目前，用于堤防防渗施工的方法主要有：垂直铺塑灌浆，多头小直径深层搅拌桩，高压喷射灌浆、充填灌浆等。多头小直径深层搅拌桩防渗墙以施工难度小、费用低、效果好在堤防防渗设计中多被采用。但在砂性土层中施工时，桩机钻杆转动困难，功耗大，钻头易磨损，甚至出现钻杆拧断等难点问题。本文以沂河治理砂堤截渗工程多头小直径防渗墙施工为例，介绍如何改进多头小直径深层搅拌桩施工工艺，解决其在砂堤截渗工程的难点问题。

一、工程概况
       沂河是沂沭泗河流域的骨干道之一，沂河源于山东省沂蒙南麓，南流经鲁南至骆道口进入邳州境内，再至华沂并入苗圩入骆马湖，流域面积11138平方公里。沂河在刘家道口辟有分沂入沭水道，分沂河洪水经新沂河直接入海；在江风口辟有邳苍分洪道，分沂河洪水入中运河。
       邳州市境内沂河河道长23公里，两岸堤防长37.8公里，堤距自省界700米向下逐渐增加至邳新界1880米，筑堤束水，漫滩行洪。
沂沭邳工程区地处中朝准地台徐淮拗褶带与鲁西断块的分界地带，分布在郯庐断裂带及两侧。
       堤身工程地质条件：
      （一）堤身概况
       堤顶宽度一般在8ｍ，堤顶高程：西堤39—36米，东堤40.8—32.5米，设计超高水位2.5米，堤顶宽8.0米，内外坡1：3。
      （二）堤身土质
       沂河大堤堤身无明显裂缝、动物洞穴、通道等，从填土的密实性、渗透性试验数据整理分析来看，虽然堤防自填筑以来已经历较长时间，在很大程度已完成自重固结过程，但因其填料的不均匀、土质的不同以及施工质量缺陷而导致堤身密实性不均匀和透水性的较差异。沂河左右堤身填土，根据其组成可分为A类粘性土和A-1类砂性土二种类型；A类堤段堤防总体透水性弱，挡水性能较好，渗漏量小、渗透稳定及堤防边坡稳定性较好，但同时也应考虑到堤身局部填料的不均匀而带来的渗水性不均匀的问题，A-1类堤段为中等透水，堤防抗渗、抗冲能力差，不同程度的存在着冲刷稳定、渗漏、渗透变形、渗透稳定等问题。
       （三）堤身渗透性
       二类土均属弱透水性。
       二、工程设计
       沂河砂堤截渗工程多头小直径搅拌桩防渗墙主要设计参数如下：
       （一）防渗墙渗透系数K≤A×10-6cm/s（1≤A≤9）；
       （二）防渗墙无侧压抗压强度不小于0.3MPa；
       （三）防渗墙渗透破坏比降大于200；
       （四）防渗墙最小成墙厚度不小于15cm；
       （五）水泥采用32.5复合硅酸盐水泥，水泥掺入量不少于12%。
       三、多头小直径防渗墙施工工艺
       多头小直径防渗墙施工桩机,按钻杆数量可分三轴和多轴桩机,按成墙方式可分为一序成墙和二序成墙桩机。无论哪种桩机，都是通过主机的双驱动力装置，带动主机上的多个并列的钻杆转动，并以一定的推进力使钻杆的钻头向土层钻进，同时钻头喷浆，达到设计深度时，钻杆提升复搅，直到设计防渗墙顶标高时，停止喷浆。
       在上述过程中，通过搅拌系统，用可调泵速的单作用活塞泥浆泵，将水泥浆分别单独向高压输浆管均匀输送到各根钻杆，经钻头喷入土体中，在钻进及提升的同时，使水泥浆和原土充分拌和。
       四、沂河砂堤截渗工程难点
       沂河砂堤截渗工程，工程地质为砂性土。砂性土的颗粒一般较黏土大，强度高，土颗粒之间的凝聚力较小，呈单粒结构，孔隙率比较大，在水或水泥浆的作用下很容易产生流沙现象。传统的搅拌桩施工工艺是向土层中单一地注入水泥浆，边注浆边搅拌，扰动周围土体，在砂土中形成流沙，紧紧包裹着钻头、钻杆，使钻杆搅动困难，功耗增大，当流沙严重时甚至拧断钻杆。同时，由于流沙的作用，钻头与砂土颗粒频繁接触，砂土颗粒强度高，使钻头磨损严重，在施工不到500m2就得补焊一次。以上存在的难点问题，大大降低了施工效率，增加了施工成本，对工程进度也造成了一定的影响。
       五、多头小直径深层搅拌桩施工工艺的改进
       由于传统工艺，存在的主要问题是中间钻杆受流沙的影响最大，如何改善和减少流沙对中间钻杆、钻头的影响，是本工艺改进的关键技术。
       在另一种截渗墙施工技术——高压喷射截渗墙旋喷技术中，主要是利用高压空气和泥浆的混合体形成切割力，冲击破坏土体，形成防渗墙体。在这种技术的启发下，是否可以通过向多头小直径深层搅拌桩机中间钻杆中输送一定压力的压缩气体，让气体和钻头同时切削搅拌土层，减少钻头磨损和搅拌阻力。在沂河砂堤截渗工程中，我们利用2号、3号机组进行了上述改进试验，通过调整压缩气体的压力使搅拌功率发生了明显的变化，大大提高了功效。
       六、改进工艺控制要点
       由于该改进工艺是多头小直径深层搅拌桩的辅助工艺，工艺改进后，由于压缩气体的压力大小不一，对切割的土体范围也不一样，形成的截渗墙体范围也就不一样。从质量和成本控制方面，一定要注意以下几个环节：
       （一）压力大小应该通过试验控制在多头小直径深层搅拌桩能保持正常施工状况即可，即电机动力正常工况下，钻杆能顺利搅拌提升为宜。主要是因为压力大了，有利于切割土体，但切割范围大了后，需要消耗的水泥浆也多，不利于成本控制。
       （二）压力确定后，应通过开挖，观测形成墙体的厚度，验算水泥掺入比是否符合设计要求，若不符合应该及时调整喷浆量或者水灰比，使水泥掺入比符合设计要求。调整方式同传统施工工艺。
       （三）控制好搅拌提升的速度，因为中间钻杆由喷泥浆改为喷压缩空气，如果不控制好搅拌提升速度，两侧水泥浆液得不到充分混合，可能导致中间桩体质量降低。
       七、结语
       本工艺克服了多头小直径深层搅拌桩施工技术在砂性土层中的难点问题。在实际应用过程中，还应考虑和注意以下几个方面：
      （一）本工艺较适合三轴小直径搅拌桩施工工艺的改进。
      （二）本工艺适合钻杆中心距较小的小直径搅拌桩施工工艺的改进。
      （三）应该通过试验段确定输送气体压力、水灰比、喷浆量、搅拌提升等施工参数。