DR(Drilling into the rock)入岩水泥搅拌桩墙工法 - 垃圾填埋场垂直防渗技术

1. 概述

在我国，垃圾填埋场主要分为正规垃圾填埋场和非正规垃圾填埋场两种类型。非正规垃圾填埋场一般是利用自然条件堆填，未按照相关标准规范进行设计和建设的生活垃圾填埋场所，据不完全统计，截至2013年底，国内21个省计划共治理非正规填埋场1236座，其极大地危害了生态环境并存在较大的安全隐患，诸如恶臭等大气污染、可燃气体爆炸火灾等安全风险、渗滤液严重污染地下水、有毒物质严重威胁土壤环境和农作物生长、浪费土地资源、影响城镇环境，必须尽快对其进行修复治理。

图1 非正规垃圾填埋场及其封场

目前，非正规垃圾填埋场的治理技术主要有搬迁减量技术、好氧稳定化技术、原位封场治理技术等。其中隔水帷幕技术在垃圾填埋场治理中适用前景广泛，能有效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，也可提供一个更加独立封闭的稳定化空间，加速填埋场的稳定化速度等。

非正规垃圾填埋场治理中的隔水帷幕多采用注浆帷幕、搅拌桩帷幕等独立设置，为减少垃圾填埋土和渗滤液的污染范围，其多采用落底式帷幕，并进入相对不透水层不宜小于1m。传统的施工工艺如单轴搅拌桩、双轴搅拌桩或三轴搅拌桩均无法进入中风化岩石一定深度，无法适应上软下硬的地层条件，更无法适应下卧卵石层、岩溶、垃圾土、孤石、建筑垃圾等不良地质现象，而本公司DR工艺采用土力SR135双动力多功能钻机，采用外套管切割+内螺旋搅拌工艺，基本克服中风化岩石、卵石层、岩溶、垃圾土、建筑垃圾等不良地质条件，非常适用于非正规垃圾填埋场的隔水屏障建设。

2. 工艺原理

（1）DR工法（Drilling into the rock）采用双动力SR-135HIT系列液压钻机，外动力采用钢套管切割，内动力采用长螺旋钻杆深层搅拌；外套管动力强劲，将底部配有进口特制刀头的钢套管回转切削压入地层（岩层）中，同时利用长螺旋钻杆搅拌跟进，采用“随护随搅”工艺，直至套管和长螺旋钻杆下到桩端为止；长螺旋钻杆达设计深度后，高压注浆泵开始底部注浆，并反提钻杆，套管同时提升，边提升边注浆搅拌至设计停灰面。施工时，先施工两侧A桩，在施工中间B装，咬合搭接，桩径800~1200mm，搭接200~300mm。施工过程实时显示钻进深度、垂直度、扭矩、钻进速度等数据。

图2 双动力SR-135HIT系列液压钻机

入岩深度精准控制、垂直度精度大幅度提高、复杂底层适应能力提升，使水泥搅拌桩墙的施工质量、适用范围、经济效益得到进一步大的提高。

3. 工艺流程

（1）施工前技术、材料、机械、人员准备；

（2）测量放线，浇筑导墙；

（3）机械就位、调平；

（4）钻机钻进成孔，外套管切削跟进，内长螺旋钻杆协同钻进；

（5）钻机钻孔达设计深后，高压注浆泵开始底部注浆；

（6）钻杆反转提升，套管同时提升，边提升边注浆边搅拌，提升至预定的停灰面；

（7）成桩养护。

（a）A桩切削钻进     （b）A桩高压注浆

（c）A桩搅拌提升     （d）B桩切削钻进

（e）B桩搅拌提升     （f）AB桩咬合成型

图3   DR工法施工工艺流程

4. 工艺参数

（1）水泥掺量20%~25%,水泥浆液水灰比0.55，采用P.O 42.5普通硅酸盐水泥，制备好的浆液不得离析，泵送连续。

（2）施工中保持搅拌桩机底盘的水平和导向架的竖直，搅拌桩桩位偏差不超过50mm,桩身垂直度误差不超过1/150，桩顶标高不超过+100～-50mm，桩底标高不超过+100～-100mm。

（3）成桩采用一喷一搅的搅拌工艺（切割预搅下沉→喷浆提升）

（4）钻头喷浆搅拌提升速度不宜大于0.5m/min，切割下沉速度不宜大于1.0m/min。

（5）喷浆速度应和提升速度相配合，确保额定浆量在桩身长度范围内均匀分布；当搅拌机预搅下沉至预定标高，水泥浆液到达出浆口后，应在水泥浆液与桩端土充分搅拌30s后再提升钻杆。

（6）施工中因故停浆时，应将搅拌头下沉至停浆点下0.5m处，待恢复供浆时再喷浆搅拌提升；停机超过3小时，宜先拆卸输管路，并妥加清洗。

（7）水泥土搅拌桩施工现场施工前应予以平整，整平后场地标高应高于停灰面标高，清除地上和地下的障碍物；

（8）搅拌桩施工时，停灰面应高于桩顶设计标高500mm。

5. 工艺施工优势及效益分析

（1）全程钢套管护壁不使用泥浆、不缩径、不塌孔、不断桩，桩体间连续完整、无接缝，成孔成桩质量高，防渗止水性强，渗透系数可达10-7cm/s，质量效益易保证；

（2）无二次污染、无噪音、无振动，安全性能高，特别适用于渗滤液渗漏的垃圾填埋场等环保工程，环境效益明显；

（3）施工钻进时可以很直观的判别地层及岩石特性，优化施工参数和具体施工桩长，同时成孔垂直度便于掌握，垂直度可以精确到1/250，有效预防桩体开叉漏水，施工控制科学严谨；

（4）钻机扭矩大、切削力大、复杂地层钻进速度快，使用于软岩~较硬岩、软石层、岩溶等不良地质条件，适应性强、应用广泛；

（5）相对于同类入岩隔离屏障工法如帷幕灌浆、咬合桩等，工期短、造价低，工期减少15~20%,造价低30~40%左右，经济效益和工期优势显著。