双头桩机在长江干堤垂直防渗工程中的应用

1. 工程概况.
荆南长江干堤加固工程，堤身填土由粉质壤土、粉质粘土及砂壤土组成，局部夹粉细砂，土体不均一，密度偏低，局部含腐植物根及砖瓦碎片，一般厚度4～8m。
堤基土层主要包括粉细砂、砂壤土、以及粉质壤土、粉质粘土和粘土。基岩仅在石首河段有零星出露。粉细砂及砂壤土为相对透水层，粉质壤土、粉质粘土和粘土多形成相对隔水层。.


2. 施工技术参数及施工工艺.
2.1 施工技术参数。
（1）提升搅拌速度（送浆）：1.0m/min
（2）转速45r/min
（3）泵送浆量：55l/min
（4）水灰比：0.8（水泥100kg/m，水80kg/m）
（5）水泥浆比重：1.65。


2.2 墙体设计。
使用的双头深搅桩机（sjb-ⅱ型）的钻头直径为510mm，十字型钻头，两个钻头的轴间距为390mm，移动一次钻机可施工一组两个连续的桩，每组两个桩之间搭接120mm，组内最小墙厚328mm，相邻两组桩中心距771mm，相邻两组桩搭接129mm，组间成墙最小厚度339mm。
传统施工顺序图见图1。


2.3 施工工艺的选择。
施工工艺：采用以下四种工艺进行试验施工。
（1）钻进→提升搅拌注浆→下沉搅拌→提升搅拌注浆；
（2）钻进→提升搅拌注浆→下沉搅拌注浆→提升搅拌；
（3）钻进注浆→提升搅拌注浆→下沉搅拌注浆→提升搅拌；
（4）钻进注浆→提升搅拌注浆→下沉搅拌→提升搅拌。
最后确定每施工工艺流程为：钻进→提升搅拌注浆→下沉搅拌→提升搅拌注浆→平移771mm。


2.4 施工中发现的问题。
但是在施工过程中我们发现，虽然双头深搅
桩机的注浆管在两个钻头之间，组内两根桩搭接
良好，但由于十字钻头结构所限，加上堤顶填土的含水量很小、土体干硬，造成部分相邻两组桩桩头部位的搭接处有夹泥现象严重并有蜂窝麻面，有的形成贯通上下游的泥质通道；有时甚至会出现桩位偏差太大的情况，使桩的垂直度难以得到很好的保证，这两个主要问题的存在，在很大程度上影响了防渗墙的质量。对此，我们采取了降低提升搅拌速度、加大注浆量等措施，但效果仍不十分明显。为解决此问题，我们分析了问题所存在的原因，通过现场的观察和试验，认为十字钻头加上堤顶填土的性质造成了施工时的搅拌不均匀，从而形成了桩间搭接处的夹泥现象，遂对其施工工艺进行了改进，提高了成墙质量，取得了良好的效果。


3. 施工工艺的改进.
（1）经过现场对双头钻机性能及成桩实际情况的分析研究，经几次试验以后，我们提出了改进的施工工艺。经过几次现场试验施工，得出了较为满意的施工工艺。
改进后的施工工艺流程为：首次钻进→注浆提升搅拌→下沉搅拌→注浆提升搅拌→平移390mm→钻进→注浆提升搅拌→平移390mm→钻进→注浆提升搅拌……(即先施工1#、2#桩，然后2#、3#桩，然后3#、4#桩，……) 。钻机每次移动一个桩位，其他施工技术参数不变，简单地说就是两个钻头中，一个在钻进注浆搅拌，另一个在复搅注浆搅拌（改进后施工顺序图见图2）。
（2）经过现场试验，并对桩头部分开挖检查，效果很好；并且总水泥用量不变，总施工时间没有延长，操作也简单。后进行取芯检验，所得指标完全符合要求，防渗墙的质量大为提高，没有发现桩位偏差现象。双头深搅桩机施工工艺改进后，为了不影响单元放线长度及原施工单元划分方案，钻机每次平移386mm。


4. 施工工艺改进后的主要优点.
（1）部分桩头搭接处的夹泥现象完全解决。每组桩间的搭接都转化为每组桩的内部搭接，增加了搅拌的均匀性。
（2）完全保证防渗墙的最小厚度大于300mm。每个桩的搭接都转化为每组桩的内部搭接，最小厚度为328mm。
（3）每个桩都能充分复搅，复搅的深度有保证。只要控制桩的钻进深度，就可保证上根桩的复搅深度。
（4）由于钻进与复搅都注浆并且注浆量基本相同，可以使每根桩水泥掺量更均匀，很好的保证了防渗墙质量。
（5）桩的垂直度问题得到了很好的解决，保证了防渗墙的质量，通过开挖检查以及取芯检验，基本上没有出现桩位偏差现象。.


5. 结论与建议.
（1）实践证明，改进后的施工工艺比较好的解决了原来存在的诸多问题，是一种可行性较强的施工工艺。
（2）在进行开挖检查和取芯检验以后，认为防渗墙搭接可靠、连续完整。渗透系数k＜1×10-6cm/s，墙体垂直度＜0.2%。
（3）根据开挖检查和取芯检验的结果，我们认为既然改进后的施工工艺可以很好的保证防渗墙的质量问题（如桩间搭接、墙体垂直度等），那么就没有必要把桩间搭接的尺寸设置的太大。可不可以在保证墙体有效厚度的前提下，减少桩间的搭接尺寸。对于sjb—ⅱ型双头钻机来说，在保持轴间距不变（390cm）的情况下， 减小钻头直径。这样就可以减少水泥用量，降低施工成本。