多头小直径深层水泥搅拌桩技术在水库除险加固工程中的应用分析

多头小直径深层水泥搅拌桩技术在水库除险加固工程中的应用分析

作者：钟如龙

来源：《城市建设理论研究》2013年第16期

摘要：多头小直径深层水泥搅拌桩因其施工工艺简单、造价低、功效高、并且进年来在水库除险加固工程中能够广泛应用，下面本文简单的分析了多头小直径深层水泥搅拌桩的适用范围及施工特点，继而探讨了其在水库除险加固工作中所起到的作用，并引具体实例加以说明。

关键词：多头小直径；水泥搅拌桩；水库除险加固

中图分类号：TV697 文献标识码：A 文章编号：

小直径多头深层水泥搅拌桩拥有作业深度大，带浆带气搅拌等多项先进的施工特点，能够实现壁面的良好延续性与平整度，且墙体厚度均匀、结构密实。抗压强度与渗透系数指标都能够达到理想状态，对施工外部环境的影响也非常小。

1 多头小直径深层水泥搅拌桩适用范围

小直径多头深层水泥搅拌桩的防渗材料是混凝土，它的防渗材料及防渗施工工艺决定了其适用范围与适用条件，这项技术可以应用的土层范围很广，粉土、砂土、粘土、粘质粉土、砂砾直径不超过5公分的砂层、淤泥层等都可以应用，且在施工期间不会影响到水库的正常蓄水。

2 多头小直径深层水泥搅拌桩工艺特点

其关键的技术特点是防渗墙厚度均匀连续，渗透系数小（不足10ֿ6cm每秒）、抗压强度高（普遍超过300兆帕），基本可以满足普通水库坝体的防渗除险加固要求，桩机钻深最大可达20米，而目前需要的深度通常都不到15米，故而其技术是完全可以实现几乎所有水库防渗要求的。搅拌桩的一般成墙原料是混凝土土及原土，水泥标号应当大于425#，其掺入比依照实际的防渗功能加以制定，要求制定之前做现场实验。因为防渗墙用到了混凝土与水，在材料选取上比较方便，再加之有效应用到原土，施工材料得到减省，成墙的造价相比较来讲很低，市场造价普遍不高于150元每平方米。其同立体铺塑模、高喷灌浆等几项技术比起来，虽然也有不足之处，可是优势却非常明显。首先是具有更好的耐持久性，造价为高喷灌浆技术的25%左右，是普通水泥防渗墙的50%左右。墙深在15米的病险水库通过此种方法都能够达到除险加固的目标。

3 防渗墙设计

计算防渗墙厚度的公式是：防渗墙厚度≥墙体上下水头差/墙体材料要求的水力比降。通常状态下，按照防渗墙的设计要求，再结合桩机钻头直径同成墙厚度实际情况，防渗墙厚度在0.3米，基本上就可以满足普通平原水库的除险加固要求。

渗透系数不足10ֿ6cm每秒，抗压强度大于1.0兆帕，防渗墙厚度超过0.3米，桩际搭接超出0.1米，单元搭接超过1.0米，掺入水泥量大于100kg每平方米，水灰比为1.2：1，水泥型号是425#硅酸盐水泥。水泥掺入量及水灰比例还应当在实际施工中根据坝基土质、含水量、孔隙率做最后判断。

4 防渗墙施工

为确保防渗帷幕连续完整地构成，搅拌桩机要始终保持垂直状态，桩体倾斜误差不可超过±0.5%，桩位间误差要确保在0.03米之内。相连桩组之间的搭接长度超过0.1米，施工间隔时间不宜超过12小时，如果超出此要求范围，要进行适当的补桩，以保证防渗墙体的连续性。利用到的水泥都需要保证检验合格，不能出现水泥浆离析现象，已经制备完成的浆液在正式应用之前，应当使之保持匀速连续搅拌，搅拌停止时间超过一小时的，应该以降低标号对待。

为使防渗墙总体的施工质量得到保证，需要对搅拌提升与下沉速度加以控制，速度范围在0.5m每分钟之内。成桩喷浆时期不允许有断浆现象发生，若喷浆上提时断浆，要把搅拌头下沉至断浆面0.5米处，等到供浆恢复以后再做成桩工作，若喷浆下沉时断浆，则要采取反方向的对策。此外，要随时注意检查搅拌轮尺寸，当搅拌轮发生过大磨损时，通常要对其进行更换，磨损量的标准是不超过整轮直径的2.0%。

5 多头小直径深层水泥搅拌桩应用于防渗墙的工程实例

5.1 工程实例一

某中型水库，均质土坝，顶宽8米，坝高8.8米，主要病险问题是坝基和坝体渗漏。坝体上部是含细粒的土砂，在局部发现少量砂石。孔隙比值在0.54至0.81之间，结构由松散至中密不等。透水性中等，土料内超过二公分的颗粒占总量的2%。土料不均匀系数为42.7，曲率系数的平均值是0.21.坝基覆盖厚度在3.6米。

搅拌桩防渗墙的墙体厚度是0.3米，防渗墙高最大为10.0米，防渗墙的上游与下游水头相差5.0米。防渗墙容重在1950至2150kg每立方米之间。防渗墙处理最大深度可以达到坝基砂岩之下1.1米。该工程2004年完工，正式运行至今，防渗效果较为明显，坝后水位有效降低。

5.2 工程实例二

某水库设计库容为4500万立，坝型采取的是均质土坝，顶宽5.2米，上游坡度与下游坡度均为1：2，坝体最大高度为14.6米。主要病险问题是坝基变形渗透。南坝段地基土分别由含砂粗砾层、低液粉层、低液粘土构成。其中还夹有细砂及中砂含砾体。砾粗砂层的埋深在0．6至3．6米之间，渗透系数为8.4×10ֿ3每秒，为重要坝基渗漏通道。次圆形态砾石，最大粒径5.5公分，为松散分布。砾石含量7.0％，个别地段达到12％。平均曲率系数在0．86，属于不良级配。此位置因为渗透造成变形，已经出现多处管涌点。

最初设计时采取的是多头小直径深层水泥搅拌桩防渗，直接目标是使渗漏通道阻断，防渗墙厚在0.3米，于坝轴线平行，位置在坝轴线上侧0.4米处。墙体渗透系数与抗压强度均达到标准要求，施工机械是四头搅拌桩机。工程2006年施工，在进行了一段（280米）施工之后，因为坝基的粗砂砾石量过大，致使搅拌叶片受到影响而发生严重破坏，调整了设计施工方案。已经完成的280米防渗墙最大深度为10.90米，工作至今，坝体表现良好，渗透稳定，管涌消失。

5.3 工程实例三

某水库其设计标准库容为1.03亿立，属于碾压型均质土坝，坝体最大高度为16.38米，主要病险问题是坝基变形渗透、坝后坡脚积水现象较为突出。大坝北端坝段的基础是粉土夹砂层，在勘测到的23米深度以内，5米之上是粉土同断续细砂透镜结合体，为互层形态分布，个别地段则为细砂与中砂的混合体。5至8米处为条带形分布的连续细中砂层，个别地段夹杂有粉土薄层。8米以下以层状粘土分布为主，含少量的粉土和细中砂。

对其进行除险加固时，同样采取了多头小直径深层水泥搅拌桩施工技术。设计要求的水泥渗入比超过15%，成墙厚度的最小值为17公分，抗压强度满足1.0兆帕的规范要求，墙体渗透系数及不透水层宽度都可以使工程的除险加固任务顺利完成。工程在2005年施工完成，运行至今，防渗效果明显，状态良好，未发现任何异常。

6 总结

经过一系列的理论与实践证明，小直径多头深层搅拌桩技术可以在防渗墙施工中体现出非常明显的优越性，其成墙效果好，防渗水平高。工效高而造价相应较低，能够实现经济效益与社会效益的双赢。

参考文献：

[1]原玉英.山南水库除险加固的几个关键技术[J]-水利水电技术2007，38（5）

[2]李慎平.抓斗成槽造混凝土防渗墙技术在水库除险加固中的应用[J]-中国水利2008（22）

[3]韩秉凤.高压摆喷灌浆技术在水库除险加固工程中的应用[J]-科技情报开发与经济2010，20（28）