多头小直径防渗墙方案

江苏科技大学（新校区）建设项目东固水库改建工程防渗墙搅拌桩

施 工 方 案

编 制： 审 核： 审 批：

江苏建筑工程集团有限公司

2016年2月26日

目录

一、工程概况 1.1 设计依据 1.2 土层分布 1.3 工作内容

二、设备选型及水泥用量 2.1 机械选型 2.2 档位选择 2.3 钻头直径计算 2.4水泥量计算 三、试桩及质量检测试验 3.1试桩目的 3.2 试桩要求

四、施工工艺及质量保证 4.1施工工艺流程 4.2 搭接方法 4.3 质量控制措施 4.4质量检测试验

五、施工进度计划及施工顺序 六、施工注意事项及常见问题 6.1施工注意事项 6.2常见事故处理

多头小直径防渗处理工程

一、工程概况

本工程位于丹徒区长香西路，工程的主要功能是防洪、灌溉等。水库加固后总库容116.54万M 3；工程规模属小（1）型，工程等别为Ⅳ等；水库枢纽包括土坝、溢洪道、涵洞，主要建筑物级别为4级，洪水设计标准为30年一遇，校核标准为500年一遇。 1.1、设计依据

1、镇江市镇防指[2014]32号《关于同意调整镇江市丹徒区高资镇东固水库控制运用方案的批复》

2、镇江市工程勘测设计研究院提供的《镇江市丹徒区东固水库工程改建工程设计报告》

3、《镇江市丹徒区东固水库工程改建工程设计报告的批复》

4、镇江市工程勘测设计研究院提供的《镇江市丹徒区东固水库工程地质勘察报告》 1.2、土层分布

工程地质自上而下分别为：

（1）素填土（坝身填土），C=27kpa，φ=8°，层厚极不均匀，平均层厚6.22m ； （2）粉质粘土，C=28kpa，φ=11°，平均层厚2.74m ； （3）碎石夹粉质粘土，勘探未钻穿该层； （4）基岩层，本层未钻穿 1.3、工作内容

大坝全线采用多头小直径水泥搅拌桩防渗墙加固方案，搅拌桩布置在坝顶偏上游侧，防渗墙顶高程50.3m ，防渗墙底须进入2号土层以内1m 或至基岩层，有效成墙厚度不小于0.22m （施工保障0.25m ）。

第一章 多头小直径防渗处理工程

一、设计要求

（1）固化剂主剂：本工程采用标号 42.5 级的普通硅酸盐水泥，水泥掺入量（占天然土重的百分比）为 ≥15% （以试桩为主）。

（2）水灰比：根据地质复勘报告反映的土层性质，土的孔隙率、孔洞裂隙情况、土层含水量初步确定水灰比为0.6～0.8；然后再根据现场施工情况修正。

（3）搭接：单根桩与桩之间搭接长度应不小于110mm ，随墙深增加而应增加搭接长度；相邻墙的施工间歇不超过24h 。

（4）墙体的垂直度：误差不大于1﹪H (H为设计墙深) 。 （5）桩位布置：允许误差不大于50mm 。 （6）墙深偏差：不大于200mm 。

（7）室内水泥土无侧限抗压强度不小于1200Kpa ，截渗墙现场取芯；无侧限抗压强度不小于600Kpa ，要求渗透系数达（1～5）E-6cm/s。

二、设备选型及水泥用量

2.1 机械选型

按照设计要求，本工程采用ZCJ-45(30)型多头小直径深层搅拌机，该机移动灵活，工效高，噪音低，成墙效果好；防渗设备独特的联锁器装置，避免了墙体桩位分离开叉的现象，适合本工程施工。

2.2 档位选择

施工中不同地层选用不同档位，根据以往施工经验，档位选择可参考下表:

2.3 钻头直径计算

多头搅钻头直径的选择，应以满足设计最小有效厚度为前提，在满足钻杆漂移的垂直偏差、轴线对中的允许偏差的同时，特别是要对轴线定位和机身调平进行严格控制，确保精度，以最大限度地减小钻头直径，节约成本，提高效益。

①为保证设计要求成墙有效厚度不小于220mm ，所以我方为保障有效厚度，以钻杆轴距（桩间中心间距）S=250mm，防渗墙最小有效墙厚为B=250mm。

②钻头直径计算D 为：

S ⎫⎛B ⎫a 、最小钻头直径：D 1=2× ⎪+ ⎪=

⎝2⎭⎝2⎭

2

2

(250)2+(250)2=353.55mm

b 、每班钻头翼片磨损：D 2≤10.00mm 。

c 、则钻头直径D=D1+D2 =353.44+10.00=363.55mm，选用360mm 。 d 、360mm 直径对应墙厚B=259mm。 2.4水泥量计算

（1）取钻头直径D=360mm，轴距S=250mm，墙厚B=259mm，每单元为4轴。

（2）每一单元实际施工长度L 1=2×D/2+3S=360+3×250=1110mm。 （3）搭接长度L 2 =2×（D/2-S/2）=D-S=110mm。 （4）每一单元每米成墙水泥用量（kg ）： ①每一单元成墙水平截面积

B ⎡⎤

⎢⎥22arcsin ⎢⎥

⎢2⎥

L π2πD B D ⎫2-⎛M =4⨯D -2⨯3⨯⎢⨯ -2⎪⎥=3481.72cm

⎢443602⎝22⎭⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦②水泥掺加量β为15%，土容重γ为1.8g/cm3，深度H 为100cm ，墙厚B 为259mm ，L 2=11.0cm。

③每一单元每米成墙水泥用量

G =

MH γβ

=94kg 1000

注：若不考虑磨损，取B=250mm，D=353.55mm,则每单元每米成墙水泥用量G=91.58kg。综合以上数据取实际水泥用量G=94kg。

三、试桩及质量检测试验

3.1试桩目的

1、确定灰浆经输浆管到达搅拌机喷浆口的时间。 2、确定搅拌下沉、提升速度和重复搅拌下沉、提升速度。 3、确定灰浆稠度（水灰比）。 4、根据不同水灰比确定技术参数。 5、确定工作压力。

6、确定针对本工程的施工质量检验标准评价依据。 7、检验施工设备及选定的施工工艺。 3.2 试桩要求

搅拌桩正式开工前须做试桩施工，为节省工时提高效率，试桩亦为成桩。本段落不小于2组试桩，以检验机具性能及施工工艺的各项技术参数。

拟选择本标段起始位置搅拌桩（）做试验桩，按照4种水灰比（0.75：1，0.7：1，0.65：1，0.6:1）各打1根桩，以确定最终的施工配合比。试验桩位置选择在干流河段，即工程起点桩号 处。

四、施工工艺及质量保证

4.1施工工艺流程

多头小直径深层水泥搅拌桩防渗墙施工工艺流程图和主要工序示意图。 （1）场地平整

首先进行施工场地平整，破除受影响的砼道路，清除地上及空中的障碍物；场地低洼处回填碾压。根据大致的防渗墙中心线位置，对将要施工的防渗墙段开挖导槽，导槽宽约0.6m ，深度控制在桩顶至少预留50cm 以上；在开挖导槽的过程中，遇到地下石块、树根、建筑垃圾等所能见到的障碍物须及时清除干净。

（2）测量放线定位

按照设计图纸，沿堤防轴线方面测量放线，确定防渗墙的中心轴线位置，在距离迎水面，道路边线50cm 处，布设控制桩，并用石灰在堤面上撒线。在平行于轴线的后侧，测量放样A 、B 二道移机控制基准线。

根据布设的控制桩和预设的防渗墙施工单元，在导槽内的防渗墙轴线上及A 、B 二道移机控制基准线上，沿施工顺序方向逐段测放单元桩位。

（3）设备就位调平

每次移动多头搅机械时，用平面几何的方法按照预测的桩位点进行就位操作（详见下页附图），就位后还须进行以下校对调平。

①轴线桩位：首先要校对机身的平面位置，确保钻头就位对中与孔位中心和防渗墙轴线一致，满足规范要求并尽量减小偏差。

②垂直度：用水平尺、吊锤校正机身平台的四角水平度和导向机架的垂直度，满足规范要求并尽量减小偏差，确保墙底搭接部分的有效厚度。

③施工深度：测量校对机身底架平台的高程，使其满足规范要求并尽量减少偏差，确保防渗墙的施工深度。

（4）制供水泥浆液

建立制供浆系统，严格按照设计确定的配合比拌制水泥浆，浆液在搅拌桶内应不断搅拌，以防水泥浆离析，每次搅拌时间不少于3min ；压浆前经加筛过滤后倒入集料斗中；搅拌桶和集料斗内根据容量划线标志，以此控制供浆量。预搅

（5）供浆下沉到底

启动机械电机，待钻头转速正常后，放松钢丝绳，使搅拌机沿导向架预搅拌土喷搅下沉，下沉速度可由电机的电流监测表控制，工作电流一般不应大于70A 。带适量浆液。

（6）喷浆搅拌提升

多头搅拌机下沉到达设计深度后，将搅拌机略提一点，开启灰浆泵输送水泥浆，并且边喷浆、边旋转提升，使浆液与土体充分拌合，同时严格按照试验确定的提升速度提升搅拌机到设计的桩顶孔口。

（7）重复喷搅下沉及复搅喷浆提升到顶

当第一次多头搅拌机喷浆提升至设计加固深度的顶面标高时，集料斗中的水泥浆应正好排空一半；再次将搅拌机边旋转、边下沉钻入土中至设计加固深度底部，集料斗中的水泥浆应正好排空；再次将搅拌机边旋转边提升出地面，使软土和水泥浆进一步搅拌均匀。

多头小直径深层搅拌水泥土防渗墙施工工艺流程图

多头小直径深层搅拌水泥土防渗墙主要工序示意图

机身移位轴线定位控制示意图

（8）钻头清洗检查

向集料斗中注入适量清水，开启灰浆泵，清洗全部管路中残存的水泥浆，直至基本干净，防止堵塞输浆管道；同时应将粘附在搅拌钻头上的软土泥团清洗干净。

（9）桩机移位

重复上述（3）～（8）步骤，将机械移位进行下一单元的防渗墙施工。 4.2 搭接方法

桩体间的搭接工艺是影响防渗功能的关键因素，本工程采用错位相切搭接与相割搭接的方法，施工简单、搭接可靠，不用增加任何施工设备和辅助工艺。

（1）基本单元的搭接方法

①按正常搭接厚度采用相割方法搭接（详见附图）。 ②基本单位尾首接头也可采用整桩全径套接方法搭接。 （2）避障或转弯的搭接方法

遇到地层深处块石无法挖除或有电杆、构筑物等不能拆迁等障碍物以及堤防需要转弯转角时，采取改变轴线的折线搭接方法（详见下页附图）。

（3）中断24小时以上的搭接方法

桩与桩的搭接间歇时间不应大于24h ，如因特殊原因超过上述时间，应对最后一根桩搭接处进行空钻留出榫头以待下一单元桩搭接；如间歇时间过长（如因故停电、机械故障、地质条件、材料供应、外部环境等）原桩基本凝固与后续桩无法搭接，为减小对原桩的扰动应在设计和监理工程师认可后，采取局部补桩或注浆措施处理。

（4）局部厚度不够的搭接方法 在该处轴线前或前后局部补桩，为减少对已凝固原桩的扰动，采用相切搭接；也可用注浆的方法加强。

（5）漏桩的搭接方法。 在轴线前侧（迎水区）增加防渗墙，其长度在漏桩范围两侧各增加一个单元；各增加的一个单元与原桩位采取相切搭接，也可注浆处理。

4.3 质量控制措施

（1）采用水准仪、经纬仪、平面几何等方法，进行桩机就位对中调平测量；在施工过程中并用水平尺、三连管等方法进行动态随时检测，以保证桩位中心轴线、钻杆垂直度、桩机底架高程的准确，不仅要满足规范要求，而且使偏差越小越好。

（2）防渗墙底部要超深100～200mm ，墙顶超过500mm 到顶。

（3）每班交接时都应检查钻头翼片的直径，其磨损量不得大于10mm ，否则应及时补焊接长至规定尺寸，以保证墙体的有效厚度。

（4）施工前应通过试验确定搅拌机械的灰浆泵输浆量，起吊设备提升速度等施工参数；并根据设计要求通过成桩试验，确定搅拌桩的配合比等各项参数和施工工艺。严格搅拌头上提下搅喷浆的速度；注浆泵出口压力保持在0.4～0.6MPa ，使输浆量与输浆速度与搅拌提升下搅的喷浆速度同步。

（5）搅拌头喷浆提升的速度和次数必须符合施工工艺的要求，应有专人记录搅拌头每次下沉深度和提升的时间。记录内容和项目要齐全真实，其中深度记录偏差不得大于50mm ，时间记录误差不得大于5s ，施工过程中发生的问题和处理情况，也要如实记录，以便汇总分析。

（6）水泥强度等级、水泥品种按设计要求，拟选用42.5级海螺牌水泥。按设计要求检查每根桩的水泥用量，允许每根桩的水泥用量在±25kg （半包水泥）范围内调整。

（7）搅拌机械预搅下沉时应使土体充分切削搅碎，以利于和水泥浆均匀搅拌；控制重复搅拌时的下沉和提升速度，以保证加固范围内每一深度均得到充分搅拌，应严格按试验设计确定的参数控制水泥浆的喷出量和搅拌提升速度，误差不得大于±10cm/min。

（8）当钻头下沉到设计深度时，停钻喷浆一段时间，一般为15～30s ，直至孔口返浆。然后启动主机反向旋转，使钻头上升，边搅拌边提升，保持孔口微微返浆。

（9）为保证桩端施工质量，当浆液达到出浆口后，应喷浆座底30s ，使浆液完全到达桩端。当喷浆口到达桩顶高程时，宜停止提升，搅拌数秒，以保证堤顶桩头的均匀密实。

（10）搅拌机提升过程中，由于钻头小，对土的作用力大，上部1.0m 左右涌土大，桩身上部更易出现空洞，为消除隐患，对墙顶上部1.0～1.5m 的墙体控制速度加强搅拌，防止成墙后出现蜂窝状结构缺陷。

（11）防渗墙应尽量连续施工，每单元的搭接时间不应大于8～10h ，如因特殊原因超过上述时间，应对最后一根桩先进行空钻留出榫头，以待下一单元搭接；如间歇时间太长（停电等），与第二单元无法正常搭接，应在监理工程师认可后，采取局部补桩或注浆措施处理。

（12）质量目标：

我公司承诺的质量目标为：优良。确保本工程的质量全部达到验收标准，一次验收合格率为100％，优良率为95％以上，最终质量评定等级为优良。 4.4质量检测试验

（1）墙位轴线、墙顶高程、墙深限位、钻杆垂直度、水灰比、水泥掺加量：以上各项在施工过程中须严加控制，原始记录详尽、完善、如实，发现问题及时纠正处理；每施工单元均如此操作。

（2）开挖检验：沿防渗墙轴线每1.5km 开挖一处，每处长5～10m ，深约2.5m ，检查防渗墙的轴线位置是否准确、外观墙面有无蜂窝孔洞、桩间搭接是否

完好、墙体厚度是否满足设计要求、整体性质是否良好。

（3）钻孔取芯：在监理工程师或代表在场的情况下，沿防渗墙轴线每300m 抽检一孔，并钻取芯样以检查水泥土的抗压强度和渗透系数；其中取60%的样品做抗压强度试验，40%的样品做渗透系数和允许破坏比降试验；钻孔取芯完成后，空孔采用水泥砂浆进行灌堵。

五、施工进度计划及施工顺序

本工程桩基础施工计划工期30天，计划进1台桩机，开工时间初定为 年月日；计划每天每台桩机完成350m 2；遇极端气候或其它不可抗力因素，工期顺延。

水泥土防渗墙施工顺序:按桩号顺序。

在施工过程中考虑到机械保养等因素影响，应注意合理安排时间，确保计划按时完成，力争缩短工期。

六、施工注意事项及常见问题

6.1施工注意事项

（1）制备好的浆液不得离析，泵送必须连续，不能停置时间过长，超过2h 的浆液不准使用。水泥浆要严格按设计试验配合比配置，要预先筛除水泥中的结块。拌制浆液的罐数、固化剂用量等应有专人记录。

（2）应注意储浆桶内浆液的均匀性和连续性，压浆阶段不允许发生断浆现象，喷浆搅拌时不允许出现输浆管道堵塞或爆裂的现象。

（3）水泥浆内不得有硬结块，以免吸入泵内损坏缸体，从而造成供浆中断，可在集料斗上部加细筛过滤。

（4）泵送水泥浆前，管路要保证湿润，以利输浆，并调试输浆管的畅通情况，防止中断供浆。

（5）输浆管路应清洗干净，严防水泥浆结块，每日完工后需彻底清洗一次。 （6）施工时因故停浆，必须立即通知操作台，此时宜将搅拌头下沉至停浆点以下0.5m ，待恢复供浆时再喷浆提升以防断桩。若停机超过3h ，为防止浆液硬结堵管，宜先拆卸输浆管路，排除灰浆，妥为清洗。

（7）搅拌机的入土切削和提升搅拌负荷太大及电机工作电流超过70A 时，

应减慢提升、降低速度或补给浆液。

（8）当地层有空洞裂隙等缺陷，喷浆压力衰减较大或孔口不返浆时，需通过停止提升、静压回灌或增大输浆泵的排量来解决。 6.2常见事故处理