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摘要：本文介绍了深层搅拌法防渗墙的成墙机理、型式和适应范围，讨论了施工参数的控制，结合工程实例阐述了深层搅拌防渗墙在堤防防渗加固中的应用。
关键词：深层搅拌法;防渗墙;堤防;防渗;加固;应用
渗透破坏是引起堤防险情事故的主要形式，因而防渗加固是保证堤防安全的重要措施。堤防渗流控制的基本方法可以归结为防渗、排渗、减压和压台（盖重），其中防渗是应用广泛、效果显著的一种渗流控制方法。防渗包括垂直防渗和水平防渗两种基本形式，其中又以垂直防渗效果更突出。垂直防渗方法很多，目前比较成熟又应用广泛的方法包括置换法防渗、高压喷射灌浆防渗、深层搅拌法防渗、劈裂灌浆防渗、垂直铺膜防渗等，其中深层搅拌法以其适用性广、成墙效果好、施工效率高、施工成本低而在堤防防渗加固中得到广泛应用[1]。因此，本文针对深层搅拌法的特点及其在堤防防渗加固中的应用进行了分析和探讨。
1 深层搅拌法成墙机理、主要型式与适用范围
1.1 深层搅拌法成墙机理
深层搅拌法是在深层搅拌桩原理基础上发展起来的，利用深层搅拌机械对堤基或包括堤身在内的土层与喷入的水泥浆或水泥粉进行强制搅拌，使水泥和土之间发生一系列的物理、化学反应，形成整体、低渗透和具有一定强度的水泥土桩。当水泥土桩相互搭接成墙就可以发挥防渗加固之效果。
1.2 深层搅拌法的主要类型
根据固化剂采用水泥浆和水泥粉的差别，深层搅拌法分为CDM法（水泥浆法）和DJM法（水泥粉法）两大类，但是在堤防防渗加固中主要采用CDM法。按照深层搅拌机搅拌头数的区别，深层搅拌法分为单头和多头两种型式，多头包括双头、三头、四头、五头、六头等，单头搅拌墙体侧表面积大，桩体承载能力较高，但搅拌工效不如多头搅拌型式。
1.3 深层搅拌法的适用范围
深层搅拌法主要适用于20m以内的防渗墙，可用于加固黏土、粉质黏土、砂土、含砾径50cm以内的砂砾层、淤泥等多种土层。用于粉质黏土、人工填土效果较好，因为这两种土孔隙率较高，水泥浆可以充分渗透。用于黏土时水泥土桩均匀性较差，但因为黏土本身渗透系数小，所以防渗性能也可满足设计要求。用于淤泥、淤泥质土则效果不太理想，因为淤泥含水量高，吸浆量少，水泥土强度差，为此应采用低水灰比或者DJM法，同时延长搅拌时间和慢提钻杆[2]。
2 深层搅拌法施工参数控制
2.1 水泥掺入比
通常，水泥用量越多，水泥土强度越高。当水泥掺入比达到15%以上时，水泥土强度将会超过1MPa。一般工程水泥掺入比采用12%～20%。水泥土配合比应根据设计目标结合室内试验确定。试验项目包括水泥土抗压强度、渗透系数等，然后将不同掺入比试验结果绘制图表，从中选择最佳掺入比作为施工依据。
2.2 注浆参数
通过室内试验和现场生产试验确定注浆参数。主要注浆参数如下：（1）水灰比对水泥土的均匀性、抗渗性和力学性能都有直接影响。如果水灰比太小，水泥浆和原土无法充分拌合，成墙、防渗效果不好;但水灰比过大时，水泥土中水泥含量不足，防渗墙强度不足[3]。一般情况下水灰比在0.7～1.2之间。生产上主要通过检测水泥浆液的比重进行控制。（2）注浆量决定了水泥浆液能否充分填充土层空隙。一般以施工搅拌时孔口微翻泥浆作为注浆量的控制标准。每一台搅拌设备都应配备1个自动记录流量计，以便随时进行监控。（3）注浆压力依土层深度和致密程度而定。一般处理深度越大，需要的注浆压力越大。一般注浆压力取0.3～1.0MPa。
2.3 搅拌钻进速度
搅拌钻进速度影响水泥浆与加固土体拌合均匀程度，应通过生产试验确定。试验时搅拌钻进速度宜由慢到快进行控制，以便确定合适的速度范围。
2.4 反转提升速度
反转提升速度与水泥搅拌桩的质量密切相关，施工中应严格控制，计算公式为
，其中
、
分别为水泥浆、加固土体的重度（kN/m3）;
为注浆泵流量（m3/min）;
为搅拌桩截面积（m2）;
、
分别为水泥掺入比和水泥浆水灰比。通过计算得到反转提升速度再经现场生产试验校核确定。 3 深层搅拌法防渗墙在堤防防渗加固工程中的应用实例
3.1 工程概况
某江河支流主河道长256km，流域面积约9100km2。本期工程加固防洪堤2713m。堤身为土堤，高度6.5～9.0m，根据施工条件决定堤基堤身采用深层搅拌法成墙技术进行防渗加固处理。从堤顶至堤基的地质情况如下：①杂填土0.5～1.5m;②棕黄黏土2.8～3.4m;③粉质黏土2.5～3.0m;④砂质壤土，间夹粉细砂1.5～2.3m。局部堤基分布淤泥质黏土、淤泥质粉砂，厚度达3.0～4m。设计目标为：防渗墙水泥土90d龄期无侧限抗压强度≥0.8MPa;墙体渗透系数K≤（1×10-6～9×10-6）cm/s;水泥掺入比8%～12%;成墙厚度不小于18cm;墙体渗透破坏比降不小于200;墙体垂直度偏差不大于3‰。
3.2 施工设备
三头深层搅拌桩机，主要设备参数：最大加固深度15m，成桩直径0.20～0.35m;钻机转速20～95r/min;提升速度0.2～1.55m/min;钻杆直径125mm;设备总功率（55+11）kW;最大输出扭矩78kN·m;步幅，纵向1.35m，横向1.5m。
3.3 工艺参数确定
选择有代表性地段场地进行生产性试验，通过试验确定水灰比、注浆量、搅拌钻进速度、提升及下沉速度、复搅速度等施工工艺参数。试验后对墙体进行开挖、取芯，检查成墙质量并试验桩墙的抗压强度、渗透系数等性能。
3.4 施工流程
施工工艺流程为：桩机就位→调平→一序搅拌下沉→一序搅拌提升→桩机移动0.15m→二序复搅下沉→二序复搅提升→桩机移动0.15m→三序搅拌提升→三序搅拌下沉→进入下一单元墙体施工。桩机每一次下沉提升成桩3根，并称为一序。一序移位0.15m，三序成墙，形成轴线长度1.35m的单元墙，同时桩机整体移动1.05m，接着转入下一单元墙体施工。
水泥浆液制备流程为：水泥、水→高速搅拌→储浆桶→筛滤→注浆泵注浆。水泥采用强度等级为32.5MPa的普通硅酸盐水泥，水灰比选用0.8～2.0。
3.5 质量控制
施工过程中，主要控制制浆质量、桩机位置与垂直度、搅拌注浆控制和桩间搭接控制等。水泥浆要求流动性好、稳定而不离析。桩机就位误差控制在±10mm，机架垂直度不超过3‰。钻进、提升及复搅速度控制在0.8～1.0m/min。桩机下沉至桩底和提升至桩顶保持喷浆30s，以确保桩端、桩头质量。为了保证桩间搭接质量，要求连续施工;当搭接间隔超过24h时，在接头处进行套钻注浆连接。
3.6 成果检验
本工程成墙33243m2，墙厚、垂直度、强度、渗透系数都达到设计要求，而且经过2年洪水检验，也未发现任何险情。
4 结语
深层搅拌法经济、高效，因而目前已大规模用于建造堤防、土坝防渗墙，但是深层搅拌防渗墙毕竟属于隐蔽工程，在应用这项技术的时候一定要做好勘探工作，探明地质情况，并根据施工条件、地质状况采取针对性的措施，才能有效发挥出深层搅拌法防渗墙技术的特点和优势。
参考文献：
[1]赵智平，揭炳国.若干常见垂直防渗技术的比较分析[J].黑龙江水利科技，2011，39（2）：188-189.
[2]陈胜印.深层搅拌防渗墙施工技术在中小河流治理工程中的应用[J].山西水利科技，2013（1）：9-11.
[3]金孝权，金友波.多头小直径深层搅拌桩防渗墙质量控制要点[J].江苏水利，2014（2）：18-19，21.
关键词：深层搅拌法;防渗墙;堤防;防渗;加固;应用
渗透破坏是引起堤防险情事故的主要形式，因而防渗加固是保证堤防安全的重要措施。堤防渗流控制的基本方法可以归结为防渗、排渗、减压和压台（盖重），其中防渗是应用广泛、效果显著的一种渗流控制方法。防渗包括垂直防渗和水平防渗两种基本形式，其中又以垂直防渗效果更突出。垂直防渗方法很多，目前比较成熟又应用广泛的方法包括置换法防渗、高压喷射灌浆防渗、深层搅拌法防渗、劈裂灌浆防渗、垂直铺膜防渗等，其中深层搅拌法以其适用性广、成墙效果好、施工效率高、施工成本低而在堤防防渗加固中得到广泛应用[1]。因此，本文针对深层搅拌法的特点及其在堤防防渗加固中的应用进行了分析和探讨。
1 深层搅拌法成墙机理、主要型式与适用范围
1.1 深层搅拌法成墙机理
深层搅拌法是在深层搅拌桩原理基础上发展起来的，利用深层搅拌机械对堤基或包括堤身在内的土层与喷入的水泥浆或水泥粉进行强制搅拌，使水泥和土之间发生一系列的物理、化学反应，形成整体、低渗透和具有一定强度的水泥土桩。当水泥土桩相互搭接成墙就可以发挥防渗加固之效果。
1.2 深层搅拌法的主要类型
根据固化剂采用水泥浆和水泥粉的差别，深层搅拌法分为CDM法（水泥浆法）和DJM法（水泥粉法）两大类，但是在堤防防渗加固中主要采用CDM法。按照深层搅拌机搅拌头数的区别，深层搅拌法分为单头和多头两种型式，多头包括双头、三头、四头、五头、六头等，单头搅拌墙体侧表面积大，桩体承载能力较高，但搅拌工效不如多头搅拌型式。
1.3 深层搅拌法的适用范围
深层搅拌法主要适用于20m以内的防渗墙，可用于加固黏土、粉质黏土、砂土、含砾径50cm以内的砂砾层、淤泥等多种土层。用于粉质黏土、人工填土效果较好，因为这两种土孔隙率较高，水泥浆可以充分渗透。用于黏土时水泥土桩均匀性较差，但因为黏土本身渗透系数小，所以防渗性能也可满足设计要求。用于淤泥、淤泥质土则效果不太理想，因为淤泥含水量高，吸浆量少，水泥土强度差，为此应采用低水灰比或者DJM法，同时延长搅拌时间和慢提钻杆[2]。
2 深层搅拌法施工参数控制
2.1 水泥掺入比
通常，水泥用量越多，水泥土强度越高。当水泥掺入比达到15%以上时，水泥土强度将会超过1MPa。一般工程水泥掺入比采用12%～20%。水泥土配合比应根据设计目标结合室内试验确定。试验项目包括水泥土抗压强度、渗透系数等，然后将不同掺入比试验结果绘制图表，从中选择最佳掺入比作为施工依据。
2.2 注浆参数
通过室内试验和现场生产试验确定注浆参数。主要注浆参数如下：（1）水灰比对水泥土的均匀性、抗渗性和力学性能都有直接影响。如果水灰比太小，水泥浆和原土无法充分拌合，成墙、防渗效果不好;但水灰比过大时，水泥土中水泥含量不足，防渗墙强度不足[3]。一般情况下水灰比在0.7～1.2之间。生产上主要通过检测水泥浆液的比重进行控制。（2）注浆量决定了水泥浆液能否充分填充土层空隙。一般以施工搅拌时孔口微翻泥浆作为注浆量的控制标准。每一台搅拌设备都应配备1个自动记录流量计，以便随时进行监控。（3）注浆压力依土层深度和致密程度而定。一般处理深度越大，需要的注浆压力越大。一般注浆压力取0.3～1.0MPa。
2.3 搅拌钻进速度
搅拌钻进速度影响水泥浆与加固土体拌合均匀程度，应通过生产试验确定。试验时搅拌钻进速度宜由慢到快进行控制，以便确定合适的速度范围。
2.4 反转提升速度
反转提升速度与水泥搅拌桩的质量密切相关，施工中应严格控制，计算公式为
，其中
、
分别为水泥浆、加固土体的重度（kN/m3）;
为注浆泵流量（m3/min）;
为搅拌桩截面积（m2）;
、
分别为水泥掺入比和水泥浆水灰比。通过计算得到反转提升速度再经现场生产试验校核确定。 3 深层搅拌法防渗墙在堤防防渗加固工程中的应用实例
3.1 工程概况
某江河支流主河道长256km，流域面积约9100km2。本期工程加固防洪堤2713m。堤身为土堤，高度6.5～9.0m，根据施工条件决定堤基堤身采用深层搅拌法成墙技术进行防渗加固处理。从堤顶至堤基的地质情况如下：①杂填土0.5～1.5m;②棕黄黏土2.8～3.4m;③粉质黏土2.5～3.0m;④砂质壤土，间夹粉细砂1.5～2.3m。局部堤基分布淤泥质黏土、淤泥质粉砂，厚度达3.0～4m。设计目标为：防渗墙水泥土90d龄期无侧限抗压强度≥0.8MPa;墙体渗透系数K≤（1×10-6～9×10-6）cm/s;水泥掺入比8%～12%;成墙厚度不小于18cm;墙体渗透破坏比降不小于200;墙体垂直度偏差不大于3‰。
3.2 施工设备
三头深层搅拌桩机，主要设备参数：最大加固深度15m，成桩直径0.20～0.35m;钻机转速20～95r/min;提升速度0.2～1.55m/min;钻杆直径125mm;设备总功率（55+11）kW;最大输出扭矩78kN·m;步幅，纵向1.35m，横向1.5m。
3.3 工艺参数确定
选择有代表性地段场地进行生产性试验，通过试验确定水灰比、注浆量、搅拌钻进速度、提升及下沉速度、复搅速度等施工工艺参数。试验后对墙体进行开挖、取芯，检查成墙质量并试验桩墙的抗压强度、渗透系数等性能。
3.4 施工流程
施工工艺流程为：桩机就位→调平→一序搅拌下沉→一序搅拌提升→桩机移动0.15m→二序复搅下沉→二序复搅提升→桩机移动0.15m→三序搅拌提升→三序搅拌下沉→进入下一单元墙体施工。桩机每一次下沉提升成桩3根，并称为一序。一序移位0.15m，三序成墙，形成轴线长度1.35m的单元墙，同时桩机整体移动1.05m，接着转入下一单元墙体施工。
水泥浆液制备流程为：水泥、水→高速搅拌→储浆桶→筛滤→注浆泵注浆。水泥采用强度等级为32.5MPa的普通硅酸盐水泥，水灰比选用0.8～2.0。
3.5 质量控制
施工过程中，主要控制制浆质量、桩机位置与垂直度、搅拌注浆控制和桩间搭接控制等。水泥浆要求流动性好、稳定而不离析。桩机就位误差控制在±10mm，机架垂直度不超过3‰。钻进、提升及复搅速度控制在0.8～1.0m/min。桩机下沉至桩底和提升至桩顶保持喷浆30s，以确保桩端、桩头质量。为了保证桩间搭接质量，要求连续施工;当搭接间隔超过24h时，在接头处进行套钻注浆连接。
3.6 成果检验
本工程成墙33243m2，墙厚、垂直度、强度、渗透系数都达到设计要求，而且经过2年洪水检验，也未发现任何险情。
4 结语
深层搅拌法经济、高效，因而目前已大规模用于建造堤防、土坝防渗墙，但是深层搅拌防渗墙毕竟属于隐蔽工程，在应用这项技术的时候一定要做好勘探工作，探明地质情况，并根据施工条件、地质状况采取针对性的措施，才能有效发挥出深层搅拌法防渗墙技术的特点和优势。
参考文献：
[1]赵智平，揭炳国.若干常见垂直防渗技术的比较分析[J].黑龙江水利科技，2011，39（2）：188-189.
[2]陈胜印.深层搅拌防渗墙施工技术在中小河流治理工程中的应用[J].山西水利科技，2013（1）：9-11.
[3]金孝权，金友波.多头小直径深层搅拌桩防渗墙质量控制要点[J].江苏水利，2014（2）：18-19，21.