水泥土防渗墙及其施工方法 本发明涉及一种水泥土防渗墙及其施工方法。
水泥土防渗墙是由深层搅拌工法来实现，深层搅拌法是早起源于美国，二战后引入日本并由日本发展应用于工业与民用建筑工程、港口、公路铁路路基加固。70年代后期引入中国，也主要应用于上述领域，到了90年代，在淮河流域，我国首次把普通深层搅拌工法应用到了水库坝基防渗成功。由于普通深层搅拌工法是采用单钻头，施工工效低，而且直径大造价高，每平方米成墙造价达200元，每台班仅能成墙30m2。后来在我国又发明了“多头小直径深层搅拌桩截渗墙技术”，其成墙造价只有80元/m2左右，工效提高了四倍。实践证明截渗效果良好，尤其98年大洪水管涌成群的九江赤心堤用该技术加固后，99年(洪水位比98年低0.34m，高水位持续时间同98年)未发现一处管涌，目前该技术已申请专利，申请号为98110514.9，名为：一种堤坝截渗墙及其施工方法。该技术已广泛应用于长江、黄河、淮河、海河、松花江、太湖等流域干堤加固工程，应用防渗墙面积已超过100万m2，为国家节省资金超过亿元人民币。
多头小直径深层搅拌桩截渗墙技术是利用普通深层搅拌桩固化机理，在原来成桩工艺的基础上发展研制而成，技术方法是，用水泥浆作固化剂，通过多头小直径深层搅拌桩机(专利号为98235301.4)将水泥浆喷入土层，同时钻头搅拌，利用固化剂、土体和水之间产生的一系列物理化学反应，使水泥土硬结成具有良好整体性、稳定性、不透水性，并具有一定强度的水泥土防渗墙。主要工艺流程有：拉线放样，用标尺定出桩位；搅拌制水泥浆；主机就位、调平主机；操作输浆泵向主机钻杆输浆；启动主机，使钻头旋钻入土并喷射水泥浆，钻进到设计深度后，提升钻杆的同时钻头仍然搅拌喷浆至施工地面，完成一个单元墙的施工，然后按设计要求的搭接尺寸向前移动，搭接施工重复前述过程。
多头小直径深层搅拌桩截渗技术存在的主要问题是单元墙之间的搭接问题。由于钻杆在施工时有一定的倾斜度，随着施工深度的增大深部搭接偏差会增大，甚至会造成开叉现象，严重影响截渗效果。目前，通常的处理方法是用增大多头中所有钻头的直径来增大搭接尺寸。这种处理方法加大了造墙成本。使成墙造价提高了50％以上。因而改变了多头小直径深层搅拌桩截渗墙技术最初的发明思想，只保留了多头而取消了小直径(200-300mm)的技术方案，也就是说只提高了工效，未降低造墙本身成本。据试验研究，内外河水位差达10m时，水泥土防渗墙只需要100mm厚，就可达到防渗要求。经调查，我国江河堤坝河内外防洪水位差一般都不超过10m，因此过多的加厚防渗墙是一种浪费。
本发明的目的是提供一种水泥土防渗墙及其施工方法，该水泥土防渗墙的单元墙接头不开叉，截渗效果好，其施工方法可靠、简单、易行、成本低。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：这种水泥土防渗墙由水泥浆与堤坝原土充分拌合形成的桩，并以二根以上且相割搭接地桩为单元墙，由多单元墙构筑而成，在相邻两单元墙的两桩之间相割搭接一单孔桩，该单孔桩的孔径大于单元墙中的桩的孔径。
在多头小直径深层搅拌桩截渗单元墙之间加一个较大直径的水泥土桩，连接前后两单元墙，在不增加其它桩的直径的情况下，增大了搭接尺寸。使单元墙接头不开叉。
本发明的水泥土防渗墙的施工方法是在原有的多头小直径深层搅拌桩截渗墙的施工方法基础上进行改进的，原方法是采用深层搅拌工法按顺序分单元墙施工，每一个单元墙同时施工的桩为二根以上且各桩之间相割，本发明的施工方法是在单元墙之间增加了一个单孔桩，按照单元墙与单孔桩的施工不同顺序有以下四种方法：
第一种方式方法：
(1)先进行一单孔桩的施工，该单孔桩的孔径大于单元墙中的桩的孔径；
(2)然后再进行第一单元墙的施工，并使第一单元墙中的尾端的桩与单孔桩相割搭接；
(3)再进行第二单元墙的施工，并使该单元墙内的头端的桩与单孔桩相割搭接；
重复上述单孔桩施工、再搭接单元墙的施工过程，直至全部桩连成所需的水泥防渗墙。
第二种施工方法：
(1)先进行第一单元墙的施工；
(2)然后再进行一单孔桩的施工，该单孔桩的孔径大于单元墙中的桩的孔径，并使该单孔桩与第一单元墙中的尾端的桩相割搭接；
(3)再进行第二单元墙的施工，并使该单元墙内的头端的桩与单孔桩相割搭接；
重复上述在两单元墙之间搭接一单孔桩的施工过程，直到合部桩连成所需的水泥防渗墙。
第三种施工方法：
(1)先按顺序进行各单元墙的施工，且各单元墙之间予留出用于搭接单孔桩的间隔；
(2)再在各单元墙之间的间隔上分别进行一单孔桩的施工，单孔桩的孔径大于单元墙中的桩的孔径，并使每个单孔桩分别与两侧单元墙中的尾端的桩、头端的桩相割搭接，以使全部单元墙连成所需的水泥防渗墙。
第四种施工方法：
(1)先按顺序进行各单孔桩的施工，且各单孔桩之间予留出用于搭接单元墙的间隔；
(2)再在第一单孔桩的前部，最后一单孔桩的后部，及各单孔桩之间的间隔上分别进行单元墙的施工，且单元墙中的桩的孔径小于单孔桩的孔径，并使每个单元墙中的尾端的桩、头端的桩与所相邻单孔桩相割搭接，以使全部桩连成所需的水泥防渗墙。
本发明的水泥土防渗墙的施工方法，在一方面增大了搭接尺寸，在考虑钻杆倾斜后，确保了成墙最小厚度，另一方面又未大量增加成墙造价。
下面用实施例结合附图对本发明作进一步说明。
图1为单元墙与单孔桩的相割搭接示意图
实施例。
先进行拉线放样，用标尺定出桩位，然后搅拌制水泥，采用普通单头深层搅拌桩机，该机的钻杆的直径要比打单元墙的多头小直径深层搅拌桩机的钻杆的直径要大。先将该机就位，并调平该机，操作泥浆泵向该机的钻杆输浆，钻进到设计深度后，提升钻杆的同时钻头仍然搅拌喷浆至施工地面完成单孔桩的施工，如图1所示，该单孔桩为图中的5号桩5，在24小时内再采用多头小直径深层搅拌桩机(专利号为98235301.4)，该桩机底架上的立架设有四根与转盘连接的钻杆，每根钻杆下设钻头，每根钻杆均与泥浆泵出口连通。将该机就位，并调平该机，使该机的位于尾端的钻杆与5号桩5相割，然后，操作泥浆泵向该机的钻杆输浆，钻进到设计深度后，提升钻杆的同时钻头仍然搅拌喷浆至施工地面，完成第一单元墙的施工，如图1所示，该单元墙有四根桩，分别为1号桩1、2号桩2、3号桩3、4号桩4，每根的直径为300mm，每根桩的圆心距为250mm，四根桩相割搭接。与4号桩4相割搭接的5号桩的直径为500m。然后按上述顺序先用普通单头深层搅拌桩机打10号桩，再用多头小直径深层搅拌桩机打第二单元墙，即6号桩、7号桩、8号桩、9号桩。如图1所示，第二单元墙的6号桩6与5号桩5相割搭接。按此打桩顺序进行施工，直至全部桩连成所需水泥防渗墙。在工艺上简单易行。
上述仅为本发明施工方法的一个实施例。在实际施工现场中，可根据设备，地理等条件，可调整单孔桩与单元墙的施工顺序。
本发明的水泥防渗墙在单元墙内的桩之间的搭接厚度、及单元墙之间的搭接从技术上分析是可行的。如图1所示，单元墙内的桩之间的搭接厚度经计算最小厚度为166mm，大于100mm，满足设计要求，由于采用多头小直径深层搅拌机，其1-4号钻头之间有约束连接，使桩之间可连续搭接一次成墙，因此搭接是有保证的，单元墙之间的搭接经计算Y方向最小搭接厚度为286mm，X方向搭接尺寸为150mm。在最大墙深达15m时，若考虑到0.8％(经大量工程测试统计得到)的钻杆倾斜后，则仍能满足增厚100mm的要求，若把5号桩直径加大到600mm，甚至700mm，则搭接尺寸还会更大，成墙深度可增大到20m以上。这样单元墙的接头不开叉，截渗效果好。
本发明的施工方法在工艺上是可以的，如图1所示，1号至4号桩1、2、3、4是采用多头小直径深层搅拌桩机来实现，5号桩5是由普通型深层搅拌桩机来实现，施工时由普通深层搅拌桩机在前面先施工5号桩5,24小时内再由特制的多头小直径深层搅拌桩机施工1-4号桩1、2、3、4，如此相继施工便形成连续的水泥土截渗墙。工艺上简单易行，可靠。
经分析，在水泥单位300元/t，水泥掺入量不超过15％时，1-4号成墙造价在80元/m2左右。考虑到5号桩的因素后，成墙综合造价为110元/m2，比全部用500mm直径的墙，可节省造价40％以上。
综上所述，本发明的水泥土防渗墙的单元墙的接头不开叉，截渗效果好。本发明的施工方法技术上可靠、工艺简单、易行、经济上造价低。