深层搅拌防渗墙.doc

（一）主要施工机械设备
1、岩芯钻机
选择岩芯钻机用于先导孔的施工、防渗墙体质量的取芯检查等。先导孔施工在搅拌桩施工准备期间进行，防渗墙正式开工前基本结束。
2、深搅设备
采用BJS—15B型三头深搅桩机，以期大幅度提高成墙效率。
3、高喷设备
BWT100/30型高压注浆泵及XP-30型旋喷钻机，作为备用工法（高压旋喷），以备特殊工段及墙体接头施工之用。
4、电源配置
施工用电以自备电源为主，各深层搅拌桩机的动力配置采用一机一源（发电机组）方案，同时还备有一定数量的备用发电机，以备各桩机临时应急之用。
5、施工设备计划表
本工程拟投入深层搅拌机13台套，岩芯钻机6台套，高喷设备1台套(详见下表)。

主 要 施 工 设 备 计 划 表
设备
名称
型 号
及规格
数量
制造年份生产国
自有或
租赁
新或旧设备
设备价值
(万元/台)
额定
功率
生产
能力
运到工
地日期
现在
何地
原值
现值
岩芯钻机
DPP-100
1
北京96-98
自有
半新
20

80kW
100m
2月9日
现场
岩芯钻机
XY-1
3
北京95-97
自有
半新
8

30kW
100m
2月17日前
现场
深搅桩机
PH-5C
7
武汉97-99
自有
新、半新
30

90kW
18m
2月18日前
现场
深搅桩机
PH-5C
3
武汉97-99
自有
新、半新
30

90kW
18m
2月25日前
郑州
深搅桩机
BJS-15B
2
蚌埠97-99
自有
新、半新
35

100
kW
15m
2月16日前
现场
深搅桩机
BJS-15B
1
蚌埠2000
自有
新
35

100
kW
15m
2月22日前
蚌埠
高压旋喷钻机
XP-30
1
廊坊
99
自有
新
4

7.5
kW
30m
3月10日前
郑州
灰浆泵
2SNS
5
武汉
89-98
自有
半新
1.5

7.5
kW
150L
2月8日前
郑州
灰浆泵
BW-150/2
8
衡阳
95-99
自有
半新
2

75kW
200L
2月8日前
河南
高压注浆泵
BWT- 100/30
1
衡阳
2000
自有
新
15

55kW
120L30 MPa
3月10日前
郑州
灰浆 搅拌机
PM2-2
12
北京
95-99
自有
半新
1

10kW
0.5 m3
2月8日前
河南
灰浆搅拌机
PM2-1
10
北京
95-99
自有
半新
0.6

5kW
0.3 m3
2月8日前
河南
发电机
100 kW
9
郑州97-99
自有
半新
5

2月8日前
河南
发电机
200 kW
5
郑州96-98
自有
半新
6.5

2月8日前
河南
油罐车
4000L
1
郑州98
自有
半新
20

2月6日前
郑州
潜水泵
20m3
20
衡阳
97-99
自有
半新
0.5

2月10日前
河南
排浆泵
2PN
5
河南
88-98
自有
半新
0.3

2月10日前
河南
电焊机
50kVA
15
衡阳
97-99
自有
半新
0.5

2月10日前
河南
（二）深层搅拌桩施工方法
1、深层搅拌防渗墙施工工艺概述
深层搅拌防渗墙是以水泥作固化剂，通过深层搅拌桩机主动钻杆、钻头输入水泥浆液，同时钻头叶片将地基软土与水泥浆强制拌和，水泥与软土产生物理、化学反应，使软土与水泥固化，达到一定强度和稳定性，形成有较好防渗性能的水泥土地基，并通过桩间套接形成地下连续防渗墙。
2、深层搅拌桩机主要技术参数
根据本工程特点，结合本标段地层情况和防渗加固深度要求，拟选用PH系列及BJS系列深层搅拌钻机，其主要技术参数见表7-1。
深层搅拌桩钻机技术参数一览表
类型
项目
单位
PH-5D（单头）
BJS-15B（三头）
加固深度
m
18
15
成桩直径
m
0.3～1.0
3×（0.20～0.35）
钻机转速
正
r/min
7,12,21,34,52
20,34,60,95
反
r/min
8,14,25,40,62
最大扭矩
kN.m
55
39×2
提
升
速
度
正
m/min
慢档0.116,0.197,
0.347,0.552,0.850
0.32,0.6,0.9,1.55
快档0.201,0.347,
0.611,0.972,1.497
反
m/min
慢档0.137,0.232,
0.408,0.65,1
快档0.241,0.408,
0.719,1.144,1.761
钻杆规格
mm
□125×125
3×□125×125
主电机功率
kW
45
55
油泵电机功率
kW
5
11
单步行程
m
纵向1.2，横向0.5
纵向1.35，横向0.5
3、防渗墙设计技术指标：
1）、单轴抗压强度：R28＞1.0MPa；
2）、渗透系数：K＜i×10-6cm/s（1≤i＜3）；
3）、允许渗透比降：J＞50；
4）、水泥掺入比：15%；
5）、墙体厚度：200mm。
4、施工工艺参数及浆液配比试验
由于深层搅拌工艺参数及地层岩性等因素对成墙质量影响较大，故要针对不同的地层采用不同的工艺参数和浆液配比，如搅拌轴转速、提升及下沉速度、注浆量、水灰比、复搅速度等。要在场地轴线外选择有代表性的地段进行成墙试验，并对试验墙体进行开挖、取芯检查及抗压、抗渗等试验。检查内容包括桩间搭接是否牢固可靠，搅拌是否均匀，墙面是否平整等。通过上述检测，确定合理可靠的工艺技术参数及浆液配比，报监理批准后实施。
1 ）配制浆液的原则
深层搅拌施工浆液的配比，直接关系到固结土层的强度和工程防渗效果，因此，浆液配比试验要遵循以下原则：
（1）、浆液在注浆过程中能保持较好的流动性，便于增大浆液在搅拌土层中的扩散范围，并在注浆管路中保持畅通，避免堵塞管路形成事故。
（2）浆液在土层中凝结的初始期，要具有一定的强度和粘结力，不易被地下水冲蚀。
（3）浆液要具有良好的稳定性，以免过早的产生沉淀，影响浆液的灌注。
2）试验工艺技术参数
根据本标段地层条件及墙体设计技术指标，制定的试验工艺技术参数见表7-2。
试 验 工 艺 技 术 参 数 一 览 表 表7-2
水灰比
浆液比重
喷浆钻进
喷浆提升
复搅钻进
复搅提升
W：c

m/min
m/min
m/min
m/min
0.6：1
1.72
0.85
0.972
0.85
0.972
0.8：1
1.61
1：1
1.51
3） 试验成墙参数
采用PH-5F型三头和PH-5D型单头深层搅拌桩机作成墙试验。
（1）钻进速度：0.85m/min，提升速度：0.972m/min；
（2）浆液水灰比：0.6:1，0.8:1，1:1三种；
（3）泵压：0.5～0.8MPa；
（4）注入水泥浆量：20～32L/m单桩；
（5） 三头桩机工法：二次成墙，钻头直径 350mm，轴距450mm，桩间搭接125mm，理论成墙厚度268mm。
（6）单头桩机工法：一次一桩连续成墙，钻头直径450mm，桩间距380mm，桩间搭接70mm，理论成墙厚度241mm。

380
第二序施工桩
Φ450
125
450
Φ350
70
225
268
241

第一序施工桩
第二序施工桩
第一序施工桩

三头钻机施工图 单头钻机施工图
5、施工工艺流程
深层搅拌桩机在防渗墙轴线上就位，调平，通过主机上的动力传动装置，带动主机上的钻杆转动，并以一定的推动力使钻头向土层推进，达到设计深度，然后提升搅拌至孔口，在上述下沉提升过程中，通过水泥浆泵将水泥浆由高压输送管输进钻杆，经钻头喷入土体内，在下沉和提升的同时，水泥浆和土体充分拌合，进行必要的复搅后桩机沿轴线纵移就位，调平、多次重复上述过程，从而将搅拌桩套接成一道防渗墙，在此过程中三头桩机一次成桩三根，二头桩机一次成桩二根，单头桩机一次成桩一根，均称为一序，然后桩机沿轴线向前移动进行下一序墙体施工。
6、施工作业
1）、制浆：采用425# 普通硅酸盐水泥，按试验确定的最优水灰比拌制水泥浆。用浆泵把配制好的水泥浆输送到储浆罐，记录浆面高度计算水泥浆量。
2）、桩机就位并调平，桩机就位包括轴线上、下游方向，对应误差控制在±10mm，在调平的过程中，使用水平尺检测机座的水平度，采用桩机机架正面和侧面的双向锤球（垂线长度不小于10m）,校正桩机机架的垂直度，保证垂直度偏差不大于5‰，三头桩机还要观察三个连通液压管的液面是否在同一水平面上。
3）、搅拌下沉的同时开启浆泵送浆至设计深度，喷浆记录仪自动打印记录，搅拌提升的同时输入浆液至孔口，以孔口微微翻浆使土层尽可能吃浆，作为供浆控制标准，单头桩机再带浆进行一次上下复搅(至墙底)，三头桩机不带浆复搅3m，完成一序桩施工。
4）、油压调距、沿轴线向前移动，三头桩机移动 225mm，单头桩机移动380mm，对准标定的桩位，调平，重复上述过程，完成下一序桩的施工。
5）、重复上述过程，完成一个单元墙的施工。三头桩机沿墙轴线移动1350mm后，进行下个单元的施工，对准桩位，重复上述过程。以此类推，连续成墙。
6）、桩头浮浆处理，随钻进行，要在墙体初凝后按设计标高清除。
图7-3 深搅墙施工工艺流程图
高 速 搅 拌
上 灰

加 水
水 泵

设备安装调试
注浆泵（注浆）
储浆筒（搅拌）

设
备
清
洗
桩
机
就
位

调

平
复
搅
提
升
复
搅
下
沉
搅
拌
提
升
搅
拌
下
沉

7、施工质量控制
1）、对于深层搅拌工法，合理的确定水灰比对成桩质量尤为关键，通过试验和施工中的不断总结，根据机型和地层土体的不同可在0.6～1.0之间调整水灰比。实践证明，在保证孔口少量翻浆和水泥掺入比的前提下，只有合适的水灰比,才能保证水泥土搅拌的均匀性和成桩质量。
2）、钻进、提升及复搅的速度均要控制在0.8～1.0m/min之间，施工实践证明，只有控制好钻进和提升速度，同时又根据机型、土体等情况，控制好输浆量、浆液比重、掺入比等关键环节，才能确保成桩质量。
3）、施工中使用的水泥要经过试验，检验合格后方能使用。水泥浆液要按试验确定的配合比拌制，搅拌好的浆液不得离析。浆液应经筛过滤后进入输浆泵，以免损坏泵体，泵送浆液必须连续，一旦因故停泵，立即通知操作工，做好记录，防止断桩。
4）、为了保证墙体厚度，钻头直径要不小于设计桩径，桩间距应不大于理论计算值。
5）、供电、供水必须连续。一旦中断，应将钻头下沉至停供点以下0.5m，待恢复供应时再喷搅提升。因故停机超过半小时时，应对泵体和输浆管路进行妥善清洗。
6）、当浆液到达设计桩底后，应在桩底喷浆30秒，使浆液完全到达桩端。
7）、当喷浆口提升到设计桩顶时，应停止提升，搅拌30秒，以保证桩头均匀密实。
8）、搅拌喷浆提升速度和次数必须符合施工工艺要求，使喷浆量和提升速度相配，保证墙体的均匀性，根据先导孔提供的资料，对特殊地段和堤身质量较差地段适当加大喷浆量和放慢提升速度。详细记录钻机每米下沉和提升时间。深度记录误差不大于100mm，时间记录误差不大于5s。
9）、桩与桩的搭接间歇时间不大于24h，如特殊原因超过上述时间，则应和前一根桩进行对接，待水泥土墙具有一定强度后，在接头处采用套钻注浆或高压注浆方案进行连接处理（详见7.10款）。
8、施工过程中特殊情况的处理
1） 钻进困难
在遇到较密实地层，钻进困难时，可采取以下措施：一是将浆液调稀一级，穿过该层后再恢复原水灰比。二是改进钻头的形式，对于十字钻头，可在叶片上补焊锯齿钉，以增加对地层的切削能力；或者将十字钻头换成螺旋钻头。
2） 障碍物处理
如遇无法拆除的过堤障碍物，如高压线、重要通讯线、桥梁、涵闸等，或堤身内有块石、管道、麻袋等，深搅桩机无法施工时，可在施工安全区范围内，采用高压旋喷工法施工。依现场条件，计划对575+500处的通讯线、574+300和573+750处的高压线堤段采用高喷工法处理（高喷施工方案另报）。
3） 输浆管堵塞事故
该事故的发生，一是因为发电机故障而产生较长时间的停电；二是因水泥浆使用不当而造成。前者要求配备备用小型发电机组（20kw），避免注浆泵因停电而使输浆管堵塞。后者则要求拌制好的水泥浆一定要经过筛后方可使用。一旦堵管，要及时处理，不能影响继续施工。
9、墙体接头处理措施
深层搅拌防渗墙工艺是由单桩套接成墙，故需连续施工，按设计要求，因故停工和二台桩机施工部位之间的搭接超过24h后，由于前桩已初凝，则无法连接。需进行接头处理，确保墙体连续完整，形成一道防渗墙。在施工中一般采取下列两种处理措施较适宜。
1） 钻孔注浆处理
在接头处套打三个φ130mm的钻孔，孔深同该段墙深，在钻孔中灌入水泥砂浆密封（如下图）。

搅拌桩
注浆孔130mm
防渗墙轴线

2 ）单管旋喷处理
在接头处采用单管高压旋喷处理（如下图）。
旋喷桩

深搅桩
防渗墙轴线

10、质量检验
质量检验按照设计图纸文件及监理单位要求，对施工作业全过程及搅拌桩质量进行检验。
1） 施工过程的原始记录及原材料试验资料经监理单位认可鉴字验收，包括桩位、桩顶、桩底标高，桩身垂直度，桩身水泥掺入比，搅拌头上提喷浆速度，浆液水灰比等单桩施工作业全过程。
2） 防渗墙体质量检测
（1）、钻探取芯检查
墙体施工完28天后进行钻探取芯检查，沿轴线每300m抽检1孔，共19个孔，要求全孔取芯，并将岩芯装入岩芯箱内进行拍照或录像。每孔取2组试样进行室内物理力学试验，测试墙体的抗压强度、弹性模量、渗透系数、允许渗透比降。取样部位为钻孔的中部和底部。取芯孔施工完毕并验收后，采用水泥砂浆封填密实。
（2）开挖检查与固井试验
沿防渗墙轴线每500m开挖一处3～5m长，深2.5～4m的检查段，共11处，主要检查墙体外观质量，看是否有蜂窝、孔洞；桩与桩之间的搭接、墙厚是否满足设计要求及防渗墙体的完整性、搅拌均匀性等。开挖部位作围井注水试验，按监理单位要求检测渗透系数。
11、墙顶粘土回填
防渗墙施工完毕，单元工程验收后，对墙顶施工槽体采用粘土回填，并用蛙式夯实机进行分层夯实，要求粘土回填夯实的标准是：回填粘土的压实度不小于0.92。