水泥土搅拌桩防渗墙施工方案.docx
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水泥土搅拌桩防渗墙施工方案
南水北调中线一期工程总干渠
陶岔渠首～沙河南段鲁山南2段施工标
（合同编号：
ZXJ/SG/LSN-002）
渠道高填方安全加固措施
水泥土搅拌桩防渗墙施工方案
批准：
审核：
编制：
中国水利水电第二工程局有限公司
南水北调中线工程鲁山南2段项目经理部
1、工程概况
1.1工程概况
鲁山南2段工程为南水北调中线工程总干渠陶岔至沙河南段工程的一部分，位于陶岔至沙河南段最末标段，桩号范围TS229+262-TS239+042，总干渠线路总长9.78km，其中渠道长9.066km，建筑物长0.714km。
挖方渠道长3263m，填方渠道全长5803m。
根据渠道安全加固设计图纸，为保证渠道后期运行安全，在部分高填方段增设水泥土搅拌桩防渗墙。
水泥土搅拌桩施工采用PH-5B型深层搅拌钻机。
根据相关技术要求，我部已经完成水泥土搅拌桩的试桩试验，并通过试验确定了施工参数。
详见《渠道高填方安全加固措施水泥土搅拌桩防渗墙试桩成果报告》（中国水电二局【2013】技案017号）。
1.2水泥搅拌桩防渗墙部位及工程量
水泥土搅拌桩防渗墙桩径400mm，桩心距312mm，成墙厚度250mm，分布部位及工程量见下表1。
表1水泥搅拌桩防渗墙分布部位及主要工程量表
分段范围序号
桩号
渠段长度（m）
防渗墙长度（m）
备注
起点
终点
渠段1
TS229+262
TS230+094
832
832
1280
右岸，TS230+094-TS230+302不做防渗墙
TS230+302
TS230+750
448
448
渠段2
TS231+150
TS232+002
852
842+912
左+右岸（右含澎河渡槽进口）
渠段3
TS232+312
TS232+674
362
398+428
左+右岸（均含澎河渡槽出口）
渠段4
TS238+539
TS239+042
503
568
左岸（含淝河倒虹吸出口）
合计：
左右岸防渗墙长度分别是1808、2620m,总长为4428m,总面积为34972㎡。
水泥掺量15%，水灰比1:
1，水泥浆比重1.52g/cm³。
每米水泥用量32.59kg，本项目水泥用量约3660t，用水量3700方。
2、编制依据
（1）施工图纸，业主、设计文件；
（2）南水北调中线一期工程总干渠陶岔渠首～沙河南段鲁山南2段施工标招、投标文件；
（3）《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002J220-2002）；
（4）《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）；
（5）《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（DL/T5148—2012）。
3、工期安排
根据设计图纸要求，防渗墙宜在渠堤沉降完成后开始施工。
结合我部目前渠道衬砌施工进度，将其安排在相应区段边坡衬砌完成之后进行。
由于防渗墙布置比较分散且工程量较大，在实施期间对渠道衬砌、硅芯管、路缘石、防浪墙等施工干扰较大。
因此，应加快设有防渗墙渠段的衬砌施工，尽可能减少工序间的干扰，为后续堤顶项目施工创造条件。
由于澎河渡槽进口闸室段右岸和淝河倒虹吸闸室段左岸各布置一座降压站，防渗墙轴线从两座降压站基础部位穿过，影响降压站施工。
根据中线局要求及现场施工情况，优先安排淝河、澎河两座降压站影响区域的施工，然后开始已衬砌边坡段的水泥搅拌桩防渗墙施工。
目前已完成衬砌的区段有TS229+352-TS230+750（右岸）、TS231+150-TS231+322（左岸）、TS231+150-TS231+318（右岸）、TS238+642-TS239+042（左岸）。
水泥土搅拌桩14192根，平均桩长7.9m，共计11.21万米；PH-5B型钻机每天成桩约260m，月成桩效率为6500m；计划投入三套钻机，预计工期为：
11.21/（0.65*3）=5.7月≈6个月。
本项目计划于2013年10月1日开始，2014年4月30日完成。
4、施工布置
4.1、施工道路布置
施工场内道路主要利用左右岸沿渠道路，左、右岸之间的交通主要利用各交通桥连接。
所有道路均具备通行条件。
4.2、施工用水、电布置
1、施工用电
根据水泥搅拌桩分布位置，结合现场变压器的分布情况，施工机械可从就近的变压器接引。
具体布置如下表所示。
分段范围序号
桩号
渠段长度（m）
变压器位置
备注
起点
终点
渠段1
TS229+262
TS230+094
832
袁寨拌和站
500KW
TS230+302
TS230+750
448
渠段2
TS231+150
TS232+002
852
澎河拌和站
500KW
渠段3
TS232+312
TS232+674
362
渠段4
TS238+539
TS239+042
503
淝河拌和站
800KW
现场用电主要有钻机主电机、钻机油泵电机、潜水泵、搅拌电机、投光灯、照明等，单台总用负荷约60KW。
现场已布置的变压器功率均能满足施工需要，变压器以下采用电缆接引至工作面配电柜。
另外施工阶段我部将配备2台150KW的柴油发电机，作为本工程施工阶段的紧急备用电源，以应付突发情况以保证现场施工的顺利进行。
2、施工用水
每套设备配置一个15m3水罐。
采用混凝土罐车或洒水车从澎河接水点接水，拉运至施工现场，可满足施工需要。
3、施工供浆
由于渠堤宽度为5米，不足以布置供浆点，为满足现场施工需要，在沿渠路与渠堤坡脚位置开挖临时供浆池，供浆池体积约5m3。
灰浆泵距离钻机以150-200米远为宜，超出送浆范围时，重新选取地点布设灰浆泵、水罐及搅拌设备等。
4.3、施工资源配置
根据工期安排，我部拟投入3套水泥土搅拌桩施工设备进行双班作业，水泥土搅拌桩每套设备每班配管理人员2人，记录人员1人，作业人员5人，项目部技术、质检人员1人。
每套水泥土搅拌桩投入资源如下表：
序号
设备名称
型号规格
单位
数量
备注
1
钻机
PH-5B型
台
1
2
高压浆泵
GPB-90
台
1
3
搅拌设备
套
2
4
水箱
15方
个
1
5
挖掘机
斗宽50cm
台
1
导浆槽开挖、场地平整
6
配电柜
XL-21
台
1
5、水泥土搅拌桩施工技术措施
5.1、主要施工技术要求
1、水泥土搅拌桩防渗墙厚不小于0.25m。
水泥标号为P.O42.5等级普通硅酸盐水泥；
2、水泥土搅拌桩防渗墙布置在渠堤中心线，防渗墙布置与硅芯管及监测等设施有影响时，建管单位组织相关设计单位协调解决。
3、水泥土搅拌桩防渗墙顶低于设计堤顶高程0.5m，墙体深入渠底清基建基面高程以下不少于2m。
4、防渗墙水泥土搅拌桩桩体无侧限抗压强度宜不小于0.5MP，桩体渗透系数不大于10-6cm/s，破坏比降不小于150。
5、水泥土搅拌桩防渗墙水泥掺量及施工工艺应根据现场生产性试验确定。
6、水泥土搅拌桩桩位中心偏差不大于5cm，桩体垂直偏差不超过1%；成桩直径和桩长不得小于设计值。
7、水泥土搅拌桩防渗墙的施工宜安排在路面和防浪墙施工之前，渠堤填筑完成至少3个月以后。
5.2水泥土搅拌桩施工技术参数
施工工艺为“四搅二喷”法，现场施工技术参数详见下表。
水泥土搅拌桩施工技术参数
水泥掺量
每米水泥用量（kg）
水灰比
钻进速度
提升搅拌速度
单位喷浆量（L/m）
喷浆速度（L/min）
喷浆压力（Mpa）
档位
速度（m/min）
档位
转速（r/min）
速度（m/min）
15%
32.59
1:
1
三
0.8
四
65
1.0
21.44
19.32
0.40
5.3、水泥土搅拌桩施工
水泥搅拌桩采用PH-5B型搅拌桩机施工，采用“四搅二喷”工艺。
具体施工工艺如下：
生产性试验→施工准备→搅拌机就位→安装制浆设备并连接输浆管路→试运转→搅拌下沉→喷浆搅拌提升→二次喷浆搅拌下沉→搅拌提升→清洗管路→移机
1、生产性试验
施工前根据设计提供的相关技术要求（渗透系数≥1*10-6cm/s，渗透破坏比降＞150，无侧限抗压强度≥0.5Mpa）进行了室内配合比试验。
结合室内试验结果进行了水泥土搅拌桩现场工艺性试桩试验，并对工艺试桩的成桩效果进行了相关质量检查。
通过生产性试验最终确定灰浆泵压力、送浆速度、喷浆量、提升和下沉速度、转速等相关参数，为施工现场提供技术支持。
具体试桩工艺试验成果详见《水泥土搅拌桩防渗墙试桩成果报告》（中国水电二局【2013】技案018号）。
2、施工准备
测量放线，根据设计图纸确定桩位的起始位置，现场设立高程点随时测量孔位原地面高程；查阅回填前建基面高程，计算该段桩长。
开挖导浆槽（50*50cm）；根据最大桩长安装钻杆，并在支架上明显标识；检修设备及管路，确保各种仪表读数准确和工作正常，有问题及时更换。
整个系统工作运转良好。
在地面上用竹筷标注每根桩的位置并编号，避免人为扰动；准备施工作业记录表，安排专人记录。
由于沿线较长，施工面较多，应按桩号分段单独编号。
技术人员绘制平面图并在图上标出该段所有施工桩位。
水泥存放充足，水源有保障；施工道路通畅且施工区域不受其他工序影响。
3、制备水泥浆
施工所用水泥浆的水灰比为1：
1，浆液密度1.52g/cm³，实际配置出的浆液比重偏差1.50-1.54g/cm³之间。
先将定量水泥加入上层灰浆搅拌机中，再将水加至固定标记处，边加水边搅拌，搅拌时间≥3min。
一次配制好的灰浆全部放入下层搅拌机中。
制备好的水泥浆应在45min内使用完。
浆泵进浆口设置滤网，以防喷浆时堵管。
施工过程中当下层搅拌机中储灰量不足时，及时在上层搅拌机中配制，否则会造成因浆液不足而断桩。
还要防止浆液在贮浆桶内沉淀离析，施工中浆液在灰浆搅拌机中应不断搅拌。
同时有专人检查下层搅拌机中的水泥浆比重以及浆泵压力、转数等参数，并做好记录。
水泥浆最好采用一桩一配，可以更好的控制成桩质量。
4、搅拌钻进
桩位定好后，将打桩机机身调平（以钻杆是否垂直为依据，操作时以钻锤吊线进行控制）。
打桩机就位后待水泥浆到达钻头喷浆口时，启动搅拌桩机电机，钻杆沿导向架下沉钻进，钻进过程一般不喷浆，若钻进困难可适当喷浆以防堵塞喷浆口，同时可以降低钻头温度。
钻进速度应根据地层软硬程度决定所使用的档位。
钻头下沉至设计深度位置时（可从支架标度上看出，亦可直接从显示器上读数），停止钻进。
5、喷浆搅拌提升
水泥深层搅拌桩机下沉到设计深度后，使用确定的四档档位反转提升，提升时严格按工艺试验确定的提升速度提升钻杆并喷射水泥浆。
由于搅拌机与钻机距离较远，开始喷浆时钻机机长应通过约定的方式及时通知送浆人员送浆。
喷浆过程中，不断搅拌水泥浆，防止其离析。
为保证桩端施工质量，原地喷浆30s，使浆液完全到达桩端。
6、二次喷浆搅拌下沉
按照试验确定的三档档位下钻进行二次喷浆搅拌，使土体和水泥浆搅拌均匀。
下沉至桩底时浆液刚好用完。
7、二次搅拌提升
搅拌提升至地面，完成一根桩的施工。
8、移机
移动钻杆对中下一根桩的桩位，重复步骤4-7，依次施工完成某一桩号范围内所有桩。
若要中断施工，须用清水冲洗管路，以免时间过长，灰浆凝结堵塞管路系统。
5.3、成墙质量检查
1、采用“可控源音频大地电磁法”检测截渗墙的整体性或低应变检测桩身完整性。
“可控源音频大地电磁法”是一种无损检测方法，可以对截渗墙进行全部检测，探测深度大、分辨率高，探测效果明显、直观。
2、成墙28天后，进行钻孔取芯法检测。
每300米长度范围内取一个检测孔。
使用XY-2钻机在桩搭接部位取芯样，钻孔深度比设计桩长小1-2米。
芯样送检，进行渗透系数、破坏比降和抗压强度等指标检测。
钻孔用1:
2.5水泥砂浆回填。
5.4、注意事项
1、注浆中断情况处理：
施工时随时观察桩体注浆量。
如果由于输浆管阻塞而造成断桩，应及时查明断桩部位，并把钻头下沉至断桩部位以下0.5m重新供浆搅拌提升。
如果发现断桩时间超过24h，则在断桩旁边加补搅拌桩，以确保搅拌桩整体防渗效果。
2、施工中断情况处理：
搅拌桩防渗墙施工必须连续进行，若由于机械故障或水泥供应不上出现施工中断超过24h，需进行处理。
在新桩和老桩之间采取搭接处理。
3、搭接厚度不够或漏桩需补桩。
对于直线与直线段、直线与圆弧段交叉部位应有技术人员研究桩位布设方式，并定好桩位，以保证防渗效果。
4、桩长的确定：
施工时钻孔深度为设计桩底高程与原地面高程之差，喷浆深度为设计桩底高程与设计桩顶高程之差，每根桩施工前先实测原地面高程。
设计桩底高程通过查阅填筑前建基面高程可得，设计桩顶高程见设计图纸。
过交叉建筑物时应按下表桩底高程控制：
序号
建筑物名称
桩号
说明
备注
1
叶庄沟排水倒虹吸
TS229+899.7
土工格栅范围内桩底高程127.445
右岸
2
澎河东干倒虹吸
TS232+380
土工格栅范围内桩底高程128.177
左岸
右岸
2
澎河西干倒虹吸
TS232+624.4
土工格栅范围内桩底高程130.181
左岸
右岸
3
昭南干斗10倒虹吸
TS238+974.31
土工格栅范围内桩底高程128.055
左岸
4
澎河渡槽进口
TS232+058.05
距离建筑物混凝土外表面500mm，深入清基后建基面高程以下不少于2米
右岸
5
澎河分水闸、退水闸
左岸
6
澎河渡槽出口
TS232+265.325
左岸
右岸
7
淝河倒虹吸出口
TS238+471.5
左岸
8
袁寨生产桥
TS230+502.26
防渗墙中心线见桥梁相关图纸，桩顶高程以渠道一级马道堤顶高程为准
右岸
9
常家庄公路桥
TS231+354
左岸
右岸
10
薛寨生产桥
TS238+616.13
左岸
6、安全文明施工
（1）施工场地内的临时设施布置，要做到合理、实用和美观大方；材料设备存放整齐、合理。
（2）现场废弃浆液不能随意排放，保持工作面整洁和干燥，泥浆溢出导浆槽时应及时清除，避免造成道路泥泞；避免不相干人员和车辆进入施工现场，给机械施工造成影响。
（3）施工到桥梁引道和改移道路处，上下桥梁位置设置提示标识，建议在夜间人员往来较少时间安排，避免给村民出行带来不便。
机械出现故障时，应有专门维修人员修复，检修之前先检查电路、管路等是否关闭、压力是否已经下降。
钻头即将脱离地面时以及试压时，一定先观察人员全部在喷嘴安全距离范围内。
随时检查施工区域内的管线是否漏电漏气漏电，发现异常及时修复，不可掉以轻心，心存侥幸。
夜间施工，保障现场照明设施，钻机体型庞大，渠堤宽度有限，移动时注意机器的稳当；大风、雷电天气应停止施工避免倾倒和触电事故。
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