广东省水利水电第三工程局有限公司 广东东莞 523710
摘要：通过工程实践，从施工角度介绍水泥土搅拌桩防渗墙和水下模袋砼组合施工在渠道加固改造工程中的应用，进行全过程分析总结。
关键词：水泥土搅拌桩 防渗墙 模袋砼 渠道
Abstract：Through the engineering practice, the paper introduces the application of cement soil mixing pile cutoff wall and underwater model bag concrete combination construction in the channel reinforcement and reconstruction project, and carries out the whole process analysis summary.
Keywords：Cement soil mixing pile Cut-off Wall Mold bag concrete channel
一、工程概况
青年运河灌区工程运行至今已近50年，老化失修严重，亟待加固改造。纳入改造的主河8+797～16+061段，整治长7.264km，该段渠道除灌溉外，还承担向县市区生活及工业用水供水任务，必须不间断供水。原初步设计的渠道内砼面板衬砌，采用钢板桩围堰进行导流、基坑内干地施工。但由于该段渠道个别渠段水深较深施工困难，个别渠段河床有乱石或为风化岩基，钢板桩围堰难以自稳或无法打入河床，从而无法采用砼衬砌防渗，故针对该段渠道结合水下施工条件提出新的加固改造方案。
通过渠道地质情况分析，8+947~9+255、14+000~14+240、14+890~15+600三段渠道基础未见透水层，因此渠道的防渗可以通过堤身设置水泥土搅拌桩防渗墙的方式解决，而渠道内坡由于常年通水，水位变动区基本上都有内坡塌滑的情况，为保护内坡，采用可水下施工的模袋砼护坡措施。加固改造方法标准断面图见图1。
二、施工方案
1、水泥土搅拌桩防渗墙施工
（1）方案说明。防渗墙方案是沿堤顶中心线布设一排直径为500mm的搅拌桩，桩间距为400mm，搭接后形成的防渗墙最薄处为300mm。桩长根据堤高有5.5m和10m长两种，根据堤身填土材料的渗透系数和堤基土的地层情况，桩头打入堤段天然地面高程以下2m。该方案具有投资小，施工方法成熟的优点。出于设备摆放的需要，施工平台宽度需要确保在5.5m以上。
（2）施工工艺流程与参数控制
在防渗墙施工中，参考以往经验，施工工艺设为“四搅三喷”，其工艺流程见图2，具体施工环节与要点包括：
图2 水泥土搅拌桩防渗墙施工工艺流程图
（a-桩机就位，b-钻进，c-提升搅拌、喷浆，d-钻进搅拌、喷浆，e-重复提升搅拌、喷浆，f-成桩完毕）
1）施工准备。场地平整后，测量员放出防渗墙轴线，安排0.6m3挖掘机开挖出50cm宽×50cm深的导向槽。
2）试桩。通过试验配合比参数确定搅拌桩试桩施工参数：水泥土的重量、相对密实度、无侧限抗压强度、钻机转速、喷浆压力、输浆量、提升速度等施工数据，并编制试桩总结报告，指导工程桩施工。
3）桩机就位。将DJB-14D型深层搅拌桩机及配套设备运到施工渠段，并将其组装牢固，搅拌机定位对中，保持桩机水平，钻机主轴垂直误差不大于1%。桩位偏差不大于5cm。
制备水泥浆：施工前在水泥浆罐的罐壁上标示出用水面和水泥浆面的准确位置以确保水泥浆配合比。标定搅拌机械（容量为200L）的灰浆泵（UBJ2型）输浆量、灰浆经输浆管送达搅拌机喷浆口的时间和钻杆提升速度等施工参数。
导向杆标定：在钻机导向杆上采用红漆标识每米刻度，确保桩长得到有效控制。
4）钻进施工控制。在搅拌机安装好之后，开机启动，使钻头正向旋转，进行钻进作业。在此过程中，为避免出现钻头上喷射口被堵塞的情况，需要适当喷浆,提高钻进效率；同时，可适当减小负载扭矩，确保钻进过程的顺利。
5）提升搅拌、喷浆施工控制。钻进喷浆成桩至设计桩长后，原地喷浆30s，再反转匀速提升，并且边喷浆、边旋转，严格按照试桩确定的提升速度提升搅拌机，直到达到预定停浆标高（高于设计桩顶500mm）为止。
6）二次钻进搅拌、喷浆施工。在钻机提升至预定停浆标高后，为使土体和水泥浆搅拌均匀，再次搅拌下沉并喷浆。
7）重复提升搅拌、喷浆施工。按照操作步骤C，重复提升搅拌、喷浆施工的过程。
8）成桩完毕。当钻头提升至高出设计桩顶500mm时，停止喷浆，将钻头提出地面；至此制桩完成，开动注浆泵，清洗管路中残存的水泥浆或移机至另一桩位施工。
（3）控制要点。在施工全过程中，需要加强对施工工艺参数的控制。本工程参数控制要点如表1所示。
（4）质量检测。本工程中搅拌桩的主要功能是防渗，因此桩身检测主要考虑桩身质量的检测和墙体防渗检测。桩身质量检测采用开挖验槽和轻型动力触探试验两个方法，分别选取5%的桩和1%的桩进行检测。防渗墙完工后应进行防渗检测，检测方法为在防渗墙的一侧加厚一单元墙，在两墙中心钻孔，然后注水试验，观测水位变化，测出渗透系数。防渗墙的渗透系数需小于1.0×10-6cm/s。
2、水下模袋砼施工
（1）方案说明。本次选用充填厚150mm的模袋砼。为满足抗滑安全要求，模袋在河底平段铺设在深度为1m的埋固沟中，铺设长度为4m，沟中抛投块石埋固。选用模袋幅宽4m，沿渠道横断面方向铺设，模袋每4m设200mm搭接面，搭接处铺设500mm宽复合土工膜。模袋岸顶嵌入1m深的凹槽内进行嵌固，以回填土进行压顶。
（2）施工流程：渠道内外边坡修整→浮箱定位→模袋布铺设→排头固定→充灌混凝土→抛石埋固→清理现场。
1）边坡修整。水泥土搅拌桩防渗墙施工完成后，水下模袋砼施工前，先进行渠道内外边坡的修整。外坡分层填筑压实培厚，内坡则需要进行边坡处理及埋固沟开挖。铺模袋前应按设计坡度对水面以上边坡修整，确保坡面平顺。水下边坡处理则相对困难，对淘空坡脚应先抛投块石填充，然后在坡面上铺碎石找平，确保大致平顺。埋固沟开挖需要用挖泥船在坡脚水下开挖，控制不平整度在30cm以内，开挖弃渣至渣场。埋固沟深1.0m，宽4m。质量控制通过安排专业潜水员下水检查。
2）浮码头定位。采用简易码头2个，模袋砼施工前，先将浮码头定位。
3）模袋布铺设。铺设前，要按施工编号进行详细检查，看有无孔洞，缺经、缺纬、蛛网、跳花等缺陷。铺设时，先在渠顶上固定模袋，潜水员水下铺设、定位模袋端部，将整个模袋布铺平拉展，预留灌口以便灌注砼。
4）排头固定。在渠顶平台上的锚固槽内，将Φ100钢管穿入模袋排头穿管布中，采用4根Φ79钢管制成的管桩打入沟槽底部将排头固定。施工时要确保已施工的模袋砼不得下滑移动，待该幅模袋灌铺结束后现行拔除，用作下次周转。
5）充灌混凝土。砼采用商品砼，配合比根据砼标号、原材料特性及砼和易性等要求，通过试验确定。成品砼由10m3砼搅拌运输车运至工作面，采用HBT30A型砼输送泵，充灌管路向模袋内充灌砼。充灌过程中随时用探针检查厚度是否达到设计要求，并及时进行调整。模袋布自下而上从两侧向中间进行充灌，充灌饱满后，暂停10min，待模袋填料中水分、空气析出后，再稍充些填料，这样就能充填饱满。充灌地点配备适当数量的人员观察灌注情况，对灌注困难的部位可采取踩踏的方法使其充满。
6）抛石埋固。考虑到施工效率，用大块石填满水下埋固沟，本工程主要采用岸边反铲挖掘机抛石方法，水下探查成果。
7）现场清理。一个施工单元完成后，把砼输送管道等器具转移到下个单元，把本单元现场清理干净。
（3）质量控制要点
1）模袋砼护坡的坡比应符合设计要求，修坡后，坡比允许偏差±5%；坡顶和坡底标高应符合设计高程，允许偏差±5cm。
2）模袋宜采用锦纶、维纶或丙纶制作，其技术性能指标应符合《土工合成材料长丝机织土工布》（GB/T17640-98）标准。
3）铺展模袋时，应边铺边压砂袋，对于受风影响较大的坡面，砂袋宜用绳索连接成串，间距一般为1~2m。
4）模袋砼的配合比需按设计强度配制，其水灰比不大于0.55。选用碎石最大粒径一般为20mm，坍落度宜为18~20cm。拌和物性能和原材料应符合泵送砼相关规范要求。
5）模袋砼泵送距离不宜超过50m，充灌速度宜控制在10~15m3/h以内，混凝土泵的出口压力以0.2~0.3MPa为宜。充灌砼时要把握好充灌速度，做到砼搅拌、泵送、充灌作业一气呵成。模袋砼充灌找平时，在初凝前可采用人工踩平。
6）模袋砼充灌后应用探针测量厚度，其平均值应符合设计要求，允许偏差-5%~+8%。
7）模袋砼应在充灌口在监理见证下取样，每班或100m3 混凝土取1组试样，强度应达设计要求。
三、结语
水利土搅拌桩防渗墙方案具有投资小，施工方法成熟的优点，而模袋砼的方案不仅进度快，减少施工干扰，而且降低工程成本，具有表面整齐美观，整体性好，抗冲能力强，防护效果好等优点，它们的组合施工在本工程的应用，取得了良好的效果，使工程得以顺利完成，值得类似工程施工借鉴。
参考文献：
［1］冯理文，彭勇.水泥搅拌桩施工方案浅议［J］.青海科技，2007,（3）：71.
［2］曹庆涛.水下模袋混凝土护坡施工工艺探讨［J］.水利科技，2014,（12）：109～113.
［3］梁宗旭.浅析水泥搅拌桩的施工质量检测［J］.甘肃科技纵横，2010，39（1）：155-156
论文作者:张振军
论文发表刊物:《基层建设》2016年9期
论文发表时间:2016/8/1
标签：防渗墙论文; 水下论文; 渠道论文; 水泥浆论文; 水泥论文; 工程论文; 钻机论文; 《基层建设》2016年9期论文;