水泥土搅拌桩截渗墙在堤防加固工程中的应用
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摘要：本文针对某A堤段以水泥搅拌桩截渗技术进行堤身的截渗处理的工程进行研究，分析渗流及施工工艺、流程和方法等，以期给同类工程提供借鉴。
中图分类号：TV871.1文献标识码： A 文章编号：
1水泥土搅拌桩截渗墙工程设计
1.1截渗墙位置
A堤段在离临河堤脚以外1米处布置了水泥土搅拌桩截渗墙。本堤段的上下游都采用了引水挟沙淤临河固堤，为了减轻大堤侧边绕渗也出现的渗透形变，分别向上下游方向延长截渗墙各100米。墙顶高程与临河地面一样高，复合土工膜铺设在堤坡上。
1.2截渗墙深度
国内目前的水泥土搅拌桩截渗墙施工最大深度是18米。基于本工程的一些资料可知第三层是粉质粘土，渗透系数是cm/s，连续分布在桩号（150+100）~（152+200），可以当作相对不透水层。为了使截渗效果得到提高，截渗墙底部在第三层粉质粘土进行嵌入必须大于1米，而截面墙深度在13米上下。
1.3截渗墙厚度
允许水力坡降控制墙体厚度，按照截渗墙所承受的水头压差与设计允许水力坡降的乘积计算设计的墙体厚度。渗透破坏比降一般取0.5。
本工程 取截渗 墙允许水 力坡降 为100，截渗 墙所承受 的水 头压差为10米，将施工 因素考虑 进内，将截渗 墙最小厚 度定为0.22米。
对设计的水泥土搅拌桩截渗墙进行计算，可以得到一些基本参数：桩直径为0.6米，桩距为0.3米，搭接部分的墙厚不小于0.5米。下图1是水泥土的搅拌桩截渗墙平面布置图。
图1 水泥土的搅拌桩截渗墙平面布置图
2.配合比及现场成墙试验
水泥 土搅拌 桩截渗 墙施工作业开始前，按施工图纸的要求和监理人的指示，在选择好的试验段内进行现场工艺试验，以选定浆液的水灰比、水泥掺入比、输浆量、施工速度之间的档位配合以及与之相应的允许电流和成墙厚度等施工参数。水泥掺入量：在进行水泥土截渗墙成墙试验时，考虑到施工工艺等质量因素，水泥掺入比可选取8%至10%、水灰比可选择0.8至2.0从而符合截渗墙的防渗要求。待试验结束后再最终确定掺入比。
试验结束后，应根据监理人指示钻取芯样进行固结体的均匀性、整体性、强度和渗透性等试验，并将试验成果提交监理人。
本工程最后得到的水泥土搅拌桩截渗墙的设计指标是渗透系数不大于每秒厘米；抗压强度不小于0.3兆帕；弹性模量不小于500兆帕；渗透破坏比降大于200；水泥掺人量取8％可符合设计指标。
3渗流计算
根据地形及地质的情况，对典型的断面进行选定最终选择计算指标及方法。计算渗流时基于设防标准。本工程典型断面选在150+200（大堤桩号），其渗透系数为cm/s，复合土工膜渗透系数为 cm/s。表1是不同土层计算指标。
表1 不同土层渗透系数指标
分析该段大堤的渗流，采用土石坝二向渗流有限元法进行计算，表2是计算结果。
表2 A堤段150+200典型断面渗流分析
由结果可分析得出本段大堤断面下游出逸比降最大是0.35，渗流不稳定，要运用水泥土搅拌桩进行加固，使其出逸比降最大不超过0.12才符合渗流稳定的要求。
4水泥土搅拌桩截渗墙施工
4.1水泥土搅拌桩截渗墙施工程序
（1）多头小直径的 搅拌桩机准备就位、调水平度，搅拌轴对中偏差不大于20mm，搅拌机械塔架要保持垂直度在范围内，垂直度偏差不超过0.3%。
（2）开启喷浆泵启动喷浆。
（3）然后开启主机，钻杆开始一边喷浆一边钻进到深度。
（4）当钻进到设计深度后，重复喷浆 搅拌提 升到地面，再重复（2）、（3）、（4）项动作完成二次复搅，第一序桩工序完成。
（5）主机移上机架的第一次纵移至第二序的桩位，调水平度。
（6）重复（2）、（3）、（4）项动作，第二序桩工序完成。
（7） 主机上机架第二次纵移至第三序桩位，调水平。
（8）重复（2）、（3）、（4）项动作，二次复搅后第三序桩工序完成，即第一单元墙体完成。
（9）主机整体沿预定的方向移动，开始重复1~8项动作完成第二单元墙体，如此连续作业，直至工程完成。
4.2成墙工艺
使多头小直径搅拌桩机就位、调水平，启动主机,通过主机动力传动装置,打开主机的多个接头的钻杆,钻头,到一定的推进到钻深度的土层设计;然后改善混合到孔;在这个过程中,通过泥浆泵水泥浆通过高压煤浆管道到钻杆,钻到土。在同一时间,提高水泥砂浆的钻探和完全混合最初的土壤。桩机激增的地方平整,重复上述过程,形成一个截渗水墙。
施工工艺流程见下图所示。
图2 施工工艺流程
4.3施工方法
（1）测量放样
施工前，根据设计图纸，定位放线，开挖沟槽，然后放第一组桩柆，根据设计图纸尺寸带线。
（2）制备水泥浆水泥用量按设计标准为土体质量的15%，水灰比为1：0.5。施工中加水可使用定量容器进行用水量控制。
（3）预拌下沉喷浆待水泥搅拌桩机的冷却水循环正常后，启动搅拌桩机电机，放松搅拌桩机吊索，使搅拌桩机沿导向架搅拌切土下沉，下沉速度可由电机的电流监测表控制。下沉速度≤0.8m/分，工作电流不应大于70A。开始喷浆搅拌，喷浆过程中，不断搅拌水泥浆。随时观察设备运行及地层变化情况，钻头下沉至设计深度位置时，停止钻进。
（4）提升喷浆提升钻头喷浆。喷浆过程中，不断搅拌水泥浆，防止其离析，并通过电脑自动计录，喷浆量，离地面50cm时，停止喷浆。（5）三次搅拌喷浆第二次喷浆完成后，继续三次下沉钻头进行补浆喷浆，搅拌至设计位置深度。（6）四次搅拌喷浆搅拌至设计位置深度后。进行第四次提升搅拌，进一步拌和均匀。孔深范围内各段补浆量由电脑自动控制，并保证四次喷浆完成后，各段喷浆量相等，水泥浆刚好使用完毕。（7）清洗若桩机停止施工或施工间歇时间太长时，向水泥浆搅拌桶中加入清水，开启灰浆泵，清洗全部管中残存的水泥浆。直至基本干净。并将粘附在搅拌头的软土清洗干净
（8）移位
桩机移至进行下一桩位，重复进行上述步骤的施工。
4.4施工中注意的问题
（1）施工前组织材料进场，进场水泥必须具备出厂合格证，并经现场取样送试验室复检合格，存放场地要充分满足施工需要，合理布局。进场道路畅通，将施工用水、用电接至施工现场。
（2）清除施工场地的地上、地下障碍物，对有水的地方进行抽水和清淤，回填粘性土并予以压实。（3）为防止反滤层渗入水泥浆引起淤塞在进行浇筑渗透铺盖时要采取必要措施进行预防和处理。振捣混凝土时使冒水孔保证完整。
（4）用经纬仪校正机身和塔架的垂直度使每一钻孔都保持垂直，保证成墙的垂直度。
（5）按照设计的深度进行钻孔使截渗墙嵌人相对不透水层。
（6）水泥浆充分掺混泥土，保证水泥浆浓度，使孔口在钻进和提钻的过程中仍然冒出水泥浆。
（7）为了不漏钻要标志好钻孔的位置，施工时定位好钻孔，使钻孔能够保持连续及厚度达到设计要求。
（8）测压管在上、下游堤肩和下游坡脚附近进行埋设以使观测渗压。
（9）掺混水泥浆和粘土块。由于工程的滩区有层淤层沙，在进行A堤段截渗墙斡旋施工时，部分堤段不均匀掺混水泥浆和粘土块，加有粘土块的水泥土对墙体的质量产生影响。
5.总结语
（1）作为一门新的截渗技术多头小直径深层搅拌桩截渗技术施工便捷、安全和节省成本等，汛期对施工不会产生影响。
（2）施工中发现堤身一处出现砂土松散、通道渗漏等渗漏严重的现象，通过对水灰比进行调整，注浆量进行加大的方法进行解决。
（3）水泥土搅拌桩截渗墙技术在施工时适当加入外掺剂可以减少水泥用量、节约工程造价并可使水泥土的强度提高。
参考文献：
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