小直徑深層攪拌防滲墻二次成墻改進攪拌頭施工技術在九合聯圩防滲加固工程中的應用

章偉平

（江西省水利科學研究院，江西 南昌 330029）

0 引言

通過總結“三頭小直徑深層攪拌二次成墻法建造水泥土防滲墻施工技術”在江西省五河及鄱陽湖區重點圩堤應急防滲處理工程垂直防滲1標、2標和江西省鄱陽湖區二期防洪工程第六個單項南湖聯圩除險加固工程南湖1標段等工程的小直徑深層攪拌水泥土防滲墻工程施工中的應用情況，對攪拌頭的鉆頭與噴漿方式進行了改進，形成了“小直徑深層攪拌防滲墻二次成墻改進攪拌頭施工技術”，應用該項新技術又完成了江西省鄱陽湖區二期防洪工程第六個單項九合聯圩除險加固工程九合6標、九合7標以及江西省崇仁縣萬畝圩堤加固孫坊堤段EPC總承包項目和進賢縣萬畝圩堤除險加固EPC總承包項目工程（馬咀圩和羅溪圩）的堤身防滲小直徑深層攪拌水泥土防滲墻的施工，取得了較好的項目經濟效益，施工質量滿足了設計和規范要求。

1 工程概況

江西省鄱陽湖區二期防洪工程第六個單項九合聯圩除險加固堤身防滲深層攪拌樁水泥土防滲墻工程位于永修縣東部修河尾閭地區，修河下游干流左岸，九合聯圩1+100～1+700和10+525～11+100樁號堤段。

堤身防滲深層攪拌樁水泥土防滲墻墻頂高程為設計洪水位加0.50m，防滲墻底伸入堤基1.00m，施工前應鉆先導孔，確定防滲墻深度。堤身防滲深層攪拌樁水泥土防滲墻墻體設計質量指標為：成墻厚度≥18cm；墻體抗壓強度R90≥1.0MPa；墻體滲透系數K≤i×10-6cm/s（1≤i≤9）；墻體滲透破壞比降 J≥150。

2 技術原理

2.1 工藝原理

小直徑深層攪拌防滲墻二次成墻改進攪拌頭施工技術的工藝原理是利用滑軌式三頭小直徑深層攪拌樁機（軸距450mm）將水泥漿與土體強制攪拌，在土體內產生物理或化學反應，形成具有整體性、水穩定性和一定強度的由連續套接咬合攪拌樁組成的有防滲功能的墻體狀復合增強體，和原土體構成防滲墻。

2.2 關鍵技術原理

小直徑深層攪拌防滲墻二次成墻改進攪拌頭施工技術的關鍵技術是對滑軌式三頭小直徑深層攪拌樁機二次成墻技術及對攪拌頭的鉆頭與噴漿方式進行改進，其技術應用的基本原理如下：

（1）滑軌式三頭小直徑深層攪拌樁機二次成墻技術應用的基本原理是：在滿足小直徑深層攪拌水泥土防滲墻的最小墻體厚度≥18cm的情況下，通過分析比較不同軸距的三頭深層攪拌樁機的成墻工藝和單位成墻面積的水泥用量，選用了單位成墻面積水泥用量最少的軸距為450mm的滑軌式三頭小直徑深層攪拌樁機二次成墻，其主要技術參數為鉆頭直徑300mm、一序與二序單元樁套接寬度為75mm、最小墻厚為198mm、單元防滲墻長度為1 350mm。

（2）改進攪拌頭技術應用的基本原理是：將原攪拌頭只在攪拌頭底層的一個攪刀上側安裝一個噴漿孔改為在攪拌頭底層的兩個攪刀上側都安裝噴漿孔，由原攪拌頭的一個方向噴漿改成了兩個方向噴漿，使被攪動的成墻土料與噴入的水泥漿攪拌更均勻、充分；同時將原攪拌頭底部安裝的板式鉆頭改為安裝Φ150三翼合金鉆頭，降低攪拌頭的鉆進扭力。

3 施工工藝流程及操作要點

3.1 施工工藝流程

（1）施工工藝流程。小直徑深層攪拌防滲墻二次成墻改進攪拌頭施工技術的施工工藝流程見圖1。

（2）三頭小直徑深層攪拌二次成墻施工順序。三頭小直徑深層攪拌二次成墻施工順序見圖2。

圖1 三頭小直徑深層攪拌二次成墻施工工藝流程框圖

圖2 三頭小直徑深層攪拌二次成墻法施工順序圖

3.2 施工操作要點

3.2.1 施工準備階段的主要工作內容

施工準備階段的主要工作內容為熟悉設計文件和合同文件要求，熟悉施工環境，進行施工圖審查，參加設計交底會議，編制成墻施工方案，建立施工測量控制網，確定項目劃分方案，進行小直徑深層攪拌防滲墻地層復核勘探和施工臨時道路及施工排水系統施工，對施工作業人員進行技術、質量、安全、環境保護與文明施工技術交底，確定小直徑深層攪拌防滲墻的底線高程等。

3.2.2 深層攪拌機就位、調平（同時拌制水泥漿液）

深層攪拌機就位后，通過調節液壓支腿的高度和觀測機座上的水平氣泡是否居中及機架上懸掛的垂球線是否對準垂直標記線來判斷和調整深層攪拌機的水平和機架垂直度，并用水平尺檢驗深層攪拌機的水平和機架垂直度。按照設計要求和工藝試驗確定的水泥漿液水灰比制漿，制備好的水泥漿液不得離析。水泥漿液輸送到拌漿機存儲時應加篩過濾，同時做好拌制水泥漿量、拌漿機存儲時間等記錄。

3.2.3 深層攪拌機邊噴漿邊攪拌鉆進至設計墻底孔深

深層攪拌機邊噴漿邊攪拌鉆進的操作要求：

（1）開啟灌漿泵送漿，檢查噴漿嘴噴出水泥漿液后，按照設計要求和工藝試驗確定施工參數，調節好灌漿壓力和水泥漿液液排量，進行正常送漿，施工過程中應連續供漿。

（2）啟動深層攪拌機，按工藝試驗確定的下沉速度，邊噴漿邊攪拌鉆進至設計墻底孔深。

（3）為了保證不偏孔，開始入土鉆進時不宜用高速檔鉆進，遇到土層較硬時，也不宜用高速檔鉆進。

（4）在噴漿攪拌鉆進過程中，如果遇到孔口不返漿時，應降低下沉鉆進速度，直到孔口返漿恢復正常后，才能按正常的下沉鉆進速度；如果遇到孔口返漿過大時，應提高下沉鉆進速度或減小送漿量，直到孔口返漿恢復正常后，才能按正常的下沉鉆進速度。

3.2.4 孔底靜噴30s

攪拌鉆頭鉆進到設計墻底高程后，應停止下沉鉆進，原地噴漿攪拌30s，直到孔口出現返漿后才能結束孔底靜噴。

3.2.5 深層攪拌機邊噴漿邊攪拌提升至導向溝底

（1）孔底靜噴結束后，攪拌鉆頭自孔底按工藝試驗確定的上提速度反轉勻速攪拌提升至導向溝底后，停止送漿。

（2）檢查攪拌鉆頭的攪刀是否脫落或攪拌鉆頭是否被軟黏土包裹，發現問題后要及時處理。

3.2.6 深層攪拌機在滑軌上向前縱移225mm

深層攪拌機噴漿攪拌提升至導向溝底，結束攪拌鉆頭檢查后，深層攪拌機在滑軌上向前縱移225mm，對準二序樁位。

深層攪拌機重復3.2.2～3.2.6動作，完成二次單元樁墻施工，即完成一個單元墻的施工。

深層攪拌機步履向前縱移1 125mm，循環重復3.2.2～3.2.6動作，進行下一個單元墻的施工。

4 材料與設備

小直徑深層攪拌防滲墻二次成墻改進攪拌頭施工技術使用的主要材料、設備與機具見表1。

5 質量控制

5.1 施工質量控制的主要依據

本工程施工質量控制的主要依據為《深層攪拌法地基處理技術規范》DL/T 5425、《水利水電工程施工質量檢驗與評定規程》SL 176、《水利水電工程單元工程施工質量驗收評定標準—地基處理與基礎工程》SL 633、《中小型水利水電工程單元工程施工質量驗收評定規程第3部分：地基處理與基礎工程》DB/T 943.3等標準的質量控制要求，施工質量保證措施和施工質量檢測計劃。

表1 主要材料與設備

5.2 施工質量控制標準

工序質量控制重點項目是樁位偏差、樁的垂直度、樁的深度、水泥漿液比重、水泥摻入比、單位面積灌漿量與單元墻灌漿總漿量，工序質量控制的關鍵點是要保證樁位的偏差和深層攪拌機機架的垂直度符合工序質量要求。工序質量控制標準見表2。

6 效果

江西省鄱陽湖區二期防洪工程第六個單項九合聯圩除險加固堤身防滲深層攪拌樁水泥土防滲墻工程施工中應用的小直徑深層攪拌防滲墻二次成墻改進攪拌頭施工技術，改進了攪拌頭的鉆頭與噴漿方式，降低攪拌頭的鉆進扭力，使被攪動的成墻土料與噴入的水泥漿攪拌更均勻、充分，施工質量滿足了設計和規范要求，施工質量檢測結果見表3。該堤身防滲深層攪拌樁水泥土防滲墻工程自完工后投入使用以來，汛期未發生過堤后滲水現象。

7 結語

江西省鄱陽湖區二期防洪工程第六個單項九合聯圩除險加固堤身防滲深層攪拌樁水泥土防滲墻工程施工中應用的小直徑深層攪拌防滲墻二次成墻改進攪拌頭施工技術，具有改進了攪拌頭的鉆頭與噴漿方式、成墻速度快、單位成墻面積水泥用量較少、對環境可能造成污染的風險程度低等特點。

它適用于黏性土、粉土、砂土、淤泥質土、淤泥和素填土等土層的堤身及堤基小直徑深層攪拌防滲墻工程施工，雙動力滑軌式三頭小直徑深層攪拌樁機（軸距450mm）二次成墻的最大施工深度可達到18m，三動力滑軌式三頭小直徑深層攪拌樁機（軸距450mm）二次成墻的最大施工深度可達到25m，具有較好的推廣應用前景。

表2 工序質量控制標準表

表3 深層攪拌樁水泥土防滲墻開挖取芯檢測成果表