水利工程建设论文水利工程管理论文

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多头小直径深搅桩防渗墙在南水北调淮阴三泵站

摘要：本文以淮阴三站泵站工程为例，介绍了多头小直径深搅桩防渗墙的施工方法，重点对施工控制要点进行了详细的阐述。

关键词：多头小直径深搅桩；施工方法；控制要点

1 淮阴三站泵站工程简介

南水北调东线淮阴三泵站站位于淮安市清浦区和平镇境内，在淮阴一站南侧，与淮阴一站并列布置。淮阴三站建设规模100m3/s，与淮阴一站，淮阴二站共同组成南水北调东线一期运河线第三梯级。工程建成后，具有向北调水、提高灌溉保证率、改善水环境、提高航运保证率等功能。工程包括：泵站、下游清污机桥、110kv/10kv（6kv）输变电工程及管理设施。

工程区地面高程约EL12.6m，泵站基坑开挖深度大于10m，基坑开挖将同时揭穿透水性较强的Ａ层填土、②层粉质壤土、粉质砂壤土和④层砂壤土。其中基础的②层粉质壤土、⑥层砂壤土和⑧层砂壤土均为承压含水层。测得②层壤土承压水水位10.25m；④层砂壤土承压水水位10.7m；⑥层砂壤土承压水水位9.5m。工程区河水和地下水对混凝土均无侵蚀性。地下水位高、土方含水量大是本工程的特点，因而防渗工作非常重要是整个泵站建设的关键。

2 施工方法

2.1 设计要求

防渗墙沿站塘四周闭合，总长度约652m。防渗墙顶部高程

EL12.5m，底部高程定为EL-9.0m。采用标号P.O32.5普通硅酸盐水泥，掺量由试验确定；相邻桩施工间歇不超过24小时；墙体垂直度误差不大于1/300墙深，墙深偏差不大于20cm。渗透系数≤A×10-6，取样试块28d无侧限抗压强度≥1.0Mpa，墙体厚度≥22cm。

2.2 施工前试验

在施工前首先要进行室内试验和现场工艺试验，其目的如下：（1）水泥土室内试验目的。通过室内试验确定水泥掺量，以满足设计强度和渗透系数要求。（2）成桩工艺试验目的。通过现场成桩工艺试验，了解施工区内的水文、地质条件对水泥搅拌桩成桩工艺的影响程度，确定供浆压力、搅拌下沉速度、搅拌提升速度、工序工作时间等工艺性参数，作为后期施工的依据。

2.3 参数选定

①室内试验结论。室内试验的土样和水泥样品送至扬州市江苏水利建设工程质量检查站进行掺入比和水灰比试验，根据以往经验水灰比选用1.6，水泥掺量选用15%和13%两种。

②成桩工艺技术参数。现场工艺试验于防渗墙施工开始前2周进行，采用不同的参数进行成桩试验，选取最优参数。

通过成桩工艺试验得到如下技术参数：

通过室内试验和现场工艺试验结果分析后掺入比选用15%；水灰比选用1.6；下沉时间约25分钟，下沉速度约0.82米/分；上提时间约20分钟，上提速度约1.03米/分。

2.4 施工工艺流程

2.5 施工方法

选用四头小直径深层搅拌桩机进行防渗墙的施工。单个搅拌头直径不小于Φ39.3cm，搅拌头轴距32.5cm，成墙厚度大于22cm。，四个钻头同时作业单幅长度1.13m，幅与幅之间搭接长度155mm。根据淮阴三站泵站工程站塘多头小直径深搅桩水泥土防渗墙不承重只防渗的特点，取消通常施工中的预搅下沉环节，下沉即喷浆；同时为了保证每幅桩内部搅拌及喷浆均匀性，取消加气环节并适当减慢桩机下沉和提升速度。施工控制要点为：①水灰比和掺入比。每一桶浆都要测浆液比重，每幅桩都要检查注浆量，这是防渗墙的质量保证。②桩机的垂直度和桩间搭接长度。每一幅桩施工前都要核对桩位并调整垂直度，确保桩间搭接长度和桩机的垂直度在规范允许的范围内，如果这一环节控制不好，墙体的有效厚度就不能保证，甚至出现渗漏通道。

③喷浆均匀性。通过调节注浆泵的转速来调节注浆压力进而调节注浆量，不同的地层注浆量可适当调整以求达到最佳效果，但整体上要求每幅桩体内喷浆均匀，避免出现薄弱部位。喷浆均匀性可通过自动记录仪来检测，自动记录仪每25㎝记录一次喷浆量。④下沉、提升速度。桩机钻头转速固定，下沉、提升速度过快会导致土体与水泥浆液搅拌不充分，影响桩体质量，下沉速度宜慢，提升速度可稍快，但不能过快，否则孔内出现负压导致孔壁坍塌使桩体内夹杂土块，影响防渗效果。

2.5.1 测量放样。(1)防渗墙轴线测量放样。根据施工图纸中防渗墙中心线位置，每30m设立固定点以备施工过程中校核。防渗墙轴线由测量队放样并对高程进行复核。防渗墙轴线两端的固定点要妥善保护，不得破坏。（2）定位。本工程采用的多头小直径深层搅拌桩机，每幅桩成墙长度113cm。每幅定位以钻杆中心进行控制，放样时每113cm测放一个桩位控制点。该控制点是沿防渗墙轴线用钢尺量距进行测放。每点用30cm长的竹签垂直插标，标志点高出地面5cm至10cm左右。

2.5.2 材料试验。多头小直径深搅桩水泥土防渗墙主要材料为水泥，采用普通P.O32.5硅酸盐水泥。材料进场后每批按规范要求在监理见证下进行抽检试验，送交经监理机构确认的质量检测站进行常规项目的检测，检验报告呈报监理人审查，经批准后方能使用。

2.5.3 浆液配制。根据水泥掺入比试验成果进行浆液配制。具体到每一搅拌桶用量则按照搅拌桶容积和确定的水灰比进行水泥量计算。制浆时每桶均先放水到计算用量，然后放入所需量水泥进行搅拌，每桶进行正反方向搅拌不少于2分钟。水泥浆液随配随用，为防止水泥浆液离析，搅拌机和料斗中水泥浆液不断搅动。浆液存放有效时间不宜超过2h，超过2h作废浆处理。

2.5.4 搅拌喷浆。搅拌下沉速度是决定土层能否破碎到预想效果的关键，因此必须按设计要求进行，每层搅拌叶片不对称焊接耙齿，确保能够粉碎土层，达到预想的效果。搅拌下沉深度确保达到设计要

求。喷浆时要保持浆压稳定、供浆连续，确保整个桩体喷浆均匀连续。

2.5.5 注浆控制。搅拌桩施工时按规定一次性注浆完毕，浆液由注浆泵经管路送至挖掘头，注浆量由无级电机调速器和自动瞬时流速计及累计流量计监控；若中途出现堵管、断浆等现象，要立即停泵，查找原因进行检修，待故障排除后再掘进搅拌。当因故停机超过半小时，要对泵体和输浆管路妥善清洗。

2.5.6 防渗墙成墙施工。(1)定位控制：根据4轴掘削搅拌轴幅间中心距，在墙体中心线的一侧划定每幅间的套接的位置，并按规定标准定好桩位，控制平面偏差在5cm以内。(2)垂直度控制：采用全站仪作桩架垂直度的初始零点校准，并用两侧垂线跟踪调整导杆立柱的垂直度，用三支点导杆立柱的垂直度控制钻具垂直度偏差在1/300墙深以内。搅拌掘进过程中，随时检测搅拌轴的垂直度，以保证搅拌桩垂直度偏差不大于1/300墙深。(3)钻进搅拌控制：采用一次钻进一次提升的方法完成单幅造墙。开动搅拌主机，并徐徐下降钻头与基土接触，按规定要求送浆；先开始慢速搅拌进尺，钻进一定深度后改为快速钻进，用桩架导柱标尺和计时器联合控制钻进搅拌速度0.5～1.0m/min；钻进搅拌时，通过在导杆立柱上划分标尺来量测钻具钻进速度。挖掘搅拌前，先调试好深度记录仪，以钻头接触地面时定为0深度，以确保深度记录仪与钻头深度的同步性和准确性，控制钻进深度不小于设计深度。

3 施工质量保证措施和桩体质量检验