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【摘 要】文章介绍了多头小直径水泥土深层搅拌桩截渗墙施工前的现场工艺试验,通过对试验结果的分析,确定施工技术参数,并运用于涡阳枢纽深孔闸地基截渗,取得较好效果。
【关键词】多头小直径水泥土深层搅拌桩;截渗墙;试验
Many small diameter is deep to mix blend astake piece wall construction technique parameter the vital point is at the Woyang deep bore foundation piece the Shen under constructionly choose to use
Fu Bing-fa
(Anhuiprovince The water conservancy building install a head office Hefei Anhui 230022)
【Abstract】Article introduction many small diameter cement the soil is deep agitation stake piece Shen wall construction front of the spot craft experiment, pass to obtain better effect towards experiment result of analyze, make sure start construction technique parameter, combine make use of at the Wo sun vital point deeply bore Zha foundation cut Shen,
【Key words】Many small diameter cement the soil be deep to mix blend a stake;Piece Shen wall;Experiment
1. 引言
多头小直径深层搅拌桩截渗墙技术是运用特制的多头小直径深层搅拌桩机,把水泥浆喷入土体并搅拌形成水泥土墙,用水泥土墙作为防渗墙达到截渗的目的。该方法是利用水泥作为固化剂,通过深层搅拌机械,在地基深处就地将软土和水泥(浆液或粉体)强制搅拌后,水泥和软土将产生一系列物理-化学反应,使软土硬结改性。该项技术是在普通深层搅拌桩技术基础上发展而成的,它保留了普通深层搅拌桩技术取材方便、施工无噪音、无污染、工程效果好等优点外,主要在一机多头(3个钻头)和小直径(200~300mm)成墙两个方面有所突破,并可连续成墙。本文介绍的就是利用该项技术在涡阳枢纽加固扩建深孔闸工程施工中的各种技术参数是如何选用的。
2. 工程概况
涡阳枢纽工程由浅孔闸、深孔闸和船闸组成,枢纽工程属Ⅱ等大(2)型工程,深孔闸的主要建筑物按2级建筑物设计,次要建筑物按3级建筑物设计。深孔闸共4孔,单孔净宽8m,闸底坎高程平河底高程为20.74m,闸底板4孔一联,闸边墩与岸墙之间分缝。闸室顺水流方向长度20m,闸门位于上游侧,启闭机台顶面高程为43.54m,公路桥位于下游侧,闸底板上游设置20m长混凝土防渗铺盖,下游利用消力池上游端16m长防渗,消力池底板末端布设排水孔,所有接缝之间均设置止水。
深孔闸闸基座落在极细砂层上,为确保地基渗流安全,在闸底板上游45m至下游消力池防渗段换填0.5~1.0m厚度粘性土,在闸底板四周及上下游翼墙下布置多头小直径水泥土截渗墙围封。截渗墙顶高程为20.4m,墙底高程为7.4m,设计桩长13m,设计墙厚200mm。
3. 工艺试验
3.1 试验场地。
水泥土搅拌桩截渗墙施工作业前,先进行现场工艺试验。试验地点选在深孔闸上游距上游防冲槽约20.0m的部位,试验平台高程为24.0m。在试验平台上布置3组单元墙,每组单元墙由8根单桩套接组成,有效墙厚≥200mm。在深孔闸上游左岸防渗墙起点轴线左侧1.5m处,试验平台高程21.6m,布置2组单元墙,每组单元墙有6根单桩套接组成,有效墙厚≥200mm。
3.2 试验选取的参数(见表1)。
表1
水灰比水泥掺入比%水泥用量Kg/m2喷浆量L/m2浆液容量≥g/cm3有效墙厚≥mm施工方法
1.5:11383.3152.01.37200四序、两搅两喷、复搅1/2H
1.8:11596.0203.771.32200四序、两搅两喷、复搅1/3H
1.5:117108.9198.561.29200四序、四搅四喷
1.5:115106.0193.21.37200四序、四搅四喷及两搅两喷
3.3 工艺流程图(见图1)。
2.4 多头搅防渗墙工艺性试验施工。
多头搅防渗墙根据孔深及机械负荷情况,采用四序和两序成墙两种方法进行试验。
2.4.1 四序成墙
(1)启动喷浆泵喷浆。
(2)随即启动主机,钻杆开始边喷浆边钻进。
(3)当搅拌下沉到达设计深度后,重复喷浆搅拌提升到设计墙顶标高,第一序孔完成。
(4)主机上机架第一次横移22.5㎝,到第二序桩位调平,重复上述(1)、(2)、(3)施工,即第二桩孔完成。
(5)主机上机架第二次横移22.5㎝,到第三序桩位调平,重复上述(1)、(2)、(3)施工,即第三桩孔完成。
(6)主机上机架第三次横移22.5㎝,到第四序桩位调平,重复上述(1)、(2)、(3)施工,即第四桩孔完成。此四序为一个单元墙,每个单元墙轴线长度1.8米。
(7)主机再向前位移112.5㎝,重复上述操作过程,进行下一单元墙施工。
图1 工艺流程图
2.4.2 两序成墙
(1)启动喷浆泵喷浆。
(2)随即启动主机,钻杆开始边喷浆边钻进。
(3)当搅拌下沉到达设计深度后,重复喷浆搅拌提升到设计墙顶标高,第一序孔完成。
(4)主机上机架第一次前移22.5㎝,到第二序桩位调平,重复上述(1)、(2)、(3)施工,即第二桩孔完成。
(5)主机再向前位移67.5㎝,重复上述操作过程,进行下一序施工,以后每序均向前位移67.5㎝。
3. 试验成果比较
多头小直径深层搅拌桩截渗墙共进行两次试验。第一次试验截渗墙轴线总长5.4米,总造墙面积为57.6平米,共消耗水泥约7500Kg,共投入施工人员6人,其中技术人员1人;第二次试验截渗墙轴线总长2.7米,总造墙面积为30.82平米,共消耗水泥约4077Kg,共投入施工人员6人,其中技术人员1人。
通过对以上不同水泥掺入比、水灰比进行分别比较,该施工地层穿过砂层1.0米,从钻进下沉情况分析电流较不稳定,从钻进施工方面比较四序成墙工效慢但负荷小,两序成墙工效快负荷大。从供浆情况分析砂层吃浆量较粉土层要稍小一些,两搅两喷供浆连续均匀工效快,施工时浪费较少。四搅四喷施工时工效比两搅两喷慢一倍,由于总浆量要分四次输送,所以供浆时可能会使钻头堵塞造成供浆不连续,因施工时已输送过两次浆液在第三次第四次喷浆时,地层不会很快吸收,这时会在地表出现大量溢浆现象造成较大的浪费。通过对墙体开挖进行直观比较,两搅两喷与四搅四喷搅拌均匀程度没有明显区别。
4. 选用参数
最终采用施工参数:掺入比为15%、水灰比为1.5:1、施工垂直度小于0.3%、施工速度3档两搅两喷、墙底高程按穿透砂层并深入重粉质壤土不小于1.0米(施工时以地质复勘资料为依据),施工至墙底提升时为保证供浆连续,先送浆再换档提升。
5. 检测结果
涡阳枢纽深孔闸多头小直径水泥土截渗墙完工后,委托安徽水利工程质量检测中心对该段截渗墙工程进行了检测。探地雷达检测采用美国GSSI公司生产的SIR-10型探地雷达仪,选用天线的中心频率为100MHz和500MHz,主要采用连续测量方式对截渗墙全线进行检测。参数设置时,采用电磁波传播速度为0.1m/ns,增益为5点增益,窗口为200ns和120ns两种。测试结果:墙体的连续性和完整性较好,只有极少数个别桩体垂直度较差,略偏离墙体轴线,但不影响墙体的连续性和完整性。对每个单元工程截渗墙部位墙体抽芯取样进行28天龄期的抗压强度试验结果为拌桩墙体水泥土抗压强度大于0.5MPa(28d);在A3~A8钻孔部位进行注水试验,渗透系数均为i×10-6㎝/s(1≤i≤10),各项检测结果满足设计标准和主要设计指标。
6. 结语
通过完工后进行的检测表明深孔闸多头小直径水泥土截渗墙墙体的连续性和完整性较好;水泥土无侧限抗压强度和渗透系数达到设计指标,截渗墙有明显的截渗效果,满足了设计和实际的需要。
参考文献
[1] 徐有前. 高压喷射灌浆技术在大坝防渗加固中的应用[J]. 合肥工业大学学报(自然科学版), 2003, 26(3):436-440.
[2] 张可能, 邹银生, 王贻荪. 粘土固化注浆技术在垃圾填埋场防渗中的应用[J]. 湖南大学学报(自然科学版),1999,26(5):76-80.
[3] 董宏奇,李小榆. 高压喷射灌浆在土坝防渗中的应用[J]. 土工基础, 2004,18(3) : 9-10.
[文章编号]1619-2737(2010)09-14-201
【关键词】多头小直径水泥土深层搅拌桩;截渗墙;试验
Many small diameter is deep to mix blend astake piece wall construction technique parameter the vital point is at the Woyang deep bore foundation piece the Shen under constructionly choose to use
Fu Bing-fa
(Anhuiprovince The water conservancy building install a head office Hefei Anhui 230022)
【Abstract】Article introduction many small diameter cement the soil is deep agitation stake piece Shen wall construction front of the spot craft experiment, pass to obtain better effect towards experiment result of analyze, make sure start construction technique parameter, combine make use of at the Wo sun vital point deeply bore Zha foundation cut Shen,
【Key words】Many small diameter cement the soil be deep to mix blend a stake;Piece Shen wall;Experiment
1. 引言
多头小直径深层搅拌桩截渗墙技术是运用特制的多头小直径深层搅拌桩机,把水泥浆喷入土体并搅拌形成水泥土墙,用水泥土墙作为防渗墙达到截渗的目的。该方法是利用水泥作为固化剂,通过深层搅拌机械,在地基深处就地将软土和水泥(浆液或粉体)强制搅拌后,水泥和软土将产生一系列物理-化学反应,使软土硬结改性。该项技术是在普通深层搅拌桩技术基础上发展而成的,它保留了普通深层搅拌桩技术取材方便、施工无噪音、无污染、工程效果好等优点外,主要在一机多头(3个钻头)和小直径(200~300mm)成墙两个方面有所突破,并可连续成墙。本文介绍的就是利用该项技术在涡阳枢纽加固扩建深孔闸工程施工中的各种技术参数是如何选用的。
2. 工程概况
涡阳枢纽工程由浅孔闸、深孔闸和船闸组成,枢纽工程属Ⅱ等大(2)型工程,深孔闸的主要建筑物按2级建筑物设计,次要建筑物按3级建筑物设计。深孔闸共4孔,单孔净宽8m,闸底坎高程平河底高程为20.74m,闸底板4孔一联,闸边墩与岸墙之间分缝。闸室顺水流方向长度20m,闸门位于上游侧,启闭机台顶面高程为43.54m,公路桥位于下游侧,闸底板上游设置20m长混凝土防渗铺盖,下游利用消力池上游端16m长防渗,消力池底板末端布设排水孔,所有接缝之间均设置止水。
深孔闸闸基座落在极细砂层上,为确保地基渗流安全,在闸底板上游45m至下游消力池防渗段换填0.5~1.0m厚度粘性土,在闸底板四周及上下游翼墙下布置多头小直径水泥土截渗墙围封。截渗墙顶高程为20.4m,墙底高程为7.4m,设计桩长13m,设计墙厚200mm。
3. 工艺试验
3.1 试验场地。
水泥土搅拌桩截渗墙施工作业前,先进行现场工艺试验。试验地点选在深孔闸上游距上游防冲槽约20.0m的部位,试验平台高程为24.0m。在试验平台上布置3组单元墙,每组单元墙由8根单桩套接组成,有效墙厚≥200mm。在深孔闸上游左岸防渗墙起点轴线左侧1.5m处,试验平台高程21.6m,布置2组单元墙,每组单元墙有6根单桩套接组成,有效墙厚≥200mm。
3.2 试验选取的参数(见表1)。
表1
水灰比水泥掺入比%水泥用量Kg/m2喷浆量L/m2浆液容量≥g/cm3有效墙厚≥mm施工方法
1.5:11383.3152.01.37200四序、两搅两喷、复搅1/2H
1.8:11596.0203.771.32200四序、两搅两喷、复搅1/3H
1.5:117108.9198.561.29200四序、四搅四喷
1.5:115106.0193.21.37200四序、四搅四喷及两搅两喷
3.3 工艺流程图(见图1)。
2.4 多头搅防渗墙工艺性试验施工。
多头搅防渗墙根据孔深及机械负荷情况,采用四序和两序成墙两种方法进行试验。
2.4.1 四序成墙
(1)启动喷浆泵喷浆。
(2)随即启动主机,钻杆开始边喷浆边钻进。
(3)当搅拌下沉到达设计深度后,重复喷浆搅拌提升到设计墙顶标高,第一序孔完成。
(4)主机上机架第一次横移22.5㎝,到第二序桩位调平,重复上述(1)、(2)、(3)施工,即第二桩孔完成。
(5)主机上机架第二次横移22.5㎝,到第三序桩位调平,重复上述(1)、(2)、(3)施工,即第三桩孔完成。
(6)主机上机架第三次横移22.5㎝,到第四序桩位调平,重复上述(1)、(2)、(3)施工,即第四桩孔完成。此四序为一个单元墙,每个单元墙轴线长度1.8米。
(7)主机再向前位移112.5㎝,重复上述操作过程,进行下一单元墙施工。
图1 工艺流程图
2.4.2 两序成墙
(1)启动喷浆泵喷浆。
(2)随即启动主机,钻杆开始边喷浆边钻进。
(3)当搅拌下沉到达设计深度后,重复喷浆搅拌提升到设计墙顶标高,第一序孔完成。
(4)主机上机架第一次前移22.5㎝,到第二序桩位调平,重复上述(1)、(2)、(3)施工,即第二桩孔完成。
(5)主机再向前位移67.5㎝,重复上述操作过程,进行下一序施工,以后每序均向前位移67.5㎝。
3. 试验成果比较
多头小直径深层搅拌桩截渗墙共进行两次试验。第一次试验截渗墙轴线总长5.4米,总造墙面积为57.6平米,共消耗水泥约7500Kg,共投入施工人员6人,其中技术人员1人;第二次试验截渗墙轴线总长2.7米,总造墙面积为30.82平米,共消耗水泥约4077Kg,共投入施工人员6人,其中技术人员1人。
通过对以上不同水泥掺入比、水灰比进行分别比较,该施工地层穿过砂层1.0米,从钻进下沉情况分析电流较不稳定,从钻进施工方面比较四序成墙工效慢但负荷小,两序成墙工效快负荷大。从供浆情况分析砂层吃浆量较粉土层要稍小一些,两搅两喷供浆连续均匀工效快,施工时浪费较少。四搅四喷施工时工效比两搅两喷慢一倍,由于总浆量要分四次输送,所以供浆时可能会使钻头堵塞造成供浆不连续,因施工时已输送过两次浆液在第三次第四次喷浆时,地层不会很快吸收,这时会在地表出现大量溢浆现象造成较大的浪费。通过对墙体开挖进行直观比较,两搅两喷与四搅四喷搅拌均匀程度没有明显区别。
4. 选用参数
最终采用施工参数:掺入比为15%、水灰比为1.5:1、施工垂直度小于0.3%、施工速度3档两搅两喷、墙底高程按穿透砂层并深入重粉质壤土不小于1.0米(施工时以地质复勘资料为依据),施工至墙底提升时为保证供浆连续,先送浆再换档提升。
5. 检测结果
涡阳枢纽深孔闸多头小直径水泥土截渗墙完工后,委托安徽水利工程质量检测中心对该段截渗墙工程进行了检测。探地雷达检测采用美国GSSI公司生产的SIR-10型探地雷达仪,选用天线的中心频率为100MHz和500MHz,主要采用连续测量方式对截渗墙全线进行检测。参数设置时,采用电磁波传播速度为0.1m/ns,增益为5点增益,窗口为200ns和120ns两种。测试结果:墙体的连续性和完整性较好,只有极少数个别桩体垂直度较差,略偏离墙体轴线,但不影响墙体的连续性和完整性。对每个单元工程截渗墙部位墙体抽芯取样进行28天龄期的抗压强度试验结果为拌桩墙体水泥土抗压强度大于0.5MPa(28d);在A3~A8钻孔部位进行注水试验,渗透系数均为i×10-6㎝/s(1≤i≤10),各项检测结果满足设计标准和主要设计指标。
6. 结语
通过完工后进行的检测表明深孔闸多头小直径水泥土截渗墙墙体的连续性和完整性较好;水泥土无侧限抗压强度和渗透系数达到设计指标,截渗墙有明显的截渗效果,满足了设计和实际的需要。
参考文献
[1] 徐有前. 高压喷射灌浆技术在大坝防渗加固中的应用[J]. 合肥工业大学学报(自然科学版), 2003, 26(3):436-440.
[2] 张可能, 邹银生, 王贻荪. 粘土固化注浆技术在垃圾填埋场防渗中的应用[J]. 湖南大学学报(自然科学版),1999,26(5):76-80.
[3] 董宏奇,李小榆. 高压喷射灌浆在土坝防渗中的应用[J]. 土工基础, 2004,18(3) : 9-10.
[文章编号]1619-2737(2010)09-14-201