第３９卷第１０期 ・９６・ ２ ０ １ ３年４月 山 西 建 筑 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨｎ ＣＴＵＲＥ Ｖｏ１．３９ Ｎｏ．１０ Ａｐｒ． ２０１３ 文章编号：１００９—６８２５（２０１３）１０—００９６－０３ 多头小直径水泥土搅拌桩在防渗工程中的应用 宋健 （１．江苏八建集团有限公司，江苏启东宋力 黄静 ２２５００２： ２２４３００） ２２６２００；２．江苏省水利科学研究院材料结构研究室，江苏扬州３．盐城利通工程咨询有限公司，江苏射阳摘要：防渗处理是保证土坝安全的一项重要措施，目前，对土坝防渗处理有多种方法，以某中型水库为例，对多头小直径水泥土 搅拌桩在防渗处理中的应用进行了探索，结果表明，深层搅拌桩是既经济又有技术保障的防渗手段之一。 关键词：防渗处理，搅拌桩，截渗墙 中图分类号：ＴＵ４７３．１６ 文献标识码：Ａ １ 工程概况 灰色砂壤土，土质不甚均匀；西坝为黄色粉砂、砂混杂褐黄色壤 ２．２ ｋＮ／ｍ ～１５．９ ｋＮ／ｍ’，密实度不甚均匀，局部透水 某中型水库，工程等别为Ⅲ级，设计洪水标准为５０年一遇， 土，干密度１０～ｃｍ／ｓ—Ａ×１０～ｃｍ／ｓ。 校核洪水标准３００年一遇。坝顶宽６ ｍ左右，设计采用多头（本 性较强，渗透系数Ａ×１工程采用５头）小直径水泥土搅拌桩对其进行堤身、堤基的防渗 处理。 坝基土：黄褐色壤土、中粉质壤土，可塑，夹粉砂薄层，厚度不 稳定，渗透系数３．３×１０～ｃｍ／ｓ一７．０×１０～ｃｍ／ｓ，西坝局部为黄 色粉砂，饱和，渗透系数５．７９×１０一ｃｒｎ／ｓ～１．０３×１０ ｃｍ／ｓ；下 ２地质情况 含壤土团块，饱和，厚度不稳定，呈 坝身土：该层为素填土，东坝、南坝为黄褐色粉质壤土混有黄 卧层为灰色、灰黄色、黄色粉砂，为主，容积率小；现在以密集的高层建筑为主，容积率大。工程荷 动监测系统，以便科学确定并不断修正安全开采量，合理限采，保 载的增加在地基土中引起附加应力，产生超静孔隙水压力。一般 证地下水可持续开发。２）本区同时是软土地质灾害的易发区，应 超静孔隙水压力随工程荷载的增加而增加，随深度变大。随着土 加强地面变形监测工作，通过增设基岩标、分层标，提高地面沉降 体渗流作用超静孔隙水压力逐渐消散，土体固结沉降。 监测的精度。３）利用ＧＰＳ ＲＴＫ，ＩｎＳＡＲ等现代测绘技术手段，提 对前述研究区内的新建病房楼进行地面沉降监测，成果如图 高地面变形监测的效率和覆盖面。４）地面沉降监测数据应统一 ６所示，在工程荷载及自重应力作用下地基土压缩固结，累计地面 管理，按一定程序定期发布使用。５）在城市建设规模较大的地区 沉降量随时间逐渐增大，沉降速率呈逐渐变小趋势，地面沉降表 应开展专项研究，查明工程加载、工程施工、建筑物密度等与地面 现出时间效应。土建安装施工阶段工程荷载施加快，地面沉降速 沉降之间的定量关系。 率大；装饰施工阶段沉降速率变小。 时间，ｄ ０ ｌｏ０ ２００ ３００ ４００ ５ｏ０ ６ｏ０ ５结语 通过对里下河浅洼平原区现场勘察及地面沉降监测资料的 统计分析，确定出本区地面沉降的主要影响因素是地下水的超 采、土层结构与形状及工程施工加载，次要影响因素是构造运动 莲一ｌ０ 辩 一及海平面上升，阐述了本区地面沉降形成机制和防治措施。但从 地面沉降中心的迁移来看，在人类活动影响下，不同时期不同地 １５ ２０ 嘣 －段地面沉降的主导诱因是不同的，如何确定各影响因素所占比重 是亟待解决的问题。 图６新建病房楼附近地面沉降观测曲线 参考文献： ４本区地面沉降的防治措施 采，但由于目前地表水污染、地表水供水设施不足等原因，深层地 ［１］编制工作组．盐城市水资源公报［Ｒ］．２００９． 地质，２０１０，４（３１）：５７－６３． 张阿根，杨天亮．国际地面沉降研究最新进展综述［Ｊ］．上海 １）本区深层地下水属于半消耗型水源，需避免长期大量开 ［２］ 季国兴．盐城市主要环境水文地质问题［Ｊ］．江苏地质， 下水仍是一种不可或缺的水资源，特别是在广大乡镇地区。因而 ［３］水资源管理部门应尽快建立起基于地理信息系统的地下水动态白 １９９３，１７（１）：３６－３８． Ｏｎ ｅｘｐｉｏｒａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｓｕｒｆａｃｅ ｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅ ｆａｃｔｏｒｓ ｏｆ ｓｈａｌｌｏｗ ｐｌａｎｅ ａｒｅａｓ ｏｆ Ｌｉｘｉａ Ｒｉｖｅｒ ＮＩＮＧ Ｄａｏ－ｃｈａｎｇ ＣＨＥＮＧ Ｐｅｎｇ－ｈｕａｎ （￣ｎｃｈｅｎｇ Ｊ ｔ ｕ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｙａｎｃｈｅｎｇ ２２４０５１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｓｉｔｅ ｓｕｒｖｅｙ ａｎｄ ｓｕｒｆａｃｅ ｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅ ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ ａｔ ｓｈａｌｌｏｗ ｐｌａｎｅ ａｒｅａｓ ｏｆ Ｌｉｘｉａ Ｒｉｖｅｒ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｕｎｄｅａａｋｅｓ ｔｈｅ ｓｔａｔｉｓｔｉ・ ｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ，ｅｘｐｌｏｒｅｓ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｔｉａｌ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ａｌｌ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｎａｔｕｒａｌ ｆａｃｔｏｒｓ ａｎｄ ｈｕｍａｎ ｆａｃｔｏｒｓ ｏｎ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅ，ｓｕｍｓ ｕｐ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐ－ ｍｅｎｔ ｌａｗ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅ ｉｎ ｔｈｅ ａｒｅａ，ａｎｄ ｐｏｉｎｔｓ ｏｕｔ ｔｈｅ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅ ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ ｍｅａｓｕｒｅｓ ａｎｄ ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓ，ＳＯ ａｓ ｔｏ ａｃｃｕｍｕｌａｔｅ ｅｘｐｅｒｉ— ｅｎｃｅ ｆｏｒ ｓｉｍｉｌｒ ｐｒｏｂｌｅｍｓ．ａ Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｐｌａｎｅ，ｓｕｒｆａｃｅ ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ，ｉｎｆｌｕｅｎｔｉｌ ｆａｃｔｏｒ ａ收稿日期：２０１３－０ｌ一１１ 作者简介：宋健（ｔ９７２一），男，助理工程师；宋力（１９７７一），男，高级工程师ｉ黄静（１９８２．），女，助理工程师 爹 ９１ 荤 宋健等：多头小直径水泥土搅拌桩在防渗工程中的应用 ・９７・ 松散一稍密状态，经判别为地震液化土层，与下伏灰色粉砂呈渐变 ５．１ 测量放样 过渡，渗透系数４．３８×１０一ｃｍ／ｓ～１．０２×１０～ｃｍ／ｓ，西坝局部为 根据施工图纸要求测放出防渗墙中心线位置，并测量中心位 灰色、灰黄色粉质壤土和灰色、灰褐色壤土，可塑，渗透系数３．９× 置的高程，以便与设计底高程计算分段确定桩长。高程测量后即 １０～ｃｍ／ｓ；其下为灰色粉砂，局部含壤土夹层，饱和，土质不甚均 开始导向沟的开挖。测放中心线时，遇有堤身弯曲段则轴线按弧 匀，以松散为主，局部中密，经判别为地震液化土层，该层渗透系数 形走势，通过曲率半径测放，防止产生陡弯段，造成防渗墙搭接不 ３．１３×１０一ｅｍ／ｓ一１．０５×１０～ｃｍ／ｓ；下部为黄色、褐黄色重壤土、 牢留下渗漏通道；对急弯地段放成折线搭接，施工时因接头桩整 粘土，可塑，渗透系数３．０×１０一ｃｍ／ｓ～５．０×１０～ｃｍ／ｓ。 根重复搭接而可靠连接。导向沟开挖后，则根据桩机每幅施工成 ３设计要求 水库设计洪水位０．５ ｍ），底高程１３．１ ｍ～１４．４ ｍ（进入稳定不透 墙长度进行定位放样。 １）截渗墙布置在坝顶偏迎水坡一侧，设计顶高程２９．８１ ｍ（超 ５．２原材料质量 本工程防渗墙材料试验主要为原材料检验、水灰比和掺人比 水层０．５ ｍ～１．０ ｍ）。２）固化剂采用Ｐ．０３２．５级普通硅酸盐水 泥，水泥掺入量根据试验确定。在试验中水泥土按１０％～１５％掺 入比进行，并测定各级掺入比的水泥土重度、渗透系数、抗压、抗剪 强度、无侧限抗压强度，试验取９０ ｄ龄期的试块并应按照有关规 范进行；通过试验合理确定选用水泥掺入比。３）水灰比通过现场 施工试验确定，一般要求不低于１．２。４）截渗墙体搭接形式见图１。 。第一幅成墙 ． ．第三幅成墙 。套接部分 套接部分 ｈ 苎三坚堕揸 三 多轴搅拌水泥土防渗墙单幅成墙方向 图１截渗墙体搭接形式 ４截渗墙施工工艺原理和流程 ４．１ 工艺原理 水泥土搅拌桩截渗墙是以水泥作固化剂，通过桩机就地将土 体和固化剂强制拌和，水泥颗粒表面的矿物很快与水发生水解和 水化反应，在土体颗粒间形成各种水化物。这些水化物有的继续 硬化，形成水泥石骨料，有的则与周围具有一定活性的粘土颗粒 发生反应，通过离子交换和团粒化作用使较小的土颗粒形成较大 的土团粒；通过硬凝反应，逐渐生成不溶予水的稳定的结晶化合 物，从而使土的强度提高。此外，水泥水化物中的游离ｃａ（ＯＨ）： 能吸收水中和空气中的ｃ０ ，发生碳酸化反应，生成不溶于水的 ＣａＣＯ ，这种碳酸化反应也能使水泥土增加强度。通过以上反应， 使软土硬结成具有一定整体性、水稳定性、不透水性和一定强度 的水泥土防渗墙，以达到截渗的目的。 ４．２ 工艺流程 施工工艺流程图见图２。 测量放样 定量供水 材料试验 开挖导沟 蓬 机械就位 对位调平 差搅过拌滤制筛浆 ｌ Ｉ ＿．＝二［二＝＿一 输气Ｈ搅拌喷浆下沉至设计深度 搅拌提升至地面 二二］二 结束、移位 堤面处理 图２施工工艺流程图 ５施工过程 试验。材料进场首先验证发货单、质保书，然后根据规范要求分批 抽样送具相应资质的检测单位进行设计要求项目的检测，合格后再 投入使用。开工前应根据设计要求进行水灰比和掺人比试验。 ５．３浆液配比 根据水灰比、掺入比试验结果，通过理论计算确定每桶浆的 水泥和水的用量，采用电子继电器控制水量及人工数包方式控制 水泥用量的方式严格按试验结果进行浆液的制作，制浆过程中用比 重计对浆液质量进行跟踪检查。制浆应正反搅拌不少于２ ｍｉｎ。 搅拌桶出浆口，安置筛网进行浆液过滤，清除水泥渣质，确保 供应的水泥浆液优质，不堵塞输浆管路和搅头上的喷浆眼。 ５．４搅拌喷浆 桩机对位后，则送浆、送气进行钻进。钻进搅拌时按规定一 次注浆完毕，浆液由注浆泵经管路送至钻头，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注浆的同时全程不 间断供气，气体经管路压至钻头，供气量由手动阀和气压表配给； 一般控制压力为０．３ ＭＰａ一０．４ ＭＰａ左右。若中途出现堵管、断 浆等现象，应立即停泵，查找原因进行修理，待故障排除后再掘进 搅拌。当因故停机超过０．５ ｈ，应对泵体和输浆管路妥善清洗。 搅拌下沉速度应控制在０．５ ｍ／ｒａｉｎ～１．０ ｍ／ｍｉｎ，提升速度控 制在１．０ ｍ／ｍｉｎ一１．５ ｍ／ｍｉｎ，此速度的控制还取决于钻杆旋转的 速度。喷浆时应保持浆压稳定、供浆连续，确保整个桩体喷浆量 均匀连续。 ５．５搅拌成墙顺序 根据工程特点采用顺槽式单孔全套复搅式，如图３所示。 Ｉ鬈 ， 耋堡墅坌 娶 至堡墅坌 第一幅号 第二幅号 第三幅号 施工完成 挖掘搅拌 挖掘搅拌 挖掘搅拌 图３单孔全套复搅式示意图 ６质量检验 ６．１探坑检验 随着现场实施的进展，在完成坝段范围５００ ｎｌ左右开挖一组 探坑，开挖深度２ Ｉｎ一３ ｎｌ，长度４ ｎｌ～５ ｍ，通过揭露观测，桩体水 泥土搅拌均匀，强度类似于硬塑老粘土，搭接牢靠无接缝。 ６．２钻芯取样检测 由业主委托场州大学实施钻芯取样，共钻芯５４组，取样１６２组。 经室内试验统计，上中下三段渗透系数分别为０．１９×１０～～８．２× １０～ ．０．２２×１０一 ～７．１×１０一 ，０．２２×１０一 ～６．０×１０一 ，抗压系 数分别为０．５ ＭＰａ～Ｉ．４ ＭＰａ，０．５ ＭＰａ一１．３ ＭＰａ，０．５ ＭＰａ一１．３ ＭＰａ。 ・９８・ 第３９卷第ｌ０期 ２ ０ １ ３年４月 山 西 建 筑 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣ ｎＪＲＥ Ｖｏ１．３９ Ｎｏ．１０ Ａｐｒ． ２０１３ ・施工技术・ 文章编号：１００９—６８２５（２０１３）１０－００９８—０３ 提高砂砾层长距离机械顶管顶进速度的探讨 刘水红 （西安市市政建设（集团）有限公司，陕西西安７１００４３） 摘要：以某市北客站市政污水配套工程顶管施工为例，从改进千斤顶设置、强化管材质量及表面润滑和顶进注浆等方面对提高 砂砾层机械顶管顶进速度进行探讨，为市政排水管道的顶管施工具有借鉴意义。 关键词：砂砾层，千斤顶，机械顶管，顶进速度 中图分类号：ＴＵ９９２．０５ 文献标识码：Ａ １ 工程概况 力，尽量使掘进机刀盘在平衡压力下工作，从而可防止由于挖掘 造成地面沉降和隆起。在长距离顶管施工中通过管道 某污水管道工程，系某市铁路北客站配套市政工程，全长 面的失稳，外皮涂抹石蜡、减少顶管过程每根管道使用顶铁次数、延长每根 １ ２００ ｍ，设计管径１ ３５０ ｍｍ，管底埋深１３．０８ ｍ～ｌ６．１４ ｍ。本工 管道有效顶进时间，并且通过连续注浆使膨润土泥浆套随机头向 程管道埋深位于粗砂层，含有３０％粒径为５０ ｍｍ左右砾石，且管 形成连续的环状浆套，降低顶进阻力，提高顶进速度。 内底位于地下水位以下０．５ ｍ。采用泥水平衡机械顶管工艺，工 前移动，作井及接收井为钢筋混凝土结构，根据地勘资料对井体周围土体 ３工艺流程及改进措施 采用高压旋喷桩进行加固，井体逆作法施工；根据工期要求和机 ３．１基本工艺流程 械顶管施工能力，工作井设为Ｗ５，Ｗ１０，Ｗ１５共３座（７ ｍ×５ ｍ）， 泥水平衡机械顶管施工工艺流程见图１。 接收井设为Ｗ２，Ｗ８，Ｗ１２，Ｗ１７共４座（５ ｍ×５ ｍ），其中ＷＩ２～ ３．２改进措施 Ｗ１５井穿越机场高速，顶进距离为２４２ ｍ。 １）千斤顶的设置。 ２ 泥水平衡机械顶管提高顶进速度工艺原理 在顶进施工过程中，不停地增加顶铁极大地影响到顶管的顶 千斤顶与管道端部之间临时设置的 泥水平衡顶管施工技术是利用泥水压力来平衡土压力和地 进速度。顶铁是顶进管道时，下水压力的一种顶管施工方法。其基本原理是由泥浆泵将具有 传力构件。其作用是将一台千斤顶的集中载荷或一组千斤顶的 通过顶铁比较均匀地分布在管端，调节千斤顶与管端之间 定浓度的泥水送至挖掘面，再经井内旁通压力调整阀及调整排 合力，一泥泵转速来调整进水压力大小，使其平衡地下水压及挖掘面土压 的距离，起到伸长千斤顶活塞的作用。千斤顶的布置形式有单列 检测结果均达到设计要求。 参考文献： ６．３地质雷达检测 由业主委托中国矿大（徐州）实施，总检测长度１ ４７０ ｍ，分浅 ［１］赵德龙．多头小直径水泥土搅拌桩防渗墙在路水库除 险加固工程中的应用［Ｊ］．陕西水利，２０１１（３）：１０１—１０２． ［２］ 白永年．中国堤坝防渗加固新技术［Ｍ］．北京：中国水利水 电出版社，２００１． 层和深层两步进行，检测结果截渗墙整体连续性良好。 ７结语 目前，防渗手段主要有地下连续墙、铺塑、振动成模、高压喷 射灌浆、多头深层搅拌桩以及灌浆等等，通过技术、经济的比较， ［３］ 王和富．小议水利工程防渗加固中应用多头小直径深层搅 拌桩截渗墙技术［Ｊ］．科技资讯，２０１ １（４）：１２０—１２１． ［４］ 张亦冰，高宗昌．多头小直径水泥搅拌桩在水库除险加固中 的应用［Ｊ］．中国农村水利水电，２００７（５）：９１－９２． ［５］ 陈敏柏．多头小直径水泥土搅拌桩截渗墙施工工艺参数的 选择［Ｊ］．治淮，２００９（１１）：２９—３０． 多头深层搅拌桩是既经济又有技术保障的防渗手段之一。通过 本工程的施工，认为截渗墙的质量主要是取决于固结剂的质量、 水灰比和掺入量的确定、搅拌头叶片和搅拌速度以及垂直度的 控制。 Ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｍｉｎｏｒ ｄｉａｍｅｔｅｒ ｃｅｍｅｎｔ ｍｉｘｉｎｇ ｐｉｌｅ ｉｎ ａｎｔｉ－ｓｅｅｐａｇｅ ｐｒｏｊｅｃｔ ＳＯＮＧ Ｊｉａｎ。 ＳＯＮＧ Ｌｉ ＨＵＡＮＧ Ｊｉｎｇ３ （１．Ｊｉａｎｇｓｕ ８ｔｈ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｑｉｄｏｎｇ ２２６２００，Ｃｈｉｎａ；２．Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆＭａｔｅｒｉａｌ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，Ｊｉａｎｇｓｕ Ａｃａｄｅｍｙ ｆＨｙｄｒｏｏｌｏｇｉｃａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ， Ｙａｎｇｚｈｏｕ ２２５００２，Ｃｈｉｎａ；３．Ｙａｎｃｈｅｎｇ Ｌｉｔｏｎｇ Ｅｎｇｉｎｅｒｉｎｇ Ｃｏｎｓｕｌｔｉｎｇ Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｓｈｅｙａｎｇ ２２４３００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎｔｉ—ｓｅｅｐａｇｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｉｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｆｏｒ ｅｎｓｕｒｉｎｇ ｅａｒｔｈ ｄａｍ ｓａｆｅｔｙ．Ｓｏ ｆａｒ，ｔｈｅｒｅ ａｒｅ ｌｏｔｓ ｏｆ ｍｅｔｈｏｄｓ ｔｏ ｅａｒｔｈ ｄａｍ ａｎｔｉ— ｓｅｅｐａｇｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ．Ｔｈｉｓ ｅｓｓａｙ ｔｏｏｋ ｍｅｄｉｕｍ－ｓｉｚｅｄ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ ａｓ ａｎ ｅｘａｍｐｌｅ，ｅｘｐｌｏｒｅｄ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｍｉｎｏｒ ｄｉｍｅｔａｅｒ ｃｅｍｅｎｔ ｍｉｘｉｎｇ ｐｉｌｅ ｉｎ ａｎｔｉ－ｓｅｅｐａｇｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ，ａｓ ａ ｒｅｓｕｌｔ，ｄｅｅｐ ｍｉｘｉｎｇ ｐｉｌｅｓ ｉｓ ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ａｎｔｉ・ｓｅｅｐａｇｅ ｍｅａｎｓ ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｂｏｔｈ ｅｃｏｎｏｍｉｃａｌ ａｎｄ ａｌｓｏ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｓａｆｅｇｕａｒｄ ｓｕｐｐｏｒｔａｂｌｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ａｎｔｉ—ｓｅｅｐａｇｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ，ｍｉｘｉｎｇ ｐｉｌｅｓ，ｃｕｔ—ｏｆｆ ｗａｌｌ 收稿日期：２０１３—０ｌ＿２９ 作者简介：刘永红（１９７６一），男，工程师
