水泥土搅拌渗墙施工技术

来源:用户上传      作者:

　　摘要：在山西省忻州市南云中河河道治理工程中采用水泥土搅拌防渗墙技术。工程特点是施工线路长，配套动力使用大，电、水等的供应有较大的工作难度。施工要点是要做好现场试验、地质条件勘察、确保施工连续性、控制水泥用量及搭接长度。
　　【关键词】水泥土搅拌防渗墙现场试验施工连续性墙体搭接
　　【正文】
　　1、工程概况
　　忻州市南云中河河道治理横断面为复式断面。施工区为典型的地堑盆地地貌---忻定盆地，表层为松散堆积物覆盖，无基岩露头，区内出露及钻探揭露地层主要为滹沱系、新生界第四系地层。冲、洪积物，壤土、砂壤土、粉质壤土、淤积质粉质壤土相间成层，厚度不均，渗透系数为1.50×10-5～1.11-4cm/s，砂砾石层处于渗流临界稳定状态，渗流破坏形式为管涌。
　　治理工程基础防渗墙主要为水泥土搅拌防渗墙，局部为高喷防渗墙。平均纵坡为2.37‰，有效厚度不小于0.2m，最大深度20m。防渗墙的抗压强度不小于0.5Mpa，压缩模量不大于1000Mpa，渗透系数不大于A×10-6cm/s(A<10)。防渗墙水泥掺入比暂定为15%，施工时视土质情况由现场试验调整。
　　防渗墙须打入第一相对隔水层,插入相对隔水层深度不小于0.5m，桩间搭接长度按150mm控制，钻具垂直精度不大于1/200。
　　2、现场试验
　　2.1要求
　　水利工程地质成因较多，已有的试验成果只能参考。先进行施工工艺试验，通过试验论证拟采用的施工方法在技术上的可行性，确定合理的施工工艺及水泥掺入量、水灰比、钻具的掘进和提升速度等工艺参数。
　　试验6根桩，15天后进行桩体外观检查、测量桩径，同时取芯进行无侧限抗压试验。
　　2.2 检验。
　　开挖深度、宽度不小于2.0m，观察桩与桩之间的搭接状态、搅拌的均匀度、裂缝、缺损等情况。在防渗墙中取得水泥土芯样，室内养护到28d，制成试件（50mm×50mm×50mm）作无侧限抗压强度和渗透试验，取得抗压强度、压缩模量和渗透系数等指标。验证试验参数是否满足设计要求。
　　2.3施工参数
　　检验报告表明水泥土连续墙1：1的水灰比28天抗压强度为1.0MPa，压缩模量为70.16 MPa，渗透系数常温下为4.29×10－6cm/s，室内养护下为3.79×10－6cm/s；满足设计要求。施工技术参数见下表。
　　 水泥土搅拌防渗墙施工技术参数表
　　
　　
　　3、施工准备及钻机就位
　　平整压实场地，清除地面地下障碍，作业面不小于8m。根据坐标基准点，确定墙体施工轴线，每50m布设一控制桩， 支撑移动车和主机就位，架设桩架，安装制浆、注浆和制气设备，接通水路、电路和气路，运转试车。根据施工要求开挖储留沟以解决钻进过程中的余浆储放和回浆补给，长度应超前主机作业10m，铺设垫板以均衡主机对地基的压力。
　　定线后将钻机安设在到指定位置。根据3根掘削搅拌轴两边轴间的中心距离，在墙体中心的标线上划定每幅间套接的位置，偏差控制在±5cm以内。
　　用桩架的导杆垂直来保证钻杆的垂直度，桩架导杆由垂直度角仪调整，由现场施工员采用经纬仪作桩架垂直度的初始零点校准，垂直度控制在±3‰以内。在桩架导柱上划分标尺来量测钻进速度及最终掘进深度，控制挖掘深度为设计深度的±0.2m。
　　4、施工方法、步骤
　　4.1工艺流程
　　施工连续性是保证水泥土搅拌防渗墙质量的关键。
　　防渗墙施工工艺流程是：桩机就位、调平；启动主机，通过主机的传动装置，带动主机上的钻杆转动，钻头搅拌，并以一定的推动力把钻头向土层推进至设计深度；提升搅拌到孔口。在钻进和提升的同时，用水泥浆泵将水泥浆由高压输浆管输进钻杆，经钻头喷入土体，使水泥浆和原土充分拌和完成一个流程的施工。
　　纵向移动搅拌桩机，重复上述过程，最后形成一道水泥土防渗墙。见施工程序图。
　　
　　
　　4.2配制浆液
　　按1：1的水灰比确定加水及加灰量，并在搅拌机上做好标记。配置浆液严格按照已标明的加水高度及加灰量进行控制。充分拌和后用比重计对浆液密度进行测控，由专人记录加水、灰和浆液密度等数据。见配浆表。
　　
　　
　　离析，放浆前必须搅拌30s再倒入储浆桶。浆液性能试验的内容为：比重、粘度、稳定性、初凝、终凝时间。凝固体的物理性能试验为：抗压、抗折强度。水泥浆液随配随用，制浆桶和储浆桶中的水泥浆液应不断搅动。施工水泥浆液严格过滤，在灰浆搅拌机与集料斗之间设置过滤网。
　　浆液存放的有效时间应符合下列规定：
　　①当气温在10ºC以下时，不宜超过5h；
　　②当气温在10ºC以上时，不宜超过3h；
　　③浆液温度应控制在5º～40º以内，超出规定应予以废弃。
　　浆液存放时间超过以上规定的有效时间，作废浆处理；
　　4.3掘进搅拌
　　徐徐下降钻头与基土接触，按规定送浆、供气，开始慢速搅拌进尺，当钻进一定深度后改为快速掘进。在掘进过程中一次注浆完毕，全程气体不得间断，其量大小视钻进速度和土质情况实施监控。随时检测搅拌轴的垂直度。保存好涌入储留沟中的水泥土混合物，以利回填和整备墙体之用。为保证能充分搅拌基土，用桩架导柱标尺和计时器联合控制钻进搅拌速度在0.5～1.0m/min。
　　4.4注浆
　　在掘进搅拌过程中，制备好的浆液经送浆泵和管道送入移动车尾部的储浆桶，再由注浆泵经管路送至挖掘头。注浆量的大小由装在操作台的无级电机调速器和自动瞬时流速计及累计流量计监控，一般根据钻进尺速度与掘削量在80～140L/min内调整。若中途出现堵管、断浆等现象，应立即停泵，查找原因进行修理，待故障排除后再掘进搅拌。当因故停机超过半小时，应对泵体和输浆管路妥善清洗。
　　4.5回转提升及供气
　　掘进达到设计深度延续数分钟后即可慢速回转提升转杆，鉴于回转转杆时转矩过大，调整转速和提速以减缓耗用功率的突变。提升速度不应太快，避免形成真空负压，孔壁坍陷，造成墙体空隙，一般情况下提升速度应控制在1.0～1.5m/min。在此进程中，将置存于储留沟中的水泥土混合物导回，以补充填墙料之不足。
　　在掘进搅拌和回转提升过程中，由装在移动车上空气压缩机制成的气体经管路压至钻头，其量大小由手动阀和气压表配给，一般控制压力为0.3～0.4Mpa左右，整个施工过程中气体不得间断。
　　4.6成墙移机
　　为保证成墙厚度，根据挖掘头齿片磨损情况定期测量齿片的外径，当磨损达到2cm时必须对其进行修复。当提升钻杆接近基面时，关闭气路。移动车自载垫板撤后续前，移机至下一施工位置，配套设备跟进。而后应及时向槽孔内回填灰浆，且留有足够的沉降余量并整平。
　　4.7桩间接头处理
　　桩与桩搭接间歇时间不应大于24h，如因特殊原因超过上述时间，应对最后一根桩搭接处进行空钻留出榫头以待下一批桩搭接；如间歇时间过长（如停电等）与后续桩无法搭接，应在设计和监理单位认可后，采取局部补桩或注浆措施。
　　4.8围井试验及取芯抗压检测
　　围井的施工方法与正常水泥土搅拌防渗墙施工步骤一样，只是围成一个达到规范要求的正方形检查围井，待墙体凝固后进行抗渗检查。取芯检查采用Φ108金刚石钻头在监理人指定位置防渗墙中心进行取芯，将取出的墙芯送往试验室检测。
　　4.8.1开挖检验。于成墙15d后，对成墙部位开挖检查，开挖深度、宽度不小于2.0m，观察桩与桩之间的搭接状态、搅拌的均匀度、裂缝、缺损等情况。
　　4.8.2取芯试验。成桩15d后，开挖或钻孔（墙厚大于400mm时）在防渗墙中取得水泥土芯样，室内养护到28d，制成试件（50mm×50mm×50mm）作无侧限抗压强度和渗透试验，取得抗压强度、压缩模量和渗透系数等指标。

　　4.9特殊情况处理
　　当遇较大石块或地下构筑物时，用人工、机械方法清除或采取灌浆方法对构筑周边及上下地层进行封闭处理。如遇地段含水量较低、致密坚硬的粘土地层，搅拌下沉困难时，采用加大水灰比的施工方法，每幅墙体的水灰比应合理控制。
　　4.10施工记录
　　主要内容为：工程名称、桩编号、施工日期、注浆时间、注浆长度（深度）、施工注浆各项参数等，及时如实记录。
　　5.质量检查及防渗效果
　　对墙体质量的检查采用开挖、围井注水试验和室内试验相结合的方法。
　　5.1开挖检查防渗墙的连续性及有效长度。
　　5.2试件检测：在施工现场按规范采样土，在室内进行轴压试验。
　　5.3围井抽水检测及取芯抗压强度检测
　　施工90d（抗压强度以90d龄期的为比较基准1，28d龄期为0.5～0.7；180d龄期为1.1～1.3）后，在防渗墙中心位置钻试验孔及围井检测。
　　5.4施工质量控制点和控制标准见下表
　　
　　
　　离析，放浆前必须搅拌30s再倒入储浆桶。浆液性能试验的内容为：比重、粘度、稳定性、初凝、终凝时间。凝固体的物理性能试验为：抗压、抗折强度。水泥浆液随配随用，制浆桶和储浆桶中的水泥浆液应不断搅动。施工水泥浆液严格过滤，在灰浆搅拌机与集料斗之间设置过滤网。
　　浆液存放的有效时间应符合下列规定：
　　①当气温在10ºC以下时，不宜超过5h；
　　②当气温在10ºC以上时，不宜超过3h；
　　③浆液温度应控制在5º～40º以内，超出规定应予以废弃。
　　浆液存放时间超过以上规定的有效时间，作废浆处理；
　　4.3掘进搅拌
　　徐徐下降钻头与基土接触，按规定送浆、供气，开始慢速搅拌进尺，当钻进一定深度后改为快速掘进。在掘进过程中一次注浆完毕，全程气体不得间断，其量大小视钻进速度和土质情况实施监控。随时检测搅拌轴的垂直度。保存好涌入储留沟中的水泥土混合物，以利回填和整备墙体之用。为保证能充分搅拌基土，用桩架导柱标尺和计时器联合控制钻进搅拌速度在0.5～1.0m/min。
　　4.4注浆
　　在掘进搅拌过程中，制备好的浆液经送浆泵和管道送入移动车尾部的储浆桶，再由注浆泵经管路送至挖掘头。注浆量的大小由装在操作台的无级电机调速器和自动瞬时流速计及累计流量计监控，一般根据钻进尺速度与掘削量在80～140L/min内调整。若中途出现堵管、断浆等现象，应立即停泵，查找原因进行修理，待故障排除后再掘进搅拌。当因故停机超过半小时，应对泵体和输浆管路妥善清洗。
　　4.5回转提升及供气
　　掘进达到设计深度延续数分钟后即可慢速回转提升转杆，鉴于回转转杆时转矩过大，调整转速和提速以减缓耗用功率的突变。提升速度不应太快，避免形成真空负压，孔壁坍陷，造成墙体空隙，一般情况下提升速度应控制在1.0～1.5m/min。在此进程中，将置存于储留沟中的水泥土混合物导回，以补充填墙料之不足。
　　在掘进搅拌和回转提升过程中，由装在移动车上空气压缩机制成的气体经管路压至钻头，其量大小由手动阀和气压表配给，一般控制压力为0.3～0.4Mpa左右，整个施工过程中气体不得间断。
　　4.6成墙移机
　　为保证成墙厚度，根据挖掘头齿片磨损情况定期测量齿片的外径，当磨损达到2cm时必须对其进行修复。当提升钻杆接近基面时，关闭气路。移动车自载垫板撤后续前，移机至下一施工位置，配套设备跟进。而后应及时向槽孔内回填灰浆，且留有足够的沉降余量并整平。
　　4.7桩间接头处理
　　桩与桩搭接间歇时间不应大于24h，如因特殊原因超过上述时间，应对最后一根桩搭接处进行空钻留出榫头以待下一批桩搭接；如间歇时间过长（如停电等）与后续桩无法搭接，应在设计和监理单位认可后，采取局部补桩或注浆措施。
　　4.8围井试验及取芯抗压检测
　　围井的施工方法与正常水泥土搅拌防渗墙施工步骤一样，只是围成一个达到规范要求的正方形检查围井，待墙体凝固后进行抗渗检查。取芯检查采用Φ108金刚石钻头在监理人指定位置防渗墙中心进行取芯，将取出的墙芯送往试验室检测。
　　4.8.1开挖检验。于成墙15d后，对成墙部位开挖检查，开挖深度、宽度不小于2.0m，观察桩与桩之间的搭接状态、搅拌的均匀度、裂缝、缺损等情况。
　　4.8.2取芯试验。成桩15d后，开挖或钻孔（墙厚大于400mm时）在防渗墙中取得水泥土芯样，室内养护到28d，制成试件（50mm×50mm×50mm）作无侧限抗压强度和渗透试验，取得抗压强度、压缩模量和渗透系数等指标。
　　4.9特殊情况处理
　　当遇较大石块或地下构筑物时，用人工、机械方法清除或采取灌浆方法对构筑周边及上下地层进行封闭处理。如遇地段含水量较低、致密坚硬的粘土地层，搅拌下沉困难时，采用加大水灰比的施工方法，每幅墙体的水灰比应合理控制。
　　4.10施工记录
　　主要内容为：工程名称、桩编号、施工日期、注浆时间、注浆长度（深度）、施工注浆各项参数等，及时如实记录。
　　5.质量检查及防渗效果
　　对墙体质量的检查采用开挖、围井注水试验和室内试验相结合的方法。
　　5.1开挖检查防渗墙的连续性及有效长度。
　　5.2试件检测：在施工现场按规范采样土，在室内进行轴压试验。
　　5.3围井抽水检测及取芯抗压强度检测
　　施工90d（抗压强度以90d龄期的为比较基准1，28d龄期为0.5～0.7；180d龄期为1.1～1.3）后，在防渗墙中心位置钻试验孔及围井检测。
　　5.4施工质量控制点和控制标准见下表
　　注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。

转载注明来源:https://www.xzbu.com/2/view-601871.htm