广西来宾市兴宾区石牙乡莲花水管所 530000
摘要：下文根据某水库工程建设中用于水泥搅拌桩加固中的应用进行详细的的论述，供同行参考。
关键词：水泥土搅拌桩；加固应用；质量控制；渗水原因；
一、工程概况
某中型水库，工程于10月动工兴建， 12月竣工，大坝为均质土坝，坝长850m，最大坝高7.54m，总集水面积1600km2，其中区间集水面积90 km2，总库容2814×104m3，调洪库容1877×104m3，兴利库容1400×104m3，校核洪水位50.14m，设计洪水位49.10m。该水库是以防洪、灌溉效益为主，兼顾水产养殖的综合利用工程，保护面积123 km2，保护人口5.7万人，保护耕地12.5万亩，同时保护下游重要交通干线陇海铁路、310国道及101省道的安全。
20日，水库水位到达48.30m时，大坝右段400m下游坝脚处发生大范围渗漏，部分坝段发生管涌，造成下游坝坡大面积滑塌或跌窝；左坝肩附近约70m（0+750～0+820）下游坝脚处发生散浸渗漏。由于该水库是在“三边”历史背景下兴建的，受当时建设环境及资金等客观条件的影响，存在的主要问题是施工时未对水库坝基进行防渗处理，清基不彻底，坝身填筑质量差。
二、渗水原因分析
1.坝址地质条件差，透水性较强
根据钻探揭露的地层，库区及坝址区主要为第四系全新统（Q4）的泛积、冲洪积层，局部为上更新统（Q3）的泛积、冲洪积层，地层渗透性大多为中等透水性，是引起大坝渗漏险情的主要原因。
2.清基不彻底，坝身填筑质量差
根据地质勘探结论，清基不满足现行规范要求，导致水库蓄水后大坝坝脚渗水比较严重，其中桩号0+390～0+410附近曾出现跌窝险情。现场抽检33组土样，实验得出的压实指标结果为：坝身填土的压实度为0.79～1.0（击实实验得出的最大干密度为1.65g/cm3），合格样本数为5个，压实度合格率仅为15.2％，大坝填筑质量很差。
3.填筑土料不合格，渗透性大
大坝坝身为素填土，土质以轻砂壤土、轻粉质砂壤土和极细砂为主，局部夹有一定的粉砂土，坝身填土松散，密实性差，室内实验渗透系数平均值为4.64×10-4cm/sec,野外钻孔注水试验平均值为9.84×10-4cm/sec，不满足《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）强制条款的要求，即均质坝渗透系数不大于1×10-4cm/sec。
三、大坝除险加固方案设计
通过渗水原因分析，经多方案经济、技术比较后，设计选定采用多头小直径水泥土搅拌桩防渗墙作为大坝除险加固处理方案。防渗墙自桩号0+010～0+860段在坝外肩沿轴线方向布置，在桩号0+010处与泄洪闸防渗体系相连，有效墙厚为0.20m，防渗墙深15.5m，渗透系数：[K]≤1×10-6cm/sec，抗压强度≥1MPa。
四、施工工艺
根据工程地质情况和现场施工条件等经综合比较后，确定采用GZB-600型深层双轴搅拌机，通过二搅二喷成墙法成墙，其施工工艺流程为：
搅拌机定位→预搅下沉→制配水泥浆→喷浆搅拌、提升→重复搅拌下沉→喷浆搅拌、提升至孔口→关闭搅拌机、清洗→移至下一根桩。五、施工方法及质量控制
1.施工方法
（1）施工前检查：应检查机械、电气设备、仪表仪器及机具的完好性；清理施工范围内的障碍物，查明地下有无大块石、树根等，确保安全施工。
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（2）桩位放样：应根据搅拌机叶片直径和轴距计算出桩位，逐个测放，孔位偏差控制不得大于±3cm。
（3）设备就位：设备就位必须平整、稳固、垂直，确保施工中不产生孔斜，施工中通过用两根3m垂线垂吊分别控制钻塔的前后、左右垂直度。
（4）水泥浆制备：根据地质报告反映的土层性质、土的孔隙率、土层含水量及室内实验数据，经现场成墙实验确定防渗墙施工采用的水灰比为1.5∶1，水泥掺入量为15%。
（5）喷浆搅拌：搅拌机准确定位后，启动搅拌机电机，放松起重机钢丝绳，使搅拌机预搅下沉至设计深度后,开启灰浆泵，使水泥浆连续喷入地层中，边喷浆边旋转提升至设计桩顶高程0.5m以上，完成第一次搅拌，再次重复完成第二次搅拌，即完成一根桩。
（6）移位：通过搅拌机移位来控制墙体搭接，每次移位的距离需根据桩径和墙厚通过理论计算得出，以满足桩与桩之间的搭接厚度。
2.质量控制
（1）搅拌机工作平台应整平垫实，保证机体操作时稳定、不倾斜，在施工前必须用经纬仪校正机身的水平和塔架的垂直，使塔架垂直偏差小于0.3％。
（2）所用水泥品种和质量必须符合设计及规范要求。施工时要设专人负责浆液配比，严格控制浆液质量，定时检查、维护制浆泵送系统，保证施工时连续供浆。施工过程中应详细记录深度、水灰比、水泥掺入比、喷浆时间、喷浆量。
（3）严格按成墙实验确定的水灰比进行制浆，不得随意调整水灰比；备的浆液不得离析或停置时间过长，若停置时间超过1h，不得使用。
（4）泵送水泥浆前，管路应保持干净、湿润，以利输送浆液。泵送浆液必须连续，若因停电或设备故障等原因不能连续作业，为防止断桩和缺浆，应将搅拌头下沉到停浆点0.5m以下，待恢复供浆后再喷浆搅拌。
（5）严格控制预搅下沉及提升速度，以0.6～0.8m/min为宜，并在施工中根据地层情况随时调整，使土体和水泥浆能充分拌和均匀。
（6）做好搅拌深度标记，桩底喷浆停留时间不少于30s，确保桩深超过设计墙底高程；当钻机提升至设计桩顶高程0.5m以上，停止提升，继续喷浆搅拌30s，以保证桩头均匀密实。
（7）单元墙之间搭接，要求相邻桩之间的施工间隔时间不得超过24h，如超过24h，则应对前一单元的最后一根桩先进行空钻留出榫头，以待搭接。如因特殊情况（如停电等）没有留榫头，应在设计和监理单位认可后，采取补桩或注浆措施进行处理。
（8）施工后，应对墙体区域进行适时保护，防止重型机械过于靠近，扰动墙体。
六、防渗效果分析
施工后的水库大坝防渗墙，经淮河流域水工程质量检测中心检测，质量合格。
1.电反射系数法检测
电反射系数K=-0.2～-0.4，等值线反应平缓，没有产生封闭圈异常，防渗墙连续性较好。
2.双排列电位电极系测深法（电位测深）
在防渗墙上进行检测，防渗墙实测深度为15.5m～15.6m，满足设计要求。
3.钻探取芯法和注水实验检测
在防渗墙的成墙实验区和正常区布置3个检测钻孔，测得防渗墙的抗压强度为1.35～2.38MPa，注水实验结果：渗透系数为1.05×10-9～1.06×10-9cm/s（实验区）和9.7×10-10cm/（s正常区），证明防渗墙的抗压强度和渗透系数符合设计要求。
水库下游附近的两个坑塘在大坝除险加固前长年蓄满水，现已基本干枯，进一步证明水泥土搅拌桩防渗墙防渗效果较好。该处理方法具有工效高、成本低、汛期不影响施工等特点，具有较好的经济效益和推广使用价值。
论文作者:黄秋波
论文发表刊物:《基层建设》2016年6期
论文发表时间:2016/7/11
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