1、论水泥土搅拌桩防渗技术在堤防中的应用【摘要】水泥土搅拌桩防渗技术是近几年发展起来的一项兼具经济实用、高承载力、防渗效果良好的一种堤坝防渗技术。本文通过对水泥土搅拌桩防渗技术的研究，试探讨水泥土搅拌桩防渗技术的原理、设计要点及施工流程，为今后的堤防工程设计及施工提供良好的借鉴。 【关键词】水泥土搅拌桩防渗技术；堤坝；设计要点；施工流程 中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号： 一、前言 水泥土搅拌桩防渗技术是指利用目前市场上的水泥作为防渗墙面的固化剂，通过特别改制的多头小孔径搅拌机进行深层搅拌的施工工艺。该工艺在堤基深处直接将天然土和固化剂在预先设好的配比条件下进行强化搅拌，产生一系列反
2、应，使水泥浆和粘土加固硬结，令其具有良好的稳定性、整体性及较强抗压、较高承载等特性1。 目前我国对堤坝防渗处理工作有多种方法，高喷、射水法造砼防渗墙等都有很好的防渗效果，但其施工成本高，仅适合短距离及重要堤坝体施工。帷幕灌浆技术则适用于地形复杂、路线长、防渗范围大的堤坝工程，但其投资大，防渗效果不太理想2。 水泥土搅拌桩防渗技术的优点有：筑成的墙体可形成均匀连续的厚度，接头少，抗压及抗变形能力强，可抵抗动物钻洞等对墙体造成的危害；在施工过程中不需开槽，可避免因开槽而引起裂隙或者塌陷及槽内所填的土难以夯实等；水泥土搅拌桩防渗技术适用于各种土层土质，且其工效高，工艺简单，造价低。 综合分析，在堤坝
3、的防渗中采用水泥土搅拌桩防渗技术，是目前较为理想的举措。 二、水泥土搅拌桩防渗技术的应用 堤坝的防渗施工是一项工程浩大、高投资的工程，所以需要工作人员对整个施工过程进行严格的地质勘探、土质分析、施工设计，以及严格按照施工要求开展工程施工。 施工工程的土质分析 在进行施工前，要对施工的地质进行详细分析，不同地段的地质结构不同，在施工过程中所需处理也不尽相同。 （二）施工设计 一项工程在实施前必然要对施工项目进行全面的了解和严格的规划计算，这样才能保证工程的质量。在水泥土搅拌桩防渗技术在堤防中的应用过程中，主要通过以下几个方面进行具体的规划设计： 1. 确定防渗墙的位置 确定防渗墙的位置，要综合考
4、虑施工地的地质地貌及土质情况，以及最大限制施工深度，目前该技术可达到的最大深度为 18m。在深度满足要求时，首先应把防渗墙设计在堤顶为首选，这样可以有效解决堤基和堤身的渗透流出问题,且在工程投资方面比较经济；其次，可将防渗墙设置在临河的堤脚处，将防渗墙用其他的防渗材料与堤身连接，以保证防渗系统的完整性。 2. 确定防渗墙的深度 一般情况下，墙体的高度可与堤顶或地面相齐平，墙底在一般情况下须深入堤基相对不透水层，这样才可保证达到较好的防渗效果。 3. 设计水泥土搅拌桩防渗墙体的厚度 渗透比降主要决定了墙体的厚度，根据目前应用较为广泛的北京振冲江河截流技术开发有限公司制订的多头小直径深层搅拌桩截渗
5、墙技术标准 ，可按照下列公式计算水泥土搅拌桩防渗墙的最小墙体厚度： =H/J 式中， 为防渗墙的最小厚度(m)；H 为防渗墙上下游两侧的水头差；J为设计允许的渗透破坏比降。 在计算墙厚时还须考虑施工允许偏差范围，一般情况下，最小墙体厚度不宜小于 10.0cm。 4. 水泥掺入比及水灰比的设计 在进行水泥掺入比及水灰比的设计时必须先进行充分的配比试验。先垂直钻取垂直土层进行土质分析，与之前勘探的地质情况相结合，进行整体施工工程的土层详细分析并对相应的方案进行调整。取各层的土质与本工程中采用的水泥开展室内的配比试验，得到不同的水泥掺入比及水灰比在无侧限的抗压检测下的抗压强度值（一般情况下采用 90
6、 天的龄期试块作为指标） 、渗透破坏比降及渗透系数指标等。在得到相应的数据后，根据实际需要加固的堤段的地质及防渗水头情况，采用较为经济合理的方案进行处理。一般情况下，水泥掺入比与水灰比的可取值范围分别为 8%12%，0.82.04。 （三）工艺流程 水泥土搅拌桩的施工须按照施工前设计逐步进行，以保证工程的质量。水泥土搅拌桩的工艺流程依次为：桩机就位，同时启动电机和制配水泥浆，送浆、喷浆、搅拌，移位，质量检测。 桩机就位 在桩机定位前要做好勘探测量，确定好桩位，尽量减少偏差。在施工地段附近的障碍物要及时清理，然后用起重机将施工机器悬吊到指定的架设位置，在桩机下面铺设钢板。搅拌桩机利用自身的步履系
7、统自行调整至施工桩位点，再次检查机械定位情况，并对出现的偏差要及时调整纠正。在定位中要使桩机底盘保持水平，且需调整力柱导向架至垂直。工程中要求垂直度的偏差应小于 1/250，桩位的偏差不能超过 0.50cm，垂直度的偏差不能大于 0.5%。 启动电机并同时制配水泥浆 启动水泥搅拌桩的电机，让搅拌桩沿着设好的导向架边搅拌边下沉。在搅拌桩下沉的同时，按照施工前设计好的水泥浆比和水灰比进行水泥浆的拌制，每次拌合的时间要大于 3 分钟。然后将拌好的浆液倒至集料斗中再一次搅拌，在此过程中水泥浆的比重要控制在 1.31.4 范围之内，配好后送入贮备桶内（在贮备桶的时间不能超过 2 个小时） 。在施工过程中
8、，相邻搅拌桩的施工时间间隔要小于 24 小时5。 送浆、喷浆、搅拌 根据设计好的浆比在不同的深度输入不同配比的水泥浆，当搅拌机把水泥浆回旋搅拌并送至设计深度时将其提升 20cm，接着将灰浆泵开启，把水泥浆打入堤基，一边喷浆一边缓慢向上提升回旋的搅拌轴。为使水泥浆和粘土混合更加均匀，可将搅拌轴再次回旋下沉至设计深度，然后再缓慢地边搅拌边提升搅拌轴，使其充分搅拌。 移位 根据设计的桩位和桩数要求，严格按照以上步骤完成工程施工，直至成墙。施工中不能出现漏桩，搅拌桩 28 天后才能除去排桩外的土，且为了保证搅拌桩的完整，要预留人工挖土的空间，其大约为 20cm。 5. 质量检测 （1）搅拌桩在施工后的
9、三天内要对其桩身强度进行检测； （2）在竣工后，要对其进行承载力检验； （3）对所有施工过程中的记录进行查验，看其是否严格按照原设计要求进行施工。 三、改良方案 在目前的水泥土搅拌桩防渗技术应用中，钻孔中如果遇到类似岩石、硬土质时常不能钻进，进而形成基岩透水层，可尝试以下两种解决方案。（一）采用二次钻进的施工办法 将搅拌机钻头改装为螺纹连接的方式，在首次钻进时采用常规的搅拌钻进方法，在遇到岩石、硬土质时将钻头提起，换成加焊合金之后的锥形钻头，继续进行第二次钻进。 （二）采用一次钻进的施工办法 该方法主要是将搅拌机的钻头进行改装，在其钻头底部另外加一个锥形钻头，加大其对岩石和硬土质的钻进能力和钻
10、孔深度。 四、结语 水泥土搅拌桩防渗技术的应用越来越受到重视，通过不断的技术改良，其具有的经济性、施工过程简单、高承载力及防渗效果好等优点，使其在越来越多的堤坝防渗处理中被应用与推广。通过对水泥土搅拌桩防渗技术的不断研究，探讨其防渗技术的原理及改良方案，探讨其设计要点及施工流程，为今后的堤防工程提供良好的参考借鉴。 参考文献 1 张凤琴，徐韶华，隋保生，张国元，许眷霞.水泥土搅拌桩在堤坝防渗工程中的应用J.水利规划与设计，2009（2）：59-61. 2 赵德珍，王明波，李朋.搅拌桩截渗施工的改进方法J.工程建设与管理，2011，6（14）：14-16. 3 袁进科，陈礼仪，吴丽，张传峰.水泥搅拌桩在堤岸加固防渗处理中的应用J.岩土钻掘工程，2009(6)：251-253. 4 王登杰，梅玉泉，房栓社，杨春林，潘玉琴.水泥土搅拌桩防渗技术在黄河堤防中的应用J. 济南交通高等专科学校学报，2010，9（4）：44-46. 5 刘开军.浅谈水泥土搅拌桩堤坝防渗技术J.理论广角，2012（12）：274-275.
