渗技术，该方法是用双动力多头深层搅拌桩机，通过主机的双驱动力装置，带动主机上的多个并列的钻杆转动，并以一定的推动力使钻杆的钻头向土层推进到设计深度，然后提升搅拌至孔口，在上述下钻提升过程中，通过水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，水泥浆和原土充分拌和。桩机横移就位调平，多次重复上述过程形成一道防渗墙，墙体连接方式根据要求的墙厚选定不同的钻头和搭接方式。     1、成墙工艺流程     (1)按设计图纸测量放线，确定连续墙的轴线。     (2)对将要施工的连续墙段开挖导流沟，导流沟宽约O.8m，深1m。在挖导流沟的过程中，遇到地下障碍物须及时清除。     (3)确定机械行走的作业路面的承载力，然后作出相应的处理。     (4)设置钻孔标志，确定每一钻的位置。并用平面几何方法确定每次移位桩机底盘的平面位置。如图1。     (5)移动主机至设计钻孔位置，并把桩机调正、水平，对准孔位。     (6)搅拌站喷浆，钻头触地，开动钻机，钻进过程中要保证孔口有翻滚的水泥浆。     (7)钻头到达桩底高程后做提钻搅拌，也必须保证孔口有翻滚的水泥浆。     (8)桩机横移就位调平，然后重复上述过程。 图1 移位示意图      图2 多头深层搅拌防渗墙施工工艺流程图  
    2、施工技术要求     交通：进出场道路及桥梁应能通过10t卡车。     施工场地：施工场地平整，堤顶宽度不小于4m，场地内地下无大块石、树根、地下管线等，空中建筑物和高压线横跨施工场地时，距地面不小于20m(相对于18m的多头桩机)。     固化剂：主剂一般采用325#、425#普通硅酸盐水泥或矿渣水泥，水泥掺入量(占天然土重的百分比)一般为8%～15%。     水灰比：可根据地质报告反映的土层性质，土的孔隙率、孔洞裂隙情况、土层含水量及室内试验数据初步确定，然后再根据现场施工情况修正，一般来说水灰比为O.5～2.0。     钻头直径：根据桩深、墙厚及垂直度的要求，可选￠220～632mm。     搭接：设计要求的桩与桩之间搭接长度应不小于50mm，随墙深增加而应增加搭接长度。     垂直度：施工前应使桩机水平，使钻杆保持垂直，垂直度误差不大于1/300。     桩间接头处理：对于要求搭接的桩孔，桩与桩的搭接间歇时间不应大于24h，如因特殊原因超过上述时间，应对最后一根桩搭接处进行空钻留出榫头以待下一批桩搭接；如间歇时间过长(如停电等)与后续桩无法搭接，应在设计和监理单位认可后，采取局部补桩或注浆措施。     3、技术指标要求     (1)单轴抗压强度大于1.0MPa；     (2)渗透系数k小于5×10^-7cm/s；     (3)渗透破坏比降：大于60。     4、施工质量保证措施     (1)保证成墙垂直双动力多头深层搅拌桩机在施工前必须用经纬仪校正机身的水平和塔架的垂直，使塔架垂直度控制在1‰内。     为了确保钻进过程中塔架和钻杆的垂直度，桩机设有偏斜自动报警系统。钻机在调平及施钻过程中如果偏斜超过2‰，则报警系统自动报警，施工人员可以及时调整。     (2)保证墙体有效搭接厚度增大钻头直径，确保有效墙体厚度。     孔位放线必须准确，桩机钻头对位也必须准确，通过平面几何对位确保钻孔偏位误差在3cm内。     (3)保证墙体结石体质量采用三个并列的挤压泵，确保浆液正常有效输送。     配备喷浆记录仪，自动记录打印，减少人为影响。     当地层有缺陷，喷浆压力衰减较大或孔口不返浆时，需通过或停止提升、静压回灌，或者增大泵的排量来解决。     5、质量检验     搅拌桩体的施工作业过程质量检验包括桩位、桩顶、桩底高程、桩身垂直度、桩身水泥掺入比、搅拌头上提喷浆的速度、浆液水灰比等每桩施工作业全过程的检验。     搅拌桩防渗墙墙体的质量检验方法主要采用钻孔取芯检查，开挖检查和围井检查。     钻孔取芯检查在施工28天后，采用钻机抽芯取样检验水泥土的单轴抗压强度，渗透系数及抽芯样的完整性评价。堤线每100m抽检一孔，并回填水泥砂浆封孔。     开挖检查与围并试验：沿堤线每隔1km开挖一处，每处长10m，深2～3m。合格标准：墙体的外观质量好，无蜂窝、孔洞；防渗墙与桩间搭接、墙厚满足设计要求；防渗墙整体性强。     若开挖检查发现水泥土强度不足，应将软弱部分挖深，回填混凝土或砂浆。     在各开挖部位作围井注水试验，围井深按监理人员指示，检测渗透系数。合格标准：渗透系数k小于5×10^-7cm/s，抗压强度大于1MPa。     二、多头深层搅拌防渗墙技术应用实例     1、工程基本概况     塘埠口险段位于黄坡区鲁台镇以南约2km处，为滠水东堤的一部分，起止桩号为1+650～2+300，全长650m。该段堤堤顶高程32.00m，堤外压浸台高程为25.OOm，宽度10～15m，堤内压浸台主高程27.OOm，宽度30m，堤内地面高程24.50m左右。     2、工程地质条件     按岩土层成因时代、沉积特征及工程地质性状进行土层分层，自上而下依次为素填土厚2.36m、粉质黏土3.76m、粉细砂4.33m、粉质黏土9.96m、砾砂4.9m，最下部为强风化泥岩。     3、防渗墙设计要求     据上述地质条件采用多头深层搅拌防渗墙技术进行处理，它能够完全封闭透水层的渗透通道，从根本上解决渗透变形问题。从地质报告可以看出，堤基下埋藏有两层透水层，即粉细砂层和砾砂层，要达到理想的渗控效果，截渗墙必须穿过砾砂层到达强风化片岩0.2m；防渗墙墙体厚度为330mm，选用钻头直径为￠400mm；墙深范围为11.O～22.1m。对墙体的技术要求如下：     (1)采用不低于425#的矿渣水泥。     (2)掺入的水泥用量、外加剂用量、水灰比，需由材料试验室根据防渗和强度要求试验确定配合比。     (3)相邻墙施工间歇不超过24h，墙体的有效厚度不得小于330mm。     (4)墙体的垂直度误差不大于1/300H(H为设计墙深)。     (5)墙顶中心线允许误差为±30mm。     (6)墙深偏差不大于200mm。     (7)墙体的渗透系数k应小于10^-6cm/s，抗压强度应不小于0.3MPa。     (8)龄期达到后，选取1%～2%的墙体进行开挖，检查墙体的外观质量、搭接质量、整体性等。     (9)在墙体钻孔取样作抗渗和强度试验。     (10)采用合格的措施检查墙体的均匀性和整体性。     4、防渗墙质量检测     按照《防渗墙技术》第六条质量检验进行检测。     从检测结果可以看出，抗压强度大于2.6MPa，渗透系数小于2.9×10^-7cm/s，完全满足设计要求的“抗压强度大于O.3MPa，渗透系数小于10^-6m/s”。