垂直防渗处理施工工法培训讲义

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1、江西省五河及鄱阳湖区重点圩堤应急防渗处理工程垂直防渗处理施工工法培训讲义编写：郭洪有●深层搅拌法造水泥土防渗墙●射水法造混凝土防渗墙二OO一年十一月十五日1深层搅拌法造水泥土防渗墙1.1深层搅拌法技术简介深层搅拌法是利用深层搅拌机械将水泥浆等材料与土体强制搅拌，从而在土体内产生物理--化学反应，形成具有整体性、水稳定性和一定强度的增强体，和原土体构成复合地基、防渗墙或挡墙的施工方法。水泥土墙是有连续套接的水泥土搅拌桩组成的复合增强体。深层搅拌法最早在美国研制成功，称为Mixed-in-placepile（简称MIP法）。国内由冶金部建筑研究总院和交通部水运规划设计院于1977年开

2、始进行室内试验和施工机械研制工作。1980年在工程中正式应用深层搅拌法加固软土地基。国内深层搅拌法在近20多年发展迅速，已能批量生产各种类型的深层搅拌机械，形成了一套可用于复合地基处理、堤坝防渗及基坑支护等用途的施工方法。该施工方法广泛应用于水利、水电、工业与民用建筑、铁路、公路、市政等各个领域。1998年长江大洪水后，北京振冲江河截渗技术开发有限公司研制的多头小直径深层搅拌机械的出现，大大推动了深层搅拌法在水利水电工程中水库大坝、堤防等工程项目中防渗加固的应用。2000年长江大堤加固中一次使用水泥土防渗墙工程量就达100万m2。目前水泥土防渗墙的应用已在全国普及，取得了良好的经

3、济效益。深层搅拌法适用的地层范围：（1）适用于粘性土、粉土、砂土，以及黄土、淤泥质土和淤泥、素填土等土层。（2）对于泥炭质土、有机质土、塑性指数大于25-26-的粘土、含砾直径小于50mm的砂砾石层，以及地下水具有腐蚀性时和无工程经验的地区，应通过现场试验确定本法的使用性。（3）使用深度为25m以内的深层搅拌法施工，处理深度超过25m时应进行试验论证。1.2深层搅拌法水泥土防渗墙设计1.2.1一般规定（1）深层搅拌法形成的水泥土增强体，可作为防渗墙。（2）设计前应取拟加固土进行室内掺入比试验，根据被加固土中最软弱土层或透水土层的性质选择合适的固化剂与外掺剂，为设计确定配比参数。（

4、3）宜选用强度等级为32.5及以上的通用硅酸盐水泥，特殊情况下可根据加固土体性质及地下水侵蚀性情况选用不同种类的水泥。水泥掺入比（水泥掺入比是指深层搅拌增强体内水泥与原状土体的质量比值）可为7%～20%，特殊情况可通过试验提高掺入比。可选择早强、缓凝、减水以及适合当地土质的外掺剂。（4）水泥土的抗压强度、压缩模量、渗透系数等试验龄期宜取90d。1.2.2防渗墙设计（1）防渗墙的设计应按建（构）筑物的防渗要求，确定墙体的位置、厚度、深度以及水泥土的性能指标。（2）防渗墙应布置在堤轴线迎水侧。当防渗墙布置于堤脚时，应保证与堤体防渗体可靠连接，同时应考虑施工作业面宽度。（3）防渗墙的厚

5、度应根据作用水头、水泥土材料特性、地基性状等因素确定。设计时可按式（1.2.2）进行简化计算，以初步确定墙厚。-26-S=ηj（1.2.2）式中：S——有效墙厚，m；△H——墙体两侧水头差，m；[J]——水泥土允许比降，可取破坏比降的1/3～1/2；ηj——系数，可取1.1～1.4。水泥土防渗墙最小厚度不宜小于150mm。（4）防渗墙深度应经渗流计算确定。其中封闭式、半闭式防渗墙，墙体应进入不透水或相对不透水层0.5m～1.0m。悬挂式方式墙在堤防中可用于堤身、堤身与堤基接触面以及为延长渗径的处理。（5）防渗墙的墙顶可根据上部结构物的要求，采取黏土回填或浇筑混凝土等方式与上部结构

6、连接。（6）防渗墙墙体渗透系数宜小于1×10-5cm/s，允许比降不宜小于50。（7）防渗墙的厚度、深度、渗透系数等主要指标确定后，应选取代表性断面进行渗流分析计算，以确定所选指标是否满足渗透稳定要求。1.3施工1.3.1施工工艺（1）成墙施工工艺多头小直径深层搅拌水泥土防渗墙的成墙工艺是：-26-多头小直径深层搅拌桩机就位、调平、启动主机带动多个并列的钻杆正向转动，钻入土层，同时搅拌喷水泥浆；钻头达到设计墙深后，反向旋转提升钻头，同时搅拌喷水泥浆，至设计墙顶标高，完成一序墙的施工；按照设计搭接要求，桩机纵移、就位、调平，多次重复上述过程形成连续的水泥土防渗墙。其成墙工艺流程图见

7、图1.3.1-1。上述过程中，水泥浆是用泥浆泵由高压输浆管输入钻杆，经钻头喷入土体，在钻进和提升的同时水泥浆和原土得到了充分拌和，形成水泥土浆。水泥土浆除凝固形成防渗墙体外，还可填充被搅拌土体周围空隙，形成宽度大于被搅拌宽度的防渗墙带。图1.3.1-1多头小直径深层搅拌水泥土防渗墙成墙工艺流程图（2）成墙序次多头小直径深层搅拌水泥土防渗墙成墙序次有：一序成墙、二序成墙和三序成墙，其成墙施工序示意图如下：1）一序成墙2）二序成墙3）三序成墙-26-图1.3.1-2一次成墙施工顺序示