解析水库除险加固工程中等厚掘搅水泥土防渗墙应用论 10页

解析水库除险加固工程中等厚掘搅水泥土防渗墙的应用摘要：本文以水库除险加固工程为例，主要讲述了等厚掘搅水泥土防渗墙技术，阐述防渗墙工程的设计和施工控制及在水利工程的实际运用，以供参考。关键词：水库除险加固；防渗墙施工；工艺原理；适用条件；指标控制前言某水利工程，水库大坝总长690m，集水面积26.5km2，总库容1124.73×104m3。是一座以防洪保安为主，兼有抗旱灌溉和农村供水等综合效益的中型水库。由于运行年代久远，水库大坝、泄洪闸（道）、灌溉输水涵洞等主体建筑物均存在不同程度的险工隐患。水库除险加固工程中对大坝防渗处理设计采用多头小直径深层搅拌桩进行坝体防渗处理，多头小直径深层搅拌桩防渗帷幕设计成墙厚度0.35m，成墙深度4.5～15m，渗透系数≤A×10-6cm/s（A=1～10）。根据水库大坝地质条件，结合工程工期要求，经多方案比较，确定采用等厚掘搅水泥土防渗墙技术，对大坝进行除险加固。1等厚掘搅水泥土防渗墙的工艺原理与适用条件1.1工艺原理AnyquestionpleasefellfreetocontactviaQQ:1502606035n等厚掘搅水泥土防渗墙技术是在单头和双头基础上发展起来的一项堤坝防渗技术，该方法是用双动力多头深层搅拌桩机，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，并以一定的推动力使钻杆的钻头向土层掘削搅拌到设计深度，然后提升搅拌至孔口。在上述下钻提升过程中，通过水泥浆泵将水泥浆固化剂及高压气流直接送至钻头最前端，被挖掘的基土由装在搅拌轴上的多组螺旋叶、搅拌翼、壁面切削、麻花钻头及水泥浆液固化剂和高压气流有效的强制搅拌、混掺在一起。在钻进和提升的同时，被注入的水泥浆液固化剂与基土中的水发生水解、水化反应，使透水或软弱的基土凝结固化，从而形成由水、水泥、基土等形成均匀的地下连续墙。1.2适用条件等厚掘搅水泥土防渗墙技术，施工不受地下水位的影响，适用于壤土、砂壤土、粉质壤土、砂土、粉土、砾质土、粘土与上述土类相间或混杂以及含粒径不大于10㎝的卵（碎）石土层，近年来在江、河、湖、海等堤坝及水库大坝除险加固工程中应用较多。等厚掘搅水泥土防渗墙技术具有既有利坝堤稳定，又避免了因地质情况复杂而带来的钻孔、塌孔等施工难度；施工造价低，工效快等特点。2等厚掘搅水泥土防渗墙工程施工2.1主要施工方法AnyquestionpleasefellfreetocontactviaQQ:1502606035n工程施工选用MSMTW-528030型掘搅机，采用正向掘进搅拌，反向回转提升，来回一次成墙工艺，即定位后开动钻机浆液均匀喷出后，开始搅拌向下钻进，边钻进边喷浆，到达设计标高后，持续搅拌喷浆2min，然后边搅拌提升边喷浆，一次性成墙。MSMTW-528030型掘搅机为5轴，采用3管送浆、2管送气、5轴掘搅、三维作业、跟踪监控。根据设计成墙厚度350mm，钻头直径采用450mm，轴间距280mm，单幅施工成墙长度1120mm。墙体形状及套接示意图如下：2.1.1施工工艺（1）开挖储流沟：根据施工图防渗墙中心线位置，开挖横断面为深0.8～1m、宽1～1.2m的储留沟以解决钻进过程中的余浆储放和回浆补给，长度超前主机作业面10m。（2）定位根据施工图防渗墙中心线位置确定防渗墙轴线，从起点每幅定位以钻杆中心进行控制，每112cm测放一个控制点，且每20m作为一次定位误差校核点。每个单元幅起始点用30cm长竹签垂直插标，并用红漆标识插标点高出地面5cm左右。同时在防渗墙轴线外侧按同样的方法，测放一排桩位控制校核点，作为施工中对掘搅头定位的复查。（3）桩机就位由当班班长统一指挥桩机就位，移动前看清上、下、左、右各方面的情况，发现有障碍物及时清除，移动结束后检查定位情况并及时纠正。桩机平稳、平正，并用经纬仪或路线锤进行观测以确保钻机的垂直度。搅拌桩桩位定位偏差小于3cm。（4）挖掘搅拌AnyquestionpleasefellfreetocontactviaQQ:1502606035n采用一次钻进一次提升两拌两喷的方法完成单幅造墙。开动MSMTW掘进搅拌主机，并徐徐下降钻头与基土接触，按规定要求送浆、供气。在掘进过程中注浆，全程气体实行间控，其量大小视钻进速度的土质情况实施间控。随时检测搅拌轴的垂直度，以保证搅拌墙体的偏倾度不大于3‰。此间，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；当掘进达到设计深度时，延续10s左右对墙底深度以上2～3m范围，重复提升1～2次。此后慢速回转提升转杆，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。（5）注浆、供气制浆桶制备的浆液放入到储浆桶，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；在掘进过程中按规定一次注浆完毕。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后，应对泵体和输浆管路妥善清洗；供气由装在移动车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，全程气体不得间断。2.1.2防渗墙成墙施工控制（1）定位控制根据多轴掘削搅拌轴幅间中心距，在墙体中心线的一侧划定每幅间的套接位置，并按标准规定做好施工模具，定好桩位，控制平面偏差在±3cm以内。（2）垂直精度控制AnyquestionpleasefellfreetocontactviaQQ:1502606035n采用经纬仪作桩架垂直度的初始点校准，并用两侧垂直角度仪或吊垂跟踪调整导杆立柱的垂直度，用三支点导杆立柱的垂直度控制钻具垂直度，使钻机塔架垂直度偏差控制在±0.1%以内。搅拌掘进过程中，随时检测搅拌轴的垂直度，以保证搅拌桩的偏倾率不大于0.3%。（3）挖掘搅拌控制采用一次钻进一次提升两拌两喷的方法完成单幅造墙。开动搅拌主机，并徐徐下降钻头与基土接触，按规定要求送浆、供气；先开始慢速搅拌进尺，当钻进一定深度后改为快速钻进至设计墙顶标高，用桩架导柱标尺和计时器联合控制速度在0.5m/min～1.0m/min；钻进搅拌时，通过在导杆立柱上的划分标尺来量测钻具钻进速度。钻进搅拌至设计墙深后调整转速，慢速回转提升钻杆，以减缓耗用功率的突变，避免形成真空负压而导致孔壁塌陷，造成墙体空隙，提升速度控制在1.0m/min～1.5m/min。（4）水泥检测水泥采用地产优质水泥。按规范要求的批量进行取样送检，合格后用于工程。（5）浆液配制AnyquestionpleasefellfreetocontactviaQQ:1502606035n采用电子计数器控制水量，严格按预定配合比制作浆液，用比重计量测控制浆液的比重。在灰浆搅拌机与集料斗之间设置过滤网，将水泥浆液进行过滤。放浆前先搅拌2min再倒入存浆桶，现场质检员对水泥浆液进行检测，并监督浆液存放时间。水泥浆随配随用，搅拌机和料桶中的水泥浆须不断搅动。浆液存放的有效时间按以下规定控制：当气温≤10℃时，不宜超过5h；当气温≥10℃时，不宜超过3h；浆液温度控制在5℃～40℃以内，超出规定予以废弃。（6）注浆控制严格按预定配合比制作浆液，用比重计量测，控制水泥浆液的比重偏差在±0.05g/cm3内。为防止离析，水泥浆液随配随用，并不断搅动，放浆前须充分搅拌并经过滤后再倒入存浆桶，存放的有效时间符合规定要求。挖掘搅拌时浆液由注浆泵经管路送至挖掘头，注浆量由无级电机调速器监控。若中途出现堵管、断浆等现象，查找原因进行修理，待故障排除后再掘进搅拌。因故停机超过半小时，应对泵体和输浆管路妥善清洗。注浆的同时全程不间断供气，气体经管路压至钻头，供气控制压力为0.4MPa左右。（7）成墙质量控制为保证成墙厚度，根据挖掘头齿片磨损情况定期测量齿片外径。当磨损达到2cm时必须进行修复，为确保墙体均匀度，严格控制掘进过程中的注浆均匀性以及由气体升扬置换墙体混合物的沸腾状态。幅间墙体的联结是水泥土防渗墙施工最关键的一道工序，施工过程中严格控制桩位和垂直度，保证幅间套接质量和墙体的整体连续性，按试验确定的水泥渗入比，提升、下降速度，水泥浆液等参数施工，确保施工质量。2.1.3防渗墙施工技术要点AnyquestionpleasefellfreetocontactviaQQ:1502606035n（1）施工前应按设计技术要求进行工艺试桩，并按试验确定水泥渗入比，提升、下降速度，水泥浆液等施工参数。（2）土体充分搅拌，严格控制钻进速度，使原状土充分破碎以有利于同水泥浆液均匀拌和。（3）严格按试验参数配制浆液，浆液不能发生离析，水泥浆液严格按预定配合比制作，为防止灰浆离析，放浆前必须搅拌2min再倒入存浆桶。（4）水泥土搅拌桩施工时，相邻两桩施工间隔不得超过24h，因特殊情况超过时间，且桩机能正常工作，在依序即将喷的新孔位进行钻孔，留出与以成桩搭接所需榫头，以便后续施工进行。机械无法空钻时，依序在已成桩做好标记，下次施工前在此处两侧进行补桩，施工后再依序后续桩施工作业。（5）压浆阶段不允许发生断浆现象，输浆管道不能堵塞，全桩须注浆均匀，不得发生夹心层。发现管道堵塞，立即停泵进行处理。并将搅拌头下沉至停浆点以下0.5m处，待恢复供浆时在喷浆，以防断柱。停机超过三小时，先拆卸输浆管道，并妥加清洗。（6）当提升钻具在基面以下4～5m，将置存于储留沟中的水泥土混合物导回，以补充填墙料的不足。若仍有多余混合物时，待混合物干硬后外运至指定地点堆放。2.1.4施工质量控制措施（1）由专职测量人员负责测量放线及桩位的定位。AnyquestionpleasefellfreetocontactviaQQ:1502606035n（2）桩机必须端正、稳固、水平，用经纬仪或线锤保持其垂直度。垂直度是防渗墙施工控制的关键，施工过程中应由专人随时进行垂直度校验。（3）浆液配制必须按规定的配合比进行配制。（4）严格按试桩确定的施工参数控制好下沉、提升速度。及时填写现场施工记录，每掘进1幅位记录一次在该时段的浆液比重、下钻时间、提升时间、供浆量、供气压力、垂直度及桩位偏差，墙顶墙底高程等。3检测结果评价（1）芯样无侧限抗压强度：采用钻芯取样法抽检了7组试块进行立方体抗压强度试验，经水利部基本建设工程质量检测中心试验，抗压强度值为1.12Mpa～2.93MPa，均满足设计单轴抗压强度大于0.3Mpa（90d）的要求。（2）芯样渗透系数：采用钻芯取样法抽检了7组试块，经水利部基本建设工程质量检测中心试验，渗透系数检测值为（2.38～9.89）×10-7cm/s，同时在现场3处进行注水试验，渗透系数达（1.39～2.34）×10-7cm/s，全部满足设计渗透系数≤A×10-6cm/s（A=1～10）的要求。（3）墙体均匀性、连续性检测：采用GSSIAnyquestionpleasefellfreetocontactviaQQ:1502606035nSIR10B型探地雷达沿墙顶中心线布置雷达测线，获得全长690m雷达图像。雷达波探测结果显示，波形总体变化不大，同相轴基本连续，未见明显缺陷特征，表明检测部位防渗墙墙体总体连续、均匀、完整，不存在空洞现象（见照片1）。（4）墙体外观、最小厚度检测：共抽检了3个区段，分别在桩号K0+200、K0+410、K0+680处现场开挖探坑进行检测，探坑长5m，深3～4m（见照片2），经对墙体观察，水泥土截渗墙搅拌均匀并连续，桩体间连接性较好，墙体表面较为平顺，未发现墙体有蜂窝和孔洞、断桩等现象；同时，通过测量桩的轴间距，推定防渗墙最小厚度平均值为350mm～360mm，满足设计要求。5.指标控制在施工中应严格控制以下指标：（1）水泥浆液固化剂：主剂一般采用P.C32.5级（或其它强度等级）普通硅酸盐水泥。水泥掺入量（占天然土重的百分比）视工程情况经试验确定，一般为8%～20%或按设计要求。（2）水泥浆液水灰比：可根据地质报告反映的土层性质、土的孔隙率、孔洞裂隙情况、土层含水量及室内试验数据初步确定，然后再根据现场施工情况修正，一般控制在1.5～2.0左右。（3）钻头直径与搭接长度：墙体连接方式应根据设计要求的墙厚选定不同的钻头和搭接方式。根据桩深、墙厚及垂直度的要求，钻头直径可选220～632mm；根据设计要求桩与桩之间搭接长度应不小于50mm，随墙深增加应增加搭接长度。AnyquestionpleasefellfreetocontactviaQQ:1502606035n（4）轴间距：根据机械型号、墙厚、钻头直径及搭接长度确定轴间距，并严格按照轴间距进行精确定位，确保每幅防渗墙之间的套接完好。（5）垂直度：施工前应使桩机水平，使钻杆保持垂直，垂直度误差不大于1/300。（6）桩间接头处理：对于要求搭接的桩孔，桩与桩的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结语等厚掘搅水泥土防渗墙防渗技术，已开始应用于水库除险加固工程。参考文献：[1]朱文章.加强水库管理实现效益最大化[J].大陆桥视野，2010（01）[2]郑继胜.小议我国现代水库管理的原则及重点[J].中国科技财富，2011（03）[3]康建兵.如何加强小型水库管理工作的思考[J].中国科技博览，2010（33）AnyquestionpleasefellfreetocontactviaQQ:1502606035