多头小直径深层搅拌桩连续造墙施工技术

多头小直径深层搅拌桩连续造墙施工技术

【摘要】戍浦江河口大闸枢纽工程位于温州市鹿城区境内，戍浦江入瓯江口处，系戍浦江上游泽雅水库的配套工程，具有挡潮防淤、排涝蓄淡功能，兼有通航任务。工程为Ⅱ等工程，主要建筑物为2级建筑物，防洪（潮）水标准按50年一遇设计，100年一遇校核，升船机按通行50T级内河船舶标准设计。

【关键词】施工技术;格栅式搅拌桩墙施工;开工前的质量控制;质量检查

1.工程施工技术难点及水泥搅拌桩支护技术

1.1工程施工技术难点

（1）淤泥层深厚：本工程河床表层3m全部为流动状态的浮泥，河床以下20m全部为淤泥质土。

（2）潮汐影响：本工程位于戍浦江与殴江的交汇处，而殴江与东海相连，受潮汐影响，工程区域每天都要经历两次潮起潮落。

（3）场地狭小：工程下游为殴江滩涂，自然地基承载力很差，上游位于一村落内，工程两侧有村民居住，工程施工征地范围有限，造成施工场地狭小。

1.2水泥搅拌桩支护技术

1.2.1由于客观条件所限，不宜直接开挖基坑。

（1）施工场地狭小：本工程闸址位于河口原河道上，河道底宽约60m左右，采用围堰挡水，干地施工，导流明渠布置在基坑右岸，受上游瓯青公路桥墩的限制，导流明渠无法移位布置，左岸为施工场地，建有砼拌和站，设计基坑开挖总深度6.65～8.15m，左右岸设计开挖边坡坡顶边界已分别到拌和站基础边线和导流明渠左堤坡脚线。如果按照设计边坡开挖，一旦基坑和导流明渠间的土堤遭到破坏，势必淹没基坑，延误工期，无论是从工程投资还是防洪度汛方面，都会造成重大损失。

（2）土质防渗差：基坑右岸存在很薄的含砂夹层，且上下贯通，受导流明渠水位变动影响，若处理不当，可能导致管涌破坏，因此还需要考虑渗透稳定的要求。除此之外，设计边坡为1:4，不但开挖方量巨大，施工工期长，而且整个左右岸场地需全部挖除，将造成场内道路布置困难。

（3）工期雨水多：受工期所限，基坑开挖工作无法避开汛期，汛期雨水较多，易造成边坡坍滑，影响正常施工，甚至影响基坑安全。开挖边坡如果出现坍滑现象，势必影响到翼墙基础灌注桩，并因土体的深层滑动被剪断，降低基础灌注桩承载力。

1.2.2采用格栅式搅拌桩墙成功解决了边坡开挖的难题为避免基坑边坡坍滑危险及保障导流明渠和拌和站的安全，本工程中采用格栅式搅拌桩墙进行边坡临时支护再开挖基坑土方，一方面保证了基坑开挖过程中的边坡稳定，另一方面，也起到了永久挡土的作用，减小了边坡土方对翼墙基础灌注桩的侧向压力。格栅式搅拌桩墙成功解决了基坑开挖和导流明渠运行安全的问题。

2.格栅式搅拌桩墙施工

深层搅拌水泥土防渗墙采用单轴、多轴深搅桩机施工。其原理是用深搅桩机钻孔至预定深度，向孔中注入水泥浆液，用螺旋型钻头进行搅拌，尽量使土体和水泥浆强制拌合均匀而凝结，形成水泥土柱，互相搭接成墙，起到防渗作用。

施工中主要采用的设备为ＰＨ／５Ｆ双动力三轴深层搅拌桩机，桩机主要由液压步履底架、井架和导向架、钻机转动系统、钻具、液压系统、喷浆系统、电气系统及计算机监控系统等部分组成。

主要技术参数如下：

搅拌叶片外径： ２２０～ ６００ｍｍ

成桩直径：３×（ ２２０～ ６００）ｍｍ

成墙厚度：１９０～４０３ｍｍ

最大加固深度：２２．５ｍ

搅拌轴转速：正（１０、１６、２９、４７、７２）ｒ/ｍｉｎ

反（１１、１９、３４、５５、８５）ｒ/ｍｉｎ

最大扭距：４３×２ｋＮ·ｍ

提升速度：正０．１１６～１．４７ｍ/ｍｉｎ

反０．１３７～１．７６ｍ/ｍｉｎ

纵向单步行程：１．２ｍ

横向单步行程：０．５ｍ

主电机功率：４５×２ｋＷ

油泵电机功率：５ｋＷ

空压电机功率；２×３ｋＷ

生产率：１５～２５ｍ２/台时

3.开工前的质量控制

根据规范规定进场水泥每２００ｔ抽检一次，检验结果合格后方可使用；每４００ｔ由监理中心送检一次。水泥浆液比重确定为１．５，要求防渗墙的水泥掺入量为１５％。根据水泥浆液比重，以及桩机的提升速度（为了防渗墙搅拌均匀，提升速度不超过１ｍ/ｍｉｎ），计算出每分钟注入量。

3.1水泥浆液存放有效时间应符合下列规定

（１）当气温在１０℃以上时，不宜超过３ｈ。

（２）当气温在１０℃以下时，不宜超过５ｈ。

（３）当浆液存放时间超过有效时间时，应按废浆处理。

（４）浆液存放时应控制浆体温度在５～４０℃范围内。如超出上述规定应废弃。

3.2开工准备

根据先导孔孔位平顺连接确定出防渗墙轴线，并进行现场放样。根据先导孔的终孔鉴定结果确定出防渗墙墙体的深度。

根据地质条件以及有关施工技术要求，在监理的指示下对搅拌、喷浆的有关参数、材料、设备性能及施工工艺措施作验证性试验。

3.3施工过程的质量控制

施工主要采用的机械为双动力三头深层搅拌桩机及单头深层搅拌桩机。用ＺＪ４００型及１５００转高速搅拌机拌制水泥浆（浆液比重为１．５ｇ/ｃｍ３），用ＨＢ６／３型灰浆泵供浆。

施工工艺及施工步骤如下：

配制水泥浆→桩机就位→对中、调平→喷浆搅拌下沉→喷浆搅拌提升→复搅→清洗管路→（下一循环）。

3.4双动力三头深层搅拌桩机的施工方法

（１）搅拌桩机按防渗墙轴线定位，依据桩机上的连通管调平机座，偏斜率应小于５‰。桩位对中偏差不大于５０ｍｍ。

（２）安装水泥浆液制备系统，水泥浆液严格过滤，在灰浆搅拌机和集料斗前各设一过滤网。

（３）管线连接：用压力胶管连接灰浆泵出口与深层搅拌机的送浆管进口。

（４）试运转。调整搅拌速度，不得超过设计规定值的１０％；调整提升速度，一般控制在１ｍ/ｍｉｎ左右；送浆管路和供水管路通畅；各种仪表应能正确显示，检测数据准确。

（５）喷浆搅拌下沉。先启动浆泵至钻头出浆，再启动主机，使其正向转动，并选钻头向下推进挡，直至设计深度。

（６）喷浆搅拌提升。当钻进至设计深度时，停钻灌注水泥浆３０ｓ，直至孔口返浆，反向旋转提升钻杆，继续注浆，保持孔口微微返浆。当搅拌头提至设计桩顶时，停止提升，搅拌、喷浆数秒，以保证桩头均匀密实。

（７）复搅。搅拌、喷浆数秒后搅拌头正向转动向下推进至设计深度，再反向转动提至桩顶。此时灌注水泥浆量适当控制（以不堵塞管路为准）。

（８）清洗管路。向集料斗中注入清水，开启灰浆泵清洗管路中残留的水泥浆，直到搅拌头出浆孔喷出清水，并用人工清除粘附在搅拌头上的软土。然后，移机进行下一个桩的施工。

4.质量检查

4.1墙体施工２８ｄ后，通过钻检查孔取芯、开挖坑槽检验水泥土的物理力学性质，并进行墙体的完整性评价。检查孔沿轴线每１００ｍ布设１个孔；开挖坑槽沿轴线每１０００ｍ布设１个坑槽。

4.2检查孔钻孔。使用回转式岩芯钻机钻孔，孔位偏差不大于±１ｃｍ，全孔岩芯采取率不小于９５％，岩芯编号装箱。每个钻孔取３组试样，试样位置在墙体均匀布置，试样项目为６０％的样品做抗压强度、弹模实验，４０％的样品做渗透系数、允许比降试验。取样采用贯入式活塞取土器，如贯入困难时，采用双管单动回转取土器。最后用水泥浆液封孔。

4.3深层搅拌法防渗墙的适用范围与技术特点。

（１）施工工效高：施工工效平均可达１３．２ｍ２燉台时，是各种防渗技术造墙较快的一种方法。