深层搅拌桩防渗墙在黏土心墙坝除险加固工程中的应用

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摘要结合新疆石油管理局某水库除险加固工程深层搅拌桩施工的实例,介绍了深层搅拌桩防渗墙在黏土心墙坝水库除险加固工程中的施工技术与质量控制。

关键词深层搅拌桩;黏土心墙坝;施工技术;质量控制

中图分类号TV543+.83文献标识码B文章编号 1007-5739(2009)11-0260-01

深层搅拌桩水泥土防渗墙是以水泥材料作为固化剂,用深层搅拌桩机,就地将土和固化剂(浆液)强制搅拌,然后通过固化剂和软土间产生的一系列物理、化学反应,使软土硬结成具有整体性、水稳定性、抗渗性和一定强度的水泥加固土,以此来提高基础的防渗效果。

新疆石油管理局某水库始建于1979年,是一座注入式年调节水库,水库设计库容1 950.5万立方米,正常高水位282m。水库主要建筑物为黏土心墙砂砾石坝和放水涵洞,工程为三等中型工程,主要建筑物为3级建筑物,经地质勘察报告显示坝体心墙因施工原因存在一定缺陷,最终确定以深层搅拌桩方式对黏土心墙进行防渗加固,水泥搅拌桩的施工分湿喷与干喷,该工程采用湿喷,即喷水泥浆法进行施工。

1施工所用设备及性能

HP-5型移动深层水泥土搅拌桩机1台,功率45KW,最大扭距44.50kNm,提升/钻进速度0.23~1.96m/min,钻机转速15~126rpm,最大成桩深度18m,成桩直径50cm。BW150型电磁调速器控制喷浆泵1台,功率7.5KW;灰浆搅拌机1台,功率4.5KW;导浆管100m。

2施工工艺

桩位放样――钻机就位――检验、调整钻机――正循环钻进至设计深度――打开高压注浆泵――反循环提钻并喷水泥浆――至工作基准面以下0.3m――重复搅拌下钻并喷水泥浆至设计深度――反循环提钻至地表――复喷复搅1次――成桩结束――施工下1根桩。

3设计参数及要求

依据设计要求,本工程深层搅拌桩施工应按照以下施工工艺参数进行:桩径ф500mm,桩距400mm(墙厚300 mm)。桩长≤13m;钻进及提升速度≤1m/min;输浆压力P=0.25~0.30MPa;管道压力P=0.20~0.25MPa;浆液用量600L;水泥掺入比为13%;水泥掺量为50kg/m;水灰比为0.5~0.6;钻头直径必须保证最小为500mm;渗透系数≤3.0×10-6cm/s。桩位布置见图1。

4质量控制

4.1原材料质量控制

对进场的同厂家、同品质、同编号、同生产日期的水泥以200t为一检验批,送有资质试验室进行强度、安定性、细度、凝结时间等项目的试验,符合标准后方可使用,对受潮结块的水泥严禁使用,本工程采用32.5R普通硅酸盐水泥。拌合用水采用适用于人、畜饮用的水,对水质有怀疑时,应进行化验,合格后方可使用。

4.2水泥掺入比控制

水泥掺入比是指水泥掺入重量与被加固的土体天然湿重之比,水泥土的强度随水泥掺入量的增加而增长,防渗性能也随之增强。水泥掺入量又主要通过水泥浆的水灰比和搅拌时单位长度桩体被注入的浆量来控制。施工过程中主要对水泥浆比重进行检查控制。

4.3施工过程质量控制

为保证墙体的连续性、完整性和均匀性,必须先准确测量定位各孔位中点,其次在施工中控制桩径、桩体斜率、桩体长度、桩间搭接长度、搅拌次数和钻进与提升速度满足设计要求。对此可在钻孔前对桩机钻杆垂直度、钻杆轴心落点及叶片直径进行检测,对不符合设计及规范要求的项目及时进行调整,在钻孔及喷浆过程中对钻进及提升速度、水泥浆比重、搅拌次数进行全程监督控制。

4.4施工异常处理

施工过程中如发现喷浆量不足,应按监理工程师要求整桩复搅,复喷的喷浆量不小于设计用量。如遇停电、机械故障等原因,喷浆中断时应及时记录中断深度。在12h内采取补喷处理措施,并将补喷情况填报于施工记录内。补喷重叠段应大于100cm,超过12h应采取补桩措施。

5质量检验与效果

5.1开挖探坑

2个区段轴线长共500m,开挖了3个探坑,探坑深5m,最短长度3m,最长8m,检查桩体尺寸偏差、垂直度、搭接状况、开裂及其他缺陷。经检查桩体圆匀无缩颈和回陷现象,搅拌均匀,凝体无松散;群桩桩顶齐平、间距均匀。防渗墙与桩间搭接良好,墙厚满足300mm的设计要求,桩身垂直度在允许范围内,外观和防渗墙整体性好,经检验符合设计要求,质量合格。

5.2芯样试验

按现行规程进行无侧限抗压试验及渗透系数测试,在施工结束后进行钻孔取芯检查,采用钻机取芯描述芯样的均匀情况和芯样的完整性,主要检验水泥土的渗透系数。对圆柱体芯样的轴心抗压强度试验检测,共抽取试件6组,抗压强度在1.03~1.38MPa之间,符合规范要求,水泥土芯样渗透系数检测共抽样12组,渗透系数在0.36×10-6~2.96×10-6 cm/s之间,符合设计要求。

5.3现场压水试验

每区段各取1个检查孔对透水率进行检测,因桩体长12m,压水试验每6m一段进行,2个检查孔上下两段桩体透水率在0.20~0.32Lu之间,符合规范要求。

6结语

从该水库除险加固实践效果看,以深层搅拌桩防渗墙处理透水率过大的黏土心墙具有工效高、造价低、防渗效果较好等特点。为其他黏土心墙需进行防渗的水库设计和施工提供了很好的借鉴。

7参考文献

[1] 地基处理手册编写委员会.地基处理手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1988.

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