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多钻头高压喷射搅拌基础防渗墙的施工分析

更新时间 2011-4-13 13:59:25 点击数:

多钻头高压喷射搅拌基础防渗墙的施工要点
  〔摘要〕文章介绍了多钻头高压喷射搅拌基础防渗墙的概念,并以工程实践为基础,说明其施工要点及注意事项
 〔关键词〕多钻头高压喷射搅拌基础防渗墙;水泥浆液
    0前言
    多钻头高压喷射搅拌基础防渗加固方法的设备,是融多钻头钻孔和高压喷射、搅拌为一体,在多钻头高压喷射搅拌用的钻杆内安装输送液体介质或水泥浆液的高压喷射管路,配备输送高压液体介质或高压水泥浆液的高压泥浆泵,用以提高水泥浆液(或液体介质)的压力(大于1 MPa)。钻杆的上部连接着高压的水龙头,下部安装着搅拌钢齿和高压喷嘴,进行钻进施工时,高压泥浆泵输送高压液体介质,在钢齿上设置喷射距离限制器,高压液体介质在喷射距离限制器的作用下对钻孔周围的原始地层进行喷射切割、搅拌,钻头上的钢齿辅助进行切割、搅拌地层,形成混合液体(水与土),当钻至设计深度后,若孔口冒液体介质制造的混合液体,就可以由下而上边高压喷射水泥浆边进行搅拌边提升,直至设计高程。根据地层密实度、颗粒组成情况,控制钻进(提升)速度、浆液浓度、液体介质或水泥浆液压力,使成桩达到设计要求的密实度。搭接部位的钢齿上不设喷射距离限制器,钻进时,由高压液体介质喷射切割、搅拌地层,形成扩大的钻孔,提升时高压水泥浆进一步喷射切割、搅拌地层,再次扩大并形成大于带有喷射距离限制器而建造的水泥桩柱的直径,与上一道工序已成桩的墙体再次很好地喷射连接,解决了传统搅拌桩不能紧密连接的缺陷。
    1工程概述
    1.1工程概况某水库位于乌苏市皇宫镇镜内,距乌苏市35 km处,地理坐标为东经84°44'46″,北纬44°40'1″,是一座平原型水库。水库总库容100×104m3,兴利库容84.5×104m3,死库容15.5×104m3,根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000,工程规模为小(1)型,工程等别为Ⅳ等,主要建筑物为4级,次要建筑物为5级,水库枢纽工程主要由大坝和放水涵洞组成。
    1.2地质情况概述
    水库为除险加固水库,此次对主坝段坝基采取高压喷射搅拌基础防渗墙技术,故其他坝段在此不做叙述。
    主坝段范围坝基土均由第四系全新世冲洪积(组成;在坝高2.5倍的10 m范围内(约335.2~325.
    有粉质粘土和粉细砂互层,粉质粘土和粉细砂厚度不不一,分布较为复杂,说明冲沟发生了多次游荡。
    根据钻孔资料和取土样进行室内物理力学性质试对粉质粘土和粉细砂的物理力学性质进行分别描述:粘土,埋深3.3~8.9 m,厚度约0.5~3.8 m,土黄色,塑状态,该层位于地下水位以下,其天然含水率约为33.1%;土粒比重约2.70~2.72;塑限约17.5%~27约28.0%~48.5%,渗透系数约2.14×10-6~5.7×内摩擦角约φ=1.3~18.8°,粘聚力约c=5.1~37.1系数av=0.94~0.23 MPa-1,压缩模量Es=1.93~7地基承载力100 kPa,该粘土层虽然地基承载力可达但由于该土层位于地下水位之下,又处于流塑状态,性土,因此不排除扰动后承载力降低,变形加大,而造沉降。②青灰色粉细砂,稍密;厚约2.0~4.4 m;标贯10击,地基承载力90 KPa,渗透系数约1.2×10-2cm1.3工艺的选择根据现场地质情况,最初拟订对坝基防渗采用开设土工膜防渗方案或采用多钻头高压喷射搅拌基础案。
    1.3.1截水槽设土工膜防渗方案该方案截水槽最大挖深达6.22 m,且大部分为水开挖,边坡容易滑塌,施工期排水比较困难,施工难度1.3.2多钻头高压喷射搅拌基础防渗墙方案多钻头高压喷射搅拌基础防渗墙采用机械施工,下粉细砂开挖、排水等问题,施工简单;最大钻孔深m。此方案可以降低作业人员劳动强度,加快施工进程质量,降低施工成本。
    针对地质情况复杂,分析后最终确定本水库主坝渗采用多钻头高压喷射搅拌基础防渗墙方案。
    2施工工艺流程
    2.1工艺流程具体步骤如下:①多钻头高压喷射搅拌基础防渗加固方法步履式桩机就位调平。②启动主机,多钻头钻杆同时转动,同时喷射高压液体介质,同时钻进搅拌至设计深度。③喷射高压水泥浆并搅拌提升到地面,第一板试验桩完成。④主机沿着试验轴线纵移至第二板试验桩位,两板试验桩搭接尺寸要符合设计要求,调平步履式桩机。⑤重复上述动作,第二板试验桩完成。多次重复上述过程,形成一道防渗墙。试验段完成后,向搅浆桶中注入清水,开启灰浆泵,清洗全部管路中残存的水泥浆,直至清洗干净,并将粘附在钻头上的软土清洗干净。
    2.2施工参数
    钻头半径:r=275 mm(其中一个钻头采用无限制高压喷射成桩方案,成桩半径视地层岩性和密实度不同半径在300~500mm),桩心距:b=450 mm,成墙最小厚度D≥20 cm。
    一板墙的截面积S=0.8862 m
    2,周长=4.89 m,单位体积V=S×1=0.8862 m3,一岩米面积=185.21 m2,渗透系数≤1×10-6cm/s。
    2.3施工中应注意的事项及要求
    (1)要按设计要求放样定位,孔位偏差±3 cm、步履式桩机沿施工段的施工轴线方向,偏差率不大于0.3%。保证墙体的垂直度偏差不超过0.3%,桩径偏差不得大于4%,墙体嵌入相对不透水层的深度要达到设计要求。
    (2)按照成墙试验确定的浆液配比、输浆量和与之相匹配的钻头钻进、提升速度和钻进时高压液体介质压力、提升时高压水泥浆的压力等参数要求,上报项目监理部,得到批准后方可进行,水泥浆液要严格过滤,水泥浆液要随配随用,为防止水泥浆发生离析,需在水泥浆液拌制机中不断搅动。
    (3)供浆供水必须连续。一旦中断,要将钻杆下沉至停供点以下0.5 m,待恢复供浆时再旋转喷射提升。当因故停机半小时以上时,要对泵体和输浆管路进行清洗。
    (4)提升喷射高压水泥浆时,孔口开始返泥浆,钻喷管才能提升,提升到达设计桩顶时,要停止提升,喷射搅拌30秒,以保证桩头均匀密实。
    (5)记录搅拌机每米钻进和提升的时间。深度记录误差不得大于100 mm,时间记录误差不得大于5 sec。在搅拌喷浆作业过程中,要及时准确填写施工记录。记录表格格式要符合项目监理指示和有关规定。每次高压搅拌桩施工完毕,应向集料斗中注入清水,开启灰浆泵,清洗全部管路中残存的水泥浆,并将粘附在搅拌头的软土清洗干净。
    (6)水泥浆液搅拌时间不得小于3 min,水泥浆液制备到用完时间不宜超过2 h,每米用浆量必须满足设计要求。对具有孔洞和缝隙的土层,用浆量要以孔口微有翻浆为控制标准。
    (7)现有步履式桩机水平机架设有3个水准标点,3个点调平后,可保证导向架垂直度偏差不超过0.3%。为保证墙体的垂直度,整个成墙过程均要有人随时查看水准点位置的变化,并随时调整。施工中发生的问题及处理情况均要在记录中注明。
    2.4施工中所使用材料
    (1)水泥:水泥搅拌桩使用的水泥,要符合设计的要求(一般要根据地层酸碱性来选择水泥),水泥生产厂家要经项目监理认可。
    (2)水:水泥搅拌桩浆液拌和用水水质应符合《混凝土拌和用水标准》JGJ-89的规定,未经处理的工业废水不能使用。
    (3)外加剂:各种外加剂的质量应符合《水工混凝土外加剂技术规程》DL/T5100-

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