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防渗墙施工中水泥掺入量算法的探讨摘要：结合长江堤防防渗工程的施工情况，对垂直防渗墙中水泥掺入量的计算方法作以分析，列举出了几种不同的计算方法，并对几种计算方法的适用性加以分析，确定了几种不同类型的钻机在实际施工中应该采用的计算方法，以确保防渗墙施工的经济、高效以及防渗墙的质量。关键词：防渗墙；水泥掺入量；算法；探讨1.前言水泥土防渗墙是通过深层搅拌截渗桩机，利用水泥浆作为固化剂，在地基深处将天然原土和固化剂强制搅拌，使固化剂和含水土体发生一系列的物理化学反应，把被加固土体硬结成具有整体性、水稳定性并具有一定强度的水泥土桩，多桩相割搭接即形成连续密实的水泥土防渗墙。九八年我国长江大洪水之后，水泥土防渗墙更是以其造价低、效果好、工效高等优点在江河大堤防渗加固中得到了广泛的应用。搅拌桩机根据其所具有的搅拌头数目的不同分为单头、多头（包括双头、三头、六头）。钻机类型的多样化产生了不同的施工工艺，有单桩套打成墙、分序成墙等，这就导致了水泥掺入量的计算上也存在一些不同的看法。在进行防渗墙施工时，由于防渗墙所要求达到一定的防渗效果，加上长江汛期，？所以其施工时间及质量都有一定的要求。所以在施工时就必须考虑水泥掺入量的计算方法与钻机类型的匹配问题，以确保工程质量和施工的经济、高效。在长江荆南干堤水泥土防渗墙加固工程施工中要求水泥掺入量不小于15%，墙厚20～30cm，墙深一般不超过18m。刘秉军，男，汉，郑州，河南省地质工程公司，高级工程师。刘秉军，男，汉，郑州，河南省地质工程公司，高级工程师。2几种不同水泥掺入量的算法一般防渗墙是以平方米来作为计量单位的，水泥掺入量αw＝单位水泥重量/单位土重量，我们可以这样理解：把施工所产生的防渗墙（剖面）看作是一个面，而单桩的圆面可以看成一条线。体积＝圆面积（平方米）×深度（延米），折算为面积（平方米）＝深度（延米）×宽。我们把每平方米认为单位面积（也可以认为是单位体积），由此可以计算出每平方米的水泥掺量。2.1单桩计算方法单桩计算方法，是按单桩相互独立进行确定水泥耗量。一个单元6根桩每米水泥用量：M=3ρ土πD2γ/2------（1）式中：ρ土---土的容重取ρ土=1.7t/m3；D---成桩直径取D=350mm；γ---水泥掺入比取15%。由式（1）计算得：M=147.2kg；折算成单位面积水泥用量为109kg/m2（M/6l，l为桩间距）。单头桩机施工顺序图（2－2）2.2取有效截面积的计算方法有效截面积计算方法，是指在防渗墙施工中，桩间的搭接尺寸为l1，去除桩位搭接的重叠面积来计算一个单元墙体的截面积的计算方法。如图2－3：一个单元每米水泥用量为：M=6ρ土（πD2/4－S1）γ----（2）图2－3式中ρ土、D、γ同上，S1为桩间搭接重叠面积S1=（πD2×β/360×4－l1×l2/4）×2式中l1---桩间搭接尺寸取225mm；l2---最小墙体厚度取268mm；β----墙体厚度与桩中心之间的夹角，β=2arccos225/350=1000。由式（2）计算得M=112kg，折算成单位面积水泥用量为83kg/m2。2.3取墙体截面积为长方形的计算方法取墙体截面积为长方形的计算方法，是指将一单元墙的墙体截面取成长方形，宽度为钻头直径,长为单元成墙长度,按截面积计算每单元每米水泥用量，如图2－4：M=ρ土DLγ----（3）图2－4式中ρ土、D、γ同上，L----单元长度取1.35m由式（3）计算得M=120.5kg；；折算成单位面积水泥用量为：89.3kg/m2。3.不同类型桩机所需水泥用量算法的选择由于长江堤防工程水泥土防渗墙设计要求水泥的掺入量不小于15%，而并非是平均15%，也就是说防渗墙任何一个部位的水泥掺入量都要保证15%。所以我们就应该保证在施工时防渗墙的水泥掺入量不小于15%。这就要求我们根据钻机类型及施工工艺的不同选择合适的计算方法来保证。三种方法对比表表3－1m单桩计算方法有效截面积计算算方法长方形计算方法法分序成墙（单头头、三头）一次成墙（双头头、六头）3.1单头桩机所需采用计算方法在单桩计算方法中，由于桩间搭接相互重叠原因，水泥平均掺入量会大于15%。两桩重叠部分占单桩面积的百分为23.95%。对于施工的第一根桩，水泥平均掺入比为15%；而对于第二根桩，由于和第一根桩重叠部分已经有15%的水泥掺入量，经过复搅，则第二根桩的实际水泥掺入比肯定大于15%；下一根桩又会再高一些。排除桩位偏差等外界因素的影响，再加上一定的保险系数，对于单个桩而言施工中水泥（水泥浆）用量完全满足水泥掺入比大于15%的要求。由此我们可以看出，单桩计算方法在单头钻机施工中是可行的。在实际施工完后进行的开挖检查和取芯检验中，防渗墙的外观、质量都符合设计要求。3.2多头桩机所需采用计算方法3.2.1三头桩机所需采用计算方法在保证水泥掺入比15%的情况下，有效截面积计算方法是比较节省水泥的。有人认为在三头桩机施工中，应采取它来计算水泥的掺入量，但是三头桩机的施工工艺是两序成墙(见图二)，每序所成的桩是相互独立的，而并非是相互咬合的，所以截面积计算方法对于三头桩机来说是不合适的。若采用截面积来计算三头桩机的水泥掺入量，保证不了防渗墙的水泥掺入量不小于15%。图3－13.2.2双头、六头桩机所需采用的计算方法双头、六头桩机的施工工艺为一次成墙，所以其计算方法应该按照墙体形成的实际截面形状计算，这样就应该采用有效截面积来计算。双头桩机六头桩机一次成墙的施工工艺，就象是单桩成墙一样，所以采用有效截面积的计算方法来计算是比较合适的，这样既保证了防渗墙水泥掺入量不小于15%，又可以节省水泥，并且节省了施工时间。可以说是一种经济、高效的施工工艺，当然，在施工中输浆量要准确。长方形截面积计算方法增加了单元墙内的水泥耗用量，不适合一次成墙工艺。4.结论水泥掺入量的计算方法一定要与之相适应的施工工艺相结合，否则会造成不必要的浪费或水泥掺入量达不到设计要求。通过以上分析及表，我们可以看出，单头及三头这种分序成墙的钻机，必须采用单桩计算方法才能保证其水泥掺入量不小于15%，而对于双头及六头一次成墙的钻机，在满足水泥掺入量不小于15%的情况下，采用有效截面积计算方法是比较经济合理的；长方形计算方法对于分序成墙的钻机来说满足不了水泥掺入量的要求，对于一次成墙的钻机来说又显得