多头小直径深层搅拌桩水泥土截渗墙接头的防渗处理

　　摘　要多头小直径深层搅拌桩水泥土截渗墙接头的防渗处理，采用错位搭接的形式，经过注水检测，这种搭接头施工简单，截渗效果好，不用增加任何施工设备和辅助工艺。

　　关键词 深层搅拌桩搭接头防渗

　　一、多头小直径深层搅拌桩薄壁防渗墙成墙特点

　　使用地下连续墙作为地下基础的防渗，由于工程造价一直是防渗技术中较昂贵的，因而其应用范围受到很大限制。近年来国内出现了薄壁防渗墙，从而拓展了其应用领域。中铁武汉工程机械厂于1998年申报已获国家专利的DZJ25多头小直径深层搅拌桩机，防渗墙的施工厚度为8ｃｍ～45cm，4年来在江苏、湖北、江西、山东、福建等省广泛应用并已取得很好的社会效益。

　　深层搅拌是利用水泥类浆液与原土通过叶片强制搅拌形成墙体的技术。多头小直径深层搅拌桩机的问世，使各幅钻孔更能安全搭接形成连成一体的墙体，使排柱式水泥土地下墙的连续性、均匀性都有大幅度的提高。从现场检测结果看：墙体搭接均匀、连续整齐、美观、墙体垂直偏差小，满足搭接要求。该工法适用于黏土、粉质黏土、淤泥质土以及密实度中等以下的砂层，且施工进度和质量不受地下水位的影响。从浆液搅拌混合后形成“复合土”的物理性质分析，这种复合土属于“柔性”物质，从防渗墙的开挖过程还可以看到，防渗墙与原地基土无明显的分界面，即“复合土”与周边土胶结良好。因而，目前防洪堤的垂直防渗处理，在墙身不大于18ｍ的条件下优先选用深层搅拌桩水泥土防渗墙。

　　二、多头小直径深层搅拌桩水泥土薄壁防渗墙的施工特点

　　1．分序成墙

　　目前水泥土薄壁防渗墙通常选取：12、16、20、25、30cm等几种壁厚，多头桩机两钻杆中心间距均在45cm左右，因而上述墙厚通常采用2工序、3工序施工方法来完成一个连续单元墙。下面以DZJ25多头小直径深层搅拌桩机为例，叙述分序单元成墙过程。

　　（1）2工序单元成墙施工法。施工简图如图1。在Ⅰ序桩孔完成后，主机沿防渗墙轴线前移0.225ｍ，进入Ⅱ桩孔施工，Ⅱ桩孔施工结束即完成了轴线长1.35ｍ的单元墙。继续前移1.125ｍ，即转入下一单元墙的施工。

　　（2）3工序单元成墙施工法。施工简图如图2：在Ⅰ序桩孔完成后主机沿防渗墙轴线前移0.15ｍ，进入Ⅱ序桩孔的施工，Ⅱ序桩孔的施工完成后主机继续前移0.15ｍ，进入Ⅲ序桩孔施工，Ⅲ序桩孔施工结束即完成了轴线长1.35ｍ单元墙。再前移1.05ｍ，即转入下一单元墙的施工。

　　2．接头的形成

　　按图1、图2单元成墙示意图连续施工，即可形成一道无接头的连续薄壁防渗墙。然而相邻两桩孔有效搭接的施工间隔时间长短一般与气温、水文条件、地质条件、水泥掺入量、水灰比等因素有关，为此我们在湖北鄂州市粑铺大堤进行了现场试验：水灰比1.5:1，浆液比重1.36。在不同的施工地段，我们在桩位孔口采集水泥土浆液，测试浆液的初凝时间，测试成果如下：

　　表中孔口水泥土浆液比重2.75～2.76，与纯水泥浆液3.0的比重很接近，由此可知孔口水泥土浆液中水泥的含量明显大于桩孔内15％（设计要求）的平均含量，因此我们认为相邻两桩孔施工间隔时间只要不超过24ｈ，就可以确保防渗墙的有效胶结的连续性。在施工中，由于机械设备、外部环境、地质条件、材料供应等原因，不可避免的造成较长时间的中断，如超过24ｈ则应采取相应的接头处理措施。

　　3．搭接接头的施工方法

　　对施工中产生的接头，我们采取错位搭接的形式。下面以2工序单元成墙为例，搭接接头如图4所示，搭接桩孔中心长度1.125ｍ，防渗墙轴线偏移距离为L。

表1　孔口浆液初凝时间测试成果

序号	取样桩号	初次凝固时间(h)	比重(g/cm³)
^#1泥浆	K108+79	72	2.75
^#2泥浆	K112+195	24	2.76

　　L=[(Φ1/2＋2/2）²-0.125²]^1/2

　　式中：Φ1——停工时搅拌叶片直径，Φ2——开工时搅拌叶片直径。

　　三、搭接接头在堤防截渗工程中的运用

　　1．搭接接头的运用实例

　　由于搭接头施工简单，截渗效果好可靠，不用增加任何施工设备和辅助工艺，因而工期短、成本低。在接头的防渗处理中，我们一直采用搭接的方法，表2是湖北、江西两工地的运用实例。

地点	桩号	搭接桩孔中心长度(m)	桩深(m)	水灰比
湖北省洪湖市长江干堤	490+678	1.25	15	1.5:1
湖北省洪湖市长江干堤	491+010	1.25	15	1.5:1
湖北省洪湖市长江干堤	491+040	1.25	15	1.5:1
湖北省洪湖市长江干堤	491+463	1.25	15	1.5:1
湖北省洪湖市长江干堤	491+805	1.25	15	1.5:1
湖北省洪湖市长江干堤	491+835	1.25	15	1.5:1
湖北省洪湖市长江干堤	491+880	1.25	15	1.5:1
江西进贤县抚河下游东岸	25+960	1.25	7.1	1.3:1
江西进贤县抚河下游东岸	26+840	1.25	9.0	1.3:1
江西进贤县抚河下游东岸	26+930	1.25	8.30	1.3:1
江西进贤县抚河下游东岸	27+280	1.25	9.10	1.3:1
江西进贤县抚河下游东岸	28+950	1.25	9.60	1.3:1
江西进贤县抚河下游东岸	29+620	1.25	9.20	1.3:1

　　2．搭接接头的注水检测

　　江西省鄱阳湖区二期防洪抚东堤除险加固工程，位于进贤县境内抚河下游东岸，堤线全长51.68km。虽经历年不断培修加固，但地下水丰富，地下水类型主要为孔隙性潜水，仅在1961、1962年两年内该堤段共有7处决口。堤身深搅防渗工程位于桩号24＋600～27＋200、28＋700～29＋820两段，两段堤线总长3.72km，桩深平均9ｍ，墙厚16cm，水泥掺入量8％～12％。施工中产生的6个搭接接头，工程竣工后对6个搭接接头进行钻孔、注水检测。钻机型号SGZ－1A，钻孔直径Φ75mm，钻孔位置见图4。

表3　搭接接头注水试验检测成果表

表4　水泥土截渗墙开挖检测验收统计表

序号	桩号	渗透系数K(cm/s)
1	25+960	2.6×10^-8
2	26+840	1.11×10^-7
3	26+930	2.6×10^-8
4	27+280	2.07×10^-8
5	28+950	1.1×10^-7
6	29+620	2.6×10^-8

桩号	开挖尺寸(长×宽×深)(m)	检测点数	墙体最大倾斜值(‰)	墙体最大倾斜值(‰)
25+300	4×1.05×1.96	5	1.67	1.068
25+900	4×0.95×1.9	5	1.56	1.064
26+500	3.85×0.9×1.9	5	1.21	1.09
27+250	4×0.9×1.95	5	1.18	0.884
29+030	3.9×0.8×1.9	5	0.63	0.63
29+400	3.8×0.9×1.95	5	0.63	0.63

　　由上表可知，全部搭接接头截渗效果完全符合设计要求。

　　四、搭接接头施工的截渗特点分析

　　1．控制桩孔倾斜值

　　桩机的调平直接关系到桩孔的均匀搭接及接头的截渗效果。DZJ25多头小直径深层搅拌桩机，施工深度18ｍ，采用了三根连通管调整桩机水平，连通管的布置如图5所示。

　　2．控制桩机的移位

　　桩机的移位详见图4：采取错位搭接的方法，不仅可以增长截渗的渗径，还可以最大限度的利用水泥土浆液的渗透加固效应。

　　3．保证最小搭接长度

　　如图所示，我们采取搭接1个单元墙长度的方法，这样可以达到施工轴线长度基本不变，截渗的效果也有保证。

　　4．水泥土浆液的渗透加固效应

　　水泥土防渗墙是用水泥类浆液作为固化剂和原土通过叶片强制搅拌混合，利用固化剂和原土之间产生的一系列物理化学反应，使被加固土体硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥土桩，经多桩孔相割搭接形成连续的水泥土防渗墙。由于水泥土浆液的比重是自然水的2～3倍，因而在重力的作用下，水泥土浆液渗透到被加固土体周围一定距离的土层中，因而形成了加固宽度大于搅拌宽度的一条防渗带。这种渗透加固的现象，在墙体开挖过程中可以观察到，墙体与原土之间没有明显的分界面；用探地雷达检测时，还可以发现其扩散的影响范围最远可以达到搅拌体外约1.0ｍ。

　　综上所述搭接接头两墙体之间的土壤，经水泥浆液的二次渗漏加固，其截渗能力ｋ=1×10^-6是完全可以达到的。

　　6．搭接接头的特点

　　（1）截渗效果可靠。截渗墙接头的防渗处理，直接关系到截渗墙整体截渗效果，这一直是施工单位、设计部门关注的问题，特别是薄壁防渗墙其接头的防渗处理尤为突出。目前水泥土防渗墙的墙厚，通常在16～30cm之间，深度8～18ｍ，如采用对接的方法，很难保证墙底部的整体连续性。

　　（2）缩短施工工期。采用搭接接头后，接头不用另外再处理了，这样防渗墙施工结束，即工程竣工，缩短了完工工期。

　　（3）降低施工成本。由于多头小直径深层搅拌桩机具有功效高的特点，完成1个15ｍ桩深的搭接接头只需1个小时的时间，因而成本不高。接头完工后勿需另外再处理，降低了施工成本。□