截渗墙在堤坝加固的运用

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本文作者：王士宏张少勇陈德虎作者单位：淮委治淮工程建设管理局

一、工程概况

淮北大堤总长640.782km（安徽省境内长628.338km，江苏省境内长12.444km），是保护淮北平原的主要防洪屏障。淮北大堤涡下段加固工程全长123.690km，上起安徽怀远县涡河口老元塘，下至江苏省泗洪县下草湾，涉及怀远、淮上、五河和明光四个县市。淮北大堤保护区内有耕地1000多万亩、人口600多万，并有在建的特大型煤矿、特大型电厂，合徐高速公路及京沪铁路等穿过。淮北大堤涡下段加固工程的主要任务是：提高该段淮北大堤的防洪能力，减轻防汛压力，配合其他工程措施，使该段堤圈内广大平原的农田、村庄、大型煤矿、京沪铁路、合徐高速公路等能够安全防御1954年型洪水，结合临淮岗洪水控制工程和怀洪新河等分洪工程，使淮北大堤的防洪标准达到100年一遇。淮北大堤防洪标准为100年一遇，堤防工程级别为1级，堤防上的穿堤建筑物级别为1级。根据规范要求及淮北大堤历次加固堤防断面情况，并结合淮北大堤现状，该次加固工程堤身设计断面参数为：超高2.0m，堤顶宽度10m，堤防迎水坡为1∶3，背水坡堤顶以下3m处设置2m宽平台（局部为10m），平台以上边坡为1∶3，以下边坡为1∶5。工程主要内容：堤身加培，填筑压渗平台，堤内、外侧填坑、填塘，防渗处理（堤身锥探灌浆、堤基水泥土截渗墙、土工膜斜墙等），护坡工程（混凝土护坡、预制块护坡、草皮护坡等，崩岸治理，穿堤建筑物加固、加长、拆除重建、挖除复堤，修筑堤顶防汛道路，拆除护堤范围内的房屋，配备必要的管理设施，水土保持等。

二、工程截渗墙施工

堤基截渗墙是淮北大堤涡下段加固工程的主要工程措施之一。

1.施工机械配置

根据工期要求，采用二次搅拌、二次注浆工艺施工。根据设备参数，考虑施工时桩机位移频率、设备维修以及天气影响等因素，每日有效工作时间按60%计算，一台机组一天完成100m2水泥土墙，故需配备两台水泥土深层搅拌桩机组，可在规定时间内完成截渗墙施工。

2.深层搅拌法成墙施工方法

（1）施工工艺流程

深层搅拌法的施工工艺流程如图1所示。

（2）先导孔施工

在防渗墙施工前，根据轴线控制点，测放防渗墙轴线，并在每边各布置2个以上先导孔，相邻先导孔的间距10～20m，以掌握地层地质变化。先导孔深度超过设计防渗墙深度5m以上，当遇到地层地质变化较复杂时，可适当加密先导孔。施工前将先导孔施工资料报有关部门批准，确定防渗墙底部标高后，再进行防渗墙施工。

（3）定位

开启步履行走装置将深层搅拌机移到标定桩位对中，当地面稍有起伏不平时，调整塔架垂直度，使搅拌轴保持垂直状态，一般对中误差不得超过2.0cm，搅拌轴垂直偏差不得超过0.5%。

（4）浆液配制

严格控制水灰比，水灰比应控制在0.5～1.0范围内，具体的水灰比值由现场搅拌试验确定，用经过核准的定量容器加水。

（5）水泥土防渗墙施工操作程序

①启动喷浆泵喷浆；②启动主机、钻杆开始边喷浆边钻进；③当深层搅拌机下沉到设计深度后，提升并重复喷浆搅拌，直至设计墙顶标高以上50cm，第一序桩完成；④主机上机架第一次纵移至第二序桩位并调平，重复上述下上、钻进、提升、喷浆搅拌作业，第二序桩完成；⑤主机上机架第二次纵移至第三序桩位、调平，重复上述下上、钻进、提升、喷浆搅拌作业，第三序桩完成，第一单元墙体完成；⑥主机整体沿预定的轴线方向，重复上述操作过程完成第二单元，如此连续作业，直至工程完成为止。

3.水泥土搅拌桩的施工技术保证措施

（1）严格控制桩位和桩身垂直度，确保足够的搭接长度和整体连续性。（2）桩与桩之间搭接方法。桩与桩的搭接间歇时间不得大于24h，如因特殊原因超过上述时间，对最后一根桩先进行空钻，留出榫头，以待下一批桩搭接；如间歇时间过长（如停电等），与后续桩无法搭接，则应采取局部补桩或注浆措施，桩体成墙最小厚度为20cm。（3）搅拌钻头钻进搅拌时，若遇到较硬土层，阻力大、钻进慢、钢丝绳松、钻进困难，则应增加搅拌头自重，或启动加压卷扬机，或适当更改搅拌头叶片，不得采用冲水下沉搅拌。（4）钻进喷浆搅拌应到达桩端深度，其深度误差不得超过10cm。（5）为保证水泥土搅拌充分，搅拌叶每转一周的提升量应控制在1cm以内，提升速度为45～50cm/min。（6）施工停浆面必须高出桩顶设计标高50cm，在墙体凝固后将高出部分挖除。（7）供浆必须连续，一旦中断，应将旋喷管下沉至停供点以下0.5m，待恢复供浆时再旋喷提升。当因故停机超过30min，应对泵体和输浆管路进行清洗。（8）深层搅拌喷浆用的浆液主要材料为水泥，水泥在使用前，必须作质量鉴定。水泥浆所用的水，应符合混凝土拌合用水标准。（9）深层搅拌喷浆用的水泥品种、标号及水泥平均掺入比，应符合设计规定的要求，一般采用32.5级普通硅酸盐水泥，水泥平均掺入比8％～12％。水泥应新鲜无结块。（10）施工所用水泥浆液水灰比应控制在0.5～1.0范围内，并按试验确定的水灰比控制，水泥浆液存放的有效时间应符合下列规定：①当气温在10℃以下时，不宜超过5h；②当气温在10℃以上时，不宜超过3h；③当浆液存放时间超过有效时间时，按废浆处理；④浆液存放时，将浆体温度控制在5℃～10℃范围内，超出上述规定的，应按废浆处理；（11）加水时，应用经过核准的定量容器，为减少送浆泵送浆时出现的堵管现象，应改善水泥的和易性，增加水泥浆的稠度，可适量加入木钙，用量约为水泥用量的0.2％。（12）水泥浆从搅拌机倒入贮浆桶前，需经筛过滤，防止出浆口堵塞；同时，应控制贮浆桶内的贮浆量，以防因浆液供应不足而出现断桩。贮浆桶内的水泥浆，应经常搅动以防止浆液沉淀。在施工过程中，由于认真落实了各项技术保证措施，水泥土搅拌桩的施工质量均达到了优良等级。

4.深层搅拌防渗墙的质量要求

（1）施工作业形成的防渗墙厚度不小于设计图纸文件的规定要求，即，单轴水泥土无侧限抗压强度不小于0.5MPa；渗透系数K<i×l0-6cm/s（1≤i≤10）；允许渗透比降大于50。（2）无论何种原因造成的孔位偏差（或变动）超过规定值的，都必须加补桩，以确保搅拌桩的可靠连接，加补措施和加孔补桩情况资料均应报有关部门审批。（3）在搅拌桩施工作业过程中，出现搅拌头未到底、压浆搅拌时出浆口未出浆、提升过快、旋转过快或过慢等不良情况时，应补孔及重新搅拌压浆，补浆措施和加孔补桩情况资料均应报有关部门审批。

5.质量检验

（1）质量检验应按照设计图纸文件要求和有关规定，对施工作业过程及桩体质量进行检验。（2）搅拌桩体的施工作业过程质量检验包括：桩位、桩顶及桩底高程，桩身垂直度，桩身水泥掺入比，搅拌头上提喷浆的速度，浆液水灰比等施工作业过程的检验。（3）由搅拌桩构成的防渗墙，墙体的质量检验方法包括钻孔取芯检查、反射波探测及开挖检查。①钻孔取芯检查：在搅拌桩施工28d后，采用钻机取芯，描述芯样的均匀情况和芯样的完整性。取样检查水泥土的单轴抗压强度、渗透系数、允许渗透破坏比降等。取样部位为钻孔的中部和底部，钻孔必须用水泥砂浆封填密实。②反射波探测：可以检查搅拌桩桩体的完整性及内部质量。③开挖检查：沿搅拌桩桩体一侧开挖一条长1～2m、深1.5～2.5m的沟槽，检查搅拌桩墙体质量。墙体的外观质量好，无蜂窝、孔洞，桩间搭接、墙厚满足设计要求，墙体整体性好即为合格。④取样试验组数：为获得试验数据的有效样品数，抽检比例不小于2％；当检测不合格时，应增加检查部位数量。

三、结语

淮北大堤涡下段加固工程水泥土截渗墙施工完成后，取得了预期的效果，并获得2010年度中国水利工程优质奖，工程运行至今，情况良好。