三轴深层搅拌桩在垃圾填埋场垂直防渗墙中的应用

陆华双

摘 要：三轴深搅桩可改善、加固土体，改善土体渗透、剪切、和压缩性能，是垂直防渗墙的主要形式。本文以扬州市小茅山垃圾填埋场工程为例，对防渗墙施工遇到的施工难点、质量控制要点进行分析和阐述，以期为同类项目的建设提供借鉴和参考。

关键词：三轴深层搅拌桩;垂直防渗墙;质量控制;垃圾填埋场;生态修复工程

1 工程设计概况

扬州市多元化小茅山垃圾填埋场建于上世纪80年代，场地原为砖瓦厂取土点，后被建成垃圾填埋场，用于生活垃圾、建筑垃圾简易填埋，1996年停止使用，后一直荒废。地理位置位于瘦西湖路东侧、上方寺路北侧。

本工程垂直防渗墙设计采用?650三轴水泥土搅拌桩，搭接施工采用前工序第三轴与后道工序第一轴全断面套打方式，间搭接不小于200mm。垂直防渗墙主要依据地勘报告垃圾边线布置，一次实施完毕，防渗墙顶标高西侧段15.0 m，其余段为18.0m，防渗墙高度14～17 m，深入第③层粉土夹粉质黏土层以下约1.0 m。防渗墙渗透系数：1×10-6～5×10-7cm/s。设计允许比降不宜小于60。

2 工程地质条件

根据地勘单位提供的勘察报告，场地地面表层普遍分布①1层素填土、①2层杂填土、①3层素填土。填埋垃圾包含建筑垃圾、生活垃圾，杂少量粉质粘土、粘土。①1～①3层人工填土含较多空隙及缝隙，土质不均，具有一定透水性，②层粉质粘土顶部在垃圾填埋前受人类活动的影响，存在部分裂隙，场地均有分布，亦具有一定的透水性，①1～①3层、②层顶部构成场地潜水含水层;②层下部、③层粉质粘土、粘土构成含水层的隔水底板。

3 施工难点分析

根据设计方案，垂直防渗帷幕设置在垃圾堆体四周边界线外围，帷幕底部伸入相对不透水层第③层粉土夹粉质黏土层以下不小于1.0m。考虑到②层粘性土顶部由于受砖瓦厂取土坑施工开挖等人类活动和自然力的影响，存在裂隙、孔洞等，具一定的透水性，且底部起伏亦较大。结合现场情况和地勘资料研判，施工中的难点为：①成桩在垃圾堆层中，垃圾孔隙较大，浆液易流失，损耗大;②垃圾中土含量较少，施工时水泥搅拌桩成型困难;③墙体的长径比为26.15，垂直度控制要求高，桩身套接质量和入不透水层深度对防渗质量影响较大也是控制难点;④局部施工作业面为淤泥，泥浆需做处理加固。

4 防渗墙施工

4.1 施工原理

三轴深层搅拌桩利用水泥等材料作为固化剂的主剂，通过大型的深层搅拌机械，在地基深处将垃圾土、软弱土层等和固化剂强制搅拌，桩与桩搭接形成一个闭合的帷幕，从而达到改良加固，增大变形模量，形成水泥土防渗止水帷幕。使用水泥浆的同时，在孔口掺添素黏土，增加土含量保证成型质量，并按区段进行工艺试桩工作，确定各施工段的施工参数。

4.2 施工放样

防渗墙的施工需先进行定位，按照垂直防渗墙平面布置图中的坐标，准确测放点位，标定防渗墙中心位置，侧放点位偏差不大于10mm。

沿防渗墙点位测量高程并标定，便于桩长控制。除场地西侧段墙顶标高为15.0m外，其余区段墙顶标高为18.0m，根据设计图纸并结合地勘报告及现场地形确定墙顶标高，并形成区段桩长施工图。

施工平台采用块石石笼堆填至泥浆池中，待块石基础稳定后清除围堰内淤泥和泥浆，再选用优质黏土分层回填、压实，并填筑至周边平台高度，确保可满足三轴深层搅拌桩施工要求。施工平台宽度按11～12米设置。

4.3 施工控制

4.3.1 水泥浆液配比控制

水泥土搅拌桩采用三轴中空页片螺旋式搅拌钻机施工，材料采用42.5及以上普通硅酸盐水泥，水灰比为1.50，水泥掺入量为20%，水泥土搅拌桩加固体28d无侧限抗压强度qu28≥0.8MPa。施工前按分區段进行工艺试桩工作，以确定适合此区段的成桩工艺参数和施工操作技术参数，每次成桩工艺性试验桩5根。浆液配比须根据现场试验，根据成桩的下沉量进行修正确定水灰比为1.50，水泥参入量为30%，素土参入量为10%。

水泥浆液要严格按预定的配合比配制，制备好的浆液不得离析、不得停置时间过长，超过2小时的浆液应报废处理。浆液倒入集料斗时应加筛过滤，以免浆内结块损坏泵体。泵送浆液前管路应保持潮湿，以利输浆。拌制浆液的罐数、固化制、外加剂的容量和泵送浆液的时间应有专人统计记录。

4.3.2 墙体成型控制

为减少浆液流失和保证墙体成型质量，从材料和施工两个方面采取措施防治。

鉴于回填均为垃圾土含量稀少，采取深搅桩施工的同时，孔口掺添素黏土的方式增加土含量。不仅可以封堵垃圾间的孔隙减少水泥浆液流失，亦可经钻具粉碎、搅拌改良水泥浆与填埋垃圾形成的桩体成分，提高桩身各项性能，

桩体施工采用标准连续方式，搭接型式为全断面套打，相临桩施工时间不超过初凝时间。为保证桩体施工水泥浆和原状土及添加素土拌和均匀，下沉及提升均为喷浆搅拌，下沉提升速度均做减速，下沉速度为0.5～0.8m/min，提升速度为0.8～1.5m/min。

4.3.3 墙体套接和深度控制

成桩过程中严格控制桩位和垂直度。垂直防渗墙施工前，应先场地平整，平整后施工平台标高、宽度根据设备要求、位置确定。并对沿防渗墙中心线两侧各1.0m宽和施工设备工作范围内的障碍物予以清除。施工时确保主机水平，导向架垂直度偏差不大于0.5%，从而保证套接时的重合度。同时施工中做到跟踪观测及时调整。

桩的长度控制采用桩顶标高控制，钻进深度经计算、复核后在钻机塔上做出标记，如遇地形高低不平时则及时调整沉管深度，采用桩长的电流值双控，确保桩端进入第③层粉土夹粉质黏土层以下不小于1.0m。采取以上措施确保防渗墙的整体性和防渗性能满足抗渗要求。

4.3.4 墙体施工缝控制

搭接施工间歇时间不超过2小时。因故停机不超过1 0小时，如重新钻进补接，重叠长度不得小于1.0m。施工过程中遇到突发事件，因故停机超过24小时，防渗墙连接处后续施工应与有效墙体保持净距不超过50mm，进行对接或在两侧贴接，中间不连续处必须采用高压喷射注浆补强。喷射注浆时按工艺要求提升注浆管，由下向上喷射注浆。注浆管分段提升的搭接长度宜大于100mm。

4.4 质量检验

垂直防渗墙施工过程中必须随时检查施工质量，并对每根工程桩进行质量评定，检查重点是：水泥用量，桩长、制作过程中有否断桩现象、搅拌提升时间和复搅次数。成桩后7天内进行质量跟踪检验，用静力触探测试桩身强度沿深度的变化，检验桩的总数应不小于总桩数的2%，深度不小于4m，其中深度不小于10m的孔不少于3处。现场渗透系数测试，利用在钻孔的特定深度进行降水头测试，渗透系数必须达到设计要求，并有95%的合格率。实验室检测要求：成桩28天后取样检测防渗墙渗透系数。

检查不达标的部位必须采用高压喷射注浆补强，并在注浆的部位其中两点进行取样测试渗透系数，以确保补强部位达到设计要求。

5 结语

通过三轴搅拌桩防渗帷幕在本项目的工程实践，验证了在垃圾填埋场治理中的适用性，有效地阻止垃圾填埋场与周边地层之间的水力联系，减少垃圾填埋场内垃圾土和渗滤液对周边地层污染的扩散，加速填埋场的稳定化速度，工程中积累的有益经验将对类似项目具有借鉴参考意义。

参考文献：

[1]《型钢水泥土搅拌墙技术规程》JGJ/T199-20

[2]《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2018