鄱阳湖区成朱联圩水泥土防渗墙工程监理过程中的质量控制

鄱阳湖区成朱联圩水泥土防渗墙工程

建设监理过程中的质量控制

刘. 羽中

（江西省水利科学研究所）

一、前言

水泥土防渗墙技术是通过特制的多头小直径深层搅拌截渗桩机，利用水泥浆作为固化剂，在地基深处就将天然原土和固化剂强制搅拌，利用它们之间产生的一系列物理、化学反应，使被加固土体形具有整体性、水稳性，一定强度和抗渗能力的水泥土桩，多桩相互搭接，形成连续密实的水泥土防渗墙。水泥土防渗墙工程属于地下隐蔽工程，其施工质量的好坏一般不易直接观察。目前我国的堤防工程有关规程都没有对其质量检测，质量评定标准做出具体的规定，这就给工程监理的质量控制工作带来了一定的难度。这里根据翻阳湖区成朱联圩成9水泥防渗工程开展监理工作中质量控制的实例介绍水泥土防渗墙工程质量控制的一些方法和经验。

二、工程概况

成朱联圩位于鄱阳湖西南岸，为一堤线长44.1km的封闭圩区，该圩堤是鄱阳湖区二期防洪工程除险加固的15座重点圩堤之一。成9水泥土防渗工程分别布置于成朱联圩6个桩号段上，设计防渗墙轴线总长6431m。本工程由江西省水利规划设计院设计，江西省水利工程监理公司监理，浙江省金华市水电工程处中标承建。工程于2000年9月15日开始水泥土防渗墙施工，施工设备采用了DZJ－25型3头桩机2台套，JDZ－2型（改装）4头桩机1台套，SZJ－18型5头桩机1台套，于2001年7月23日竣工，历时291d，灌入水泥6431T，实际完成

水泥土防渗墙85730.28m2，详细情况见表1。

成朱联圩成9标段堤段堤身主要由粉质粘土、粘土及壤土组成，局部堤段堤身填土含砂量高且夹薄层细砂、堤身土质及填筑质量较差；堤基工程地质条件复杂，部分堤段堤基浅层或表层分布有砂壤土或粉砂层，粘性土层缺失或较薄，6个堤段在历年汛期曾多处发生堤身渗漏，堤基渗漏，泡泉或管涌等险情。

表1 成朱联圩成九标段防渗墙主要工程量

桩 号 设计工程量

防渗墙/m2.

2+350—3+700

6+350—7+750

13+352—14+850

17+850—18+183

19+350—20+050

42+000—43+150 17636 20636 22081 4884 11340 9449 实际完成工程量防防渗墙/m2. 16854.56 21373.0 22301.62 5132.81 10615.7 9452.59 桩号变更为2+350—3+585.1 桩号变更为6+300—7+750 桩号变更为13+337—14+850 备 注

合计 86026 85730.28

三、设计控制

（一）桩位布置

防渗墙建造于堤身或堤基的淤泥质粉砂及淤泥质粘土中，为悬挂式防渗墙，布置于堤顶轴线迎水侧3.0m处，处理深度为7.24－16.2m。

（二）主要参数控制

（1） 水泥掺入比（占被加固土重的百分比）为8－12%。

（2） 水灰比（重量比）取0.8－2.0。

（3） 桩机调平后垂直误差不得大于0.3%。

（三）设计质量要求

（1） 成墙厚度D≥18.0cm。

（2） 抗压强度R90≥0.8Mpa。

（3） 墙体抗渗系数h≤I×10－6cm/S（1

（4） 墙体渗透破坏比降J>200。

四、监理过程中的质量控制

成朱联圩成9标段监理过程中，监理工程师严格以“工程质量”为核心积极开展各项工作，并按照水泥土防渗墙工程及不同桩机设备的具体施工特点，对施工作过程的质量控制按事前控制，事中控制、事后控制的三个阶段，采取了相应的质量控制方法。

（一）工程质量事前控制的主要方法

（1）项目划分控制。成9防渗墙工程按施工堤段的不同划分为6个分部工程。单元工程按照每10次成墙划分为一个单元工程的划分原则进行划分。其中每一单元工程3头桩机设备堤长13.5m，4头桩机设备堤长11.0m，五头桩机设备堤长11.5m。单元工程、分部工程的划分为工程质量的评定验收打下了基础。

（2）先导孔的控制。根据设计要求沿防渗墙堤顶轴线每100m打先导孔1个以探明相对不透水层的准确高程。先导孔的孔深一般探至设计防渗墙底高程，但对发现地质情况与设计有出入时监理工程师及时要求承建单位调整钻探深度。

（3）放样探制。施工放样控制是保证防渗墙墙体连续性、墙底深度的关键，工程师要求承建单位沿防渗墙轴线每50m设置1处轴线样点，并测量堤顶高程。

（4）设备控制。设备进场后及时对主机设备的完好率，钻机桅杆的垂直度，

计量仪器是否齐全、准确等事项进行检查，每台设备正式投入施工前必须做一次试运转。

（5）生产性试验。

1．水泥掺入量室内试验：试验目的是为满足设计要求的施工工艺提供可靠的固化剂掺入指标。实验用土料为从先导空中取出的含水量最高的并经密封的扰动土样，固化剂为已选定牌号的施工用32.5级普通硅酸盐水泥,按10%、11%、12%的固化剂掺入比和1.5:1、1.8:1两个水灰比制备试样进行试验。在考虑了0.43的施工折减系数后以7d强度达到设计强度的40%，即0.32Mpa的水泥掺入比为试桩用掺入比。

2．试桩试验：试桩试验的目的是最终确定各项施工参数。

①、根据防渗墙设计厚度要求D≥18.0cm，不同型号的设备和准备采用的工法选定设备的钻头直径。②、根据不同的钻头直径和工法，先导孔钻探中获取的施工堤段最大密度指标，室内试验确定的不同水灰比下的水泥掺入比计算出水泥土防渗墙每平方米水泥掺入量。③采用不同的水灰比，、施工设备、工法、下降提升过度、水泥掺入量共进行了7个单元墙的试桩施工，轴线总长8.8m造墙面积88.0m2，经挖槽做外观捡测和取芯样做室内强度、抗渗及渗透破坏比降试验比较，最终确定的施工参数见表2。

（二）工程质量事中控制

工程质量的事中控制是监理过程中质量控制的重点，也是关键环节，水泥土防渗墙这类地下隐蔽工程尤其这样。监理工程师在成9水泥土防渗墙工程实施过程中除了选派有经验、责任心强的监理人员对每班、每序防渗墙施工实行旁站监理，严格控制各项施工参数外还主要采取了以下措施进行质量控制：

表2 主要施工参数表

主机型号

工法

项目

0.15m，单元墙

0.225m，单元墙DZJ－25 二序成墙 三序成墙 JDZ－2 SZJ－18 一序成墙 一序成墙 施工参数 1.1m 1.15m 3-133-1序 3（1）抓好原材料的控制。水泥土防渗墙工程主要原材料是水泥，水泥的质量控制采用了水泥进场应有出厂合格证和质量检验报告单，施工中按1次/400T的数量现场见证取样送检等手段进行控制；水泥的数量控制也是水泥土防渗墙质量控制的有效手段之一。工程师准确掌握进场水泥的数量，每日水泥的消耗量并与每日完成的防渗墙面积进行比较，就能够有效的控制防渗墙的水泥掺入量。

（2）设置好质量控制要点。针对水泥土防渗墙工程的具体施工过程，设置好质量控制要点并采取切实有效的控制手段是工程质量是事中控制的主要措施。成9水泥土防渗墙工程的施工过程质量控制要点和采取的控制手段见表3。

（３）做好施工过程记录。堤防水泥土防渗墙工程的施工特点决定了工程质

量的事后评定依赖于施工过程质量控制的记录，工程完工后检查为辅。因此，在工程质量的事中控制中，监理人员应认真做好施工过程中质量检查的记录工作，为准确评价工程质量打下基础。

表3 质量控制要点和控制手段

质量控制要点

导浆沟的开挖 控制手段 现场检查、量测

钻头直径、钻头叶片角度、厚度 每1d量测1次

防渗墙轴线、高程

机组纵向位移

防渗墙垂直度

浆液比重

注浆量

钻头下降、提升速度 每50m做1次测量放样、现场检查 每隔7d校核钻机桅杆垂直度 每隔7d校核1次计量仪器、现场检查记录 每单元墙现场检查量测１次、记录 每隔7d校核1次计量仪器、现场检查记录 每单元墙现场检查量测１次、记录

（４）处理好施工过程中的异常情况。

１．施工中断处接头处理。因停电、遇上障碍物等原因导致施工中断是水泥土防渗墙施工中经常遇到的问题，成９标段施工中断近百次，其中超过２４h的中断达１６次。一旦出现施工中断应准确记录施工中断的桩位和桩深。若在24h内恢复施工，则采用将桩机下沉至中断处0.5m处复搅的方法处理；若中断时间超过24h则采用如图1所示错位做1单元墙与原墙体相切搭接，待墙体水泥土具有一定的强度后于接头处钻孔（￠150mm）,再在孔内灌入水泥砂浆的方法处理。

2、土层中障碍物。在成9标段水泥土防渗墙施工中经常会遇到土层中有障碍物的情况，轻则使钻机钻杆发生较大偏斜影响工程质量，重则使施工无法进行。

图1 中断处处理

采取的主要措施是①开挖较深的导浆沟，以清除障碍物。 ②2m以内在防渗墙体轴线上的障碍物则采取人工开挖探坑的方法清除，9标段最深曾开挖一处6m深的探坑以清除障碍物。③对防渗墙轴线上较深的、数量较大的障碍物在征得设计单位同意的情况下采用改变防渗墙轴线绕过障碍物的方法处理，但这种方法在堤顶宽度较窄处实施起来有一定的困难。

３、堤顶裂缝。成９标段的７+０９６.８—７+７５０堤段在防渗墙施工中堤顶沿防渗墙体两侧多处出现贯穿性裂缝，最长的一条长约２０m，缝宽为２-５０mm，且缝面在防渗墙施工过程中沿缝面有泛浆现象。经初步分析认为，堤顶裂缝主要是由于该堤段堤基原属大泡泉区，可能存在渗漏通道以及原堤身填筑土含砂量较高、填筑质量差所致。又经现场挖槽检查，发现裂缝自堤顶向下存在逐渐收缩趋势。针对以上情况，采取了如下措施，①适当提高浆液浓度和注浆量。②对愈合不良的裂缝灌入水泥土浆，反复多次，直至裂缝内被水泥土浆液完全充

填为止。

４、空洞处理。成９水泥土防渗墙施工中多次发现桩机提升时完全不翻浆或吸浆量大大超过正常，特别是在６+６６８.５—７+０２２.２５不足４００m的堤段上出现异常７处，包括１处迎水坡面堤脚处有浆液溢出，最大１单元墙水泥用料达到１９.７Ｔ，经分析认为是遇到了渗流通道或空洞。针对以上情况，采取了如下措施：①加大浆液浓度。②采用间歇复搅的方法处理，即在异常处每２h复搅一次，直至孔口出现翻浆现象为止。③查找溢浆点，发现后及时封堵，再采用间歇复搅法处理。

（四）施工质量的事后控制。

水泥土防渗墙工程属地下隐蔽工程，必须采用必要的方法和手段进行工程质量的事后控制。在成９标段中，工程师采取的主要方法有开挖外观检查，墙体取样实验检查，墙体注水检查，墙体钻孔深度检查。

（1）开挖外观检查。沿防渗墙轴线每200m范围内由工程师随机指定位置开挖探槽检查墙体外观质量，最大最小成墙厚度、桩体搭接长度和桩斜偏差，开挖时间为墙体施工28d后，开挖点设在防渗墙背水面，长度不小于2个单元墙体长度，深度为防渗墙体1/2深处，但最深处不超过6m。共开挖槽32处，深4—6m，对防渗墙做外观检查，均取得了成功。

（2）墙体取样试验检查。据有关资料，水泥土防渗墙不宜采用轻便触探法和钻孔取芯样进行物理力学性质试验。工程师采用在外观检测探槽下部水泥土防渗墙体上取样做水泥土强度、抗渗和渗透破坏比降室内试验的方法检测防渗墙的物理力学指标，共取样32组。取样后，对防渗墙体因取样造成的破坏处采用掺入1%膨胀剂的水泥拌制低标号水泥砂浆进行仔细修补，待砂浆达到一定强度

后再对探槽做回填处理。

（3）墙体注水试验。防渗墙体施工结束30d后，沿防渗墙轴线每500m范围内由工程师随机指定位置在防渗墙上做常水头注水试验以检查防渗墙体整体的抗渗能力。注水试验采用在桩体中心点上造孔（￠76mm），自上而下分段钻进，全孔综合注水的方式进行，其注水方法与流量稳定标准同高喷灌浆围井注水试验。

4、墙体深度检测。在没有大地雷达检查手段的情况下，工程师利用注水试验后的钻孔继续钻进至距设计防渗墙底部0.2m处，观察钻进情况和对孔内取出的芯样进行分析，以判断墙体的施工深度。

五、结语

成朱连圩成9标段水泥土防渗墙工程监理过程中采取的质量控制方法对保证水泥土防渗墙工程的质量起到了成功的作用。通过该工程的质量控制过程，获得了一些经验和建议，现提出供参考。

（1）目前的堤防工程有关规程中都没有对水泥土防渗墙工程的质量检测的内容、数量做出规定，也没有质量评定标准，质量控制中多采用适用于建筑工程中软土处理的规程规定，而其与水利堤防工程的质量要求有一定的差别。因此，尽快制定堤防工程水泥土防渗墙工程施工质量检测和评定标准是当务之急。

（2）水泥土防渗墙所在地层的地质情况是否符合设计要求，承建单位选用的设备和工艺是否适用于施工堤段的地质情况，是防渗墙工程质量能否满足设计要求的前提。因此，在象鄱阳湖区成朱联圩这种堤基工程地质条件较为复杂的情况下有必要增加先导孔的数量，并在对地层进行分类的同时增加必要的动力触探试验。

（3）工程后期施工质量控制中采用了SJC型水泥土搅拌桩浆量监测仪对水泥土防渗墙施工的深度、用浆量进行监测和记录，这对保证防渗墙质量，杜绝个别人偷工减料的不负责任的行为，减少人为误差都有十分显著的效果，在今后的水泥土防渗墙工程的质量控制中应加以推广使用。

（4）成9防渗墙工程中使用了3头、4头、5头水泥土防渗墙施工机械，其中3头桩机又采用了三序成墙和二序成墙两种施工工法。经综合比较，使用DZH-25型3头桩机采用三序法施工的水泥土防渗墙施工质量最令人满意。