水泥土搅拌桩截渗墙施工技术探讨.doc
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1、水泥土搅拌桩截渗墙施工技术探讨韩莲凤 赵守生【摘 要】针对东平湖围坝堤身垂直截渗处理所采用深层水泥搅拌桩截渗技术,现就其基本原理、工艺流程、截渗技术特点、设计要求指标、施工技术要求、质量控制和质量检测等予以介绍,并把自己在山东黄河东平湖围坝除险加固施工过程中的一些经验和处理措施提出来一起进行探讨。【关键词】截渗技术;堤身垂直截渗;多头小直径深层搅拌桩;应用2006年东平湖滞洪区围坝除险加固工程东平项目共二个标段(77+300-88+400),位于山东省汶上县和东平县境内。东平湖属大(1)型水库,相应工程等级为等,围坝的级别为1级堤防。东平湖围坝除险加固东平项目工程主要工程共分为七、八两个施工标
2、段。具体内容:主要内容为11.1km水泥土搅拌桩截渗墙和高压喷射截渗墙施工,本工程堤身垂直截渗处理采用多头(3头直径350mm)小直径深层搅拌桩截渗墙技术。1.多头小直径深层搅拌桩法多头小直径深层搅拌桩截渗技术是在总结深层搅拌法按钻头形状及数量(单头、双头)搅拌成桩的基础上发展起来的一项新的截渗技术,是近年来遇到百年一遇的特大洪水时运用于堤防的垂直截渗加固处理工程上已获得成功,且日趋成熟,具有工效高、造价低、投入省、截渗性能好,无环境污染的特点。2.截渗墙技术基本原理深层搅拌桩截渗墙主要是利用水泥作为固化剂,通过特制的深层搅拌机械,把水泥浆(固化剂)喷入地层中,使土体与水泥浆强制搅拌,利用水泥
3、浆和土体之间产生的一系列理化反应,使相继搭接水泥土硬结成连续截渗墙体,形成具有整体性、水稳性、强度性及抗渗性的优质水泥土截渗墙体。水泥和土的固化机理有以下物理化学反应:(1)水泥的水解和水化反应。生成氢氧化钙、含水铝酸钙、含水铁酸钙及含水铁铝酸钙等化合物,在水和空气中逐步硬化;(2)离子交换与团粒反应,钙离子与土中交换性钾离子发生交换作用,使粘土颗粒集成较大团粒;(3)硬凝和碳酸化反应,水泥水化物中游离氢氧化钙吸收水和空气中的二氧化碳生成不溶于水的碳酸钙等项效应,能增加水泥土强度和足够的水稳定性。3.截渗技术的施工成墙工艺3.1 施工成墙工艺。桩机定位、调平下钻搅拌至设计深度提升搅拌至孔口桩机
4、纵移定位、调平,多次重复上述过程形成连续截渗墙体。要按设计要求放样定位,孔位偏差5cm、搅拌机沿导向架下沉,偏差率不大于0.3。保证墙体的垂直度偏差不超过0.5,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。通过成墙试验确定浆液的配比、输浆量和与之相匹配的钻头下沉、提升速度等参数并报项目监理批准。水泥浆液要严格过滤,并在灰浆拌制机与集料斗之间设一道过滤网。水泥浆液要随配随用。为防止水泥浆发生离析,在灰浆拌制机中不断搅动,待压浆前才缓慢倒入集料斗中。供浆供水必须连续。一旦中断,要将旋喷管下沉至停供点以下0.5m,待恢复供要时再旋喷提升。当因故停机半小时时,要对泵体和输浆管路妥善清
5、洗。当浆液到达出浆口后,要在桩底喷浆30秒,使浆液完全到达桩端。喷浆口提升到达设计桩顶时,要停止提升,搅拌30秒,以保证桩头均匀密实。记录搅拌机每米下沉和提升的时间。深度记录误差不得大于100mm,时间记录误差不得大于5秒。在搅拌压浆作业过程中,要及时准确填写施工记录。记录表格式要符合项目监理指示和有关规定。每根搅拌桩施工完毕,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。水泥浆液搅拌时间不得小于3分钟,水泥浆液自制备到用完时间不宜超过2小时,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。现有桩机水平机架设
6、有三个水准标点,三点调平后,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,并随进调整。施工中发生的问题及处理情况均要在记录中注明。3)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要大于24h。如因特殊原因超过24h,要对最后一根桩先进行空钻留出榫头,以待下一批桩搭接;如间歇时间过长,与后续桩无法搭接,要在项目监理认可后,采取局部补桩或注浆措施。(3)材料1)水泥:水泥搅拌桩浆液应采用普通硅酸盐水泥拌制,水泥标号不低于425号,水泥应符合GB175-1999规定的质量标准,不能使用结块水泥,水泥生产厂家要经项目监理认可。2)水:
7、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/T5100-1999的有关规定,其掺量应通过试验确定,选用前要报项目监理批准。4)浆液配制:水泥掺入量要按配合比试验结果取用,并且掺入量不小于被加固土体重量的12;对不同批号的水泥及各种不同配比的浆液取样,制作试件进行浆液和浆液固体及浆液与土料搅拌混合体的物理性能、力学性能试验,并将试验成果报送项目监理审批;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内容为:抗渗指标、抗压、抗折强度;施工所用水泥浆液
8、水灰比应为项目监理批准的指标,水泥浆液存放的有效时间,要符合下列规定:当气温在10以下时,不宜超过5小时;当气温在10以上时,不宜超过3小时;当浆液存放时间超过有效时间时,应按废浆处理;浆液存放时应控制浆体温度在540范围内,如超出上述规定要弃除。4.截渗技术特点(1)截渗墙体是利用水泥浆与原土充分拌和的水泥土,成墙质量可靠,墙体连续、整体性好、抗渗性能强;(2)施工时无振动,噪音小,不受环境的影响,无环境污染;(3)施工需要开集浆槽,设备操作及施工工艺均较简单,使用灵活,人力较少;(4)对加固处理土体存在架空、松散、渗漏或洞穴等也可施工,且在汛期也不影响施工;(5)与其它垂直截渗技术比较,成
9、墙工效高,造价低。通过对截渗墙整体性检测,墙体搭接良好。5.设计要求指标墙体厚度:20cm 单轴抗压强度:1.5MPa 渗透系数:k110-6cm/s 渗透破坏比降:40高喷桩主要指标:摆喷墙体厚度:20cm 旋喷墙体厚度:40cm 单轴抗压强度:4MPa 渗透系数:k110-7cm/s渗透比降:J606.施工技术要求6.1 施工场地:施工场地要平整,堤顶宽度不小于5m,场地内地下无连片或成堆的块石、树根、地下管线等,空中建筑物和高压线横跨施工场地时,其净空距地面不小于20m;6.2 按设计截渗墙轴线方向挖一条宽400500mm、深200500mm的集浆槽,避免浆液外溢,保证施工场地清洁,而且
10、有利于放桩位控制的辅助线;6.3 固化剂:固化剂是提高被加固土体强度、抗渗性等的主要因素,一般采用水泥为固化剂,而水泥的标号、化学成分、掺入比等对水泥土的强度、抗渗影响极大,根据以住经验及试验表明:普通硅酸盐水泥的活性高,其早期和后期强度均较好,其加固效果优于其它水泥品种,因此,水泥最好选用标号不小于425号,品种为普通硅酸盐水泥或矿渣水泥;6.4 水灰比:可根据地质报告反映的土层性质、土中孔隙率、土层含水量以及设计要求水泥渗入比、抗压强度、抗渗系数等初步确定,然后再根据现场施工情况进行修正,一般水灰比可取0.82.0,则浆液比重为1.2861.586;6.5 钻头直径:根据截渗墙体的深浅、单
11、元内搭接长度、单元搭接长度、成墙有效厚度、成墙分序、垂直度等要求,选择好钻头直径,一般在300500mm;6.6 喷浆量:泥浆泵是向主机钻杆输入有压的水泥浆,是利用可调泵速的三缸单作用活塞泵,分别单独向三根钻杆输送等量浆液,保证输浆均匀,且以不同的输浆速度与钻杆钻进或提升速度相配合;6.7 开工时,按照设计要求水泥掺入比,拟定水灰比、下钻及提升速度范围,要保证试桩截渗墙体搅拌较均匀,并且取芯做抗压、抗渗性能,在满足设计要求下方可施工。水泥掺入比是指水泥重量与被加固土体重量之比,则可计算掺入的水泥重量。试验表明:水泥土的强度、抗渗性,与水泥掺入比的增加而增大;6.8 在施工前必须使钻杆保持垂直情
12、况下,使桩机底座平台上的三根标杆上刻度标记与联通器管中油液面重叠,就能保证在施工时截渗墙体垂直度偏差满足设计要求;一般要求垂直度偏差不大于0.3%,桩位偏差5cm;6.9 在施工过程中,若电流骤升或桩机振动剧烈,说明钻头遇障碍物,应开挖清除或改变桩位绕过障碍物,不宜强行钻进。7.质量控制7.1 钻进质量控制(1)桩位控制:为确保搭接长度、墙体厚度及整体性,施工时放一条醒目平行设计截渗墙体轴线的辅助线,为保证桩位的准确度,根据桩孔距、搭接要求,制作桩位放样定位尺,可在辅助线上定出每序成墙孔号位置,使桩位偏差满足设计要求;(2)墙体垂直度控制:在施工前,用经纬仪调整桩机塔架或钻杆垂直于地面,因桩机
13、底座平台上有三根标杆均固定联通器管,待管中注入油后,就在管中油液面处的标杆上做出醒目刻度标记,使油液面与刻度标记重叠,最后将联通器管口封闭,因此在施工时,只要保持桩机底座平台上的三根标杆上刻度标记与各处的联通器管中油液面重叠,所成的截渗墙体垂直度就能满足设计要求;(3)桩径控制:主要是控制钻头直径,一般选择钻头直径都稍微大于设计桩径要求,因此在施工过程中,要经常检查钻头尺寸是否达到设计要求时所选钻头最小尺寸,特别是在砂性土层中;若钻头磨损利害,尺寸不符合,则应更换合格的钻头。(4)桩长控制:根据设计要求的桩长,选定较为适宜的机型,以确保桩长及施工质量。7.2 浆液及灌浆质量控制(1)严格按照水
14、灰比要求配制水泥浆液,对配制好的水泥浆液时检测,合格后才能使用;(2)搅拌好的水泥浆液,放置时间不得超过2小时,离析的水泥浆液,禁止使用;(3)在一、二级搅拌系统中,都应装上过滤筛网,可防止结块水泥、水泥浆块及杂物堵塞浆管,保证输浆系统畅通,尽量避免施工中因输浆系统发生障碍而出现断桩现象;(4)在施工中如发现溢浆严重或不溢浆现象,施工人员要向现场技术员及施工员汇报,适当调整水灰比或增、减注浆量,保证成墙质量。7.3 材料质量控制(1)水泥质量:施工所用的水泥,必须有出厂合格证及化验单,且按国家有关规范、规定进行检测,合格后方可使用。(2)施工现场水泥必须严格保管好,以免淋雨受潮,控制储备,加速
15、周转,监督使用,降低消耗。7.4 特殊处理(1)施工过程中因事故停浆,应及时记录停浆单元成墙深度及时间;若在24小时内恢复施工,再次喷浆时应将桩机搅拌下钻到停浆面以下0.5m;若超过24小时,要考虑该桩和前一根桩进行搭接,则应对该桩进行喷水空钻留出榫头,待恢复施工时该桩水泥渗入量稍增加些;(2)施工过程中如遇意外故障,钻杆在地下无法提起时,可用抽水泵接入送浆系统中,用清水冲洗钻杆及管道,待恢复时须重钻此单元墙号,水泥浆注入量也稍增加些;(3)施工过程中,必须随时检查单元成墙施工原始记录及了解施工情况,因钻头直径磨损较大使搭接长度不够,故障处理不当使单元成墙不合格或发现单元墙体不连续等,可考虑在
16、截渗墙体前、后进行补桩,此时,注浆压力加大,注量量增多。8质量检测8.1 贯入或钎探检测。在单元成墙后7天内,可采用标准贯入或轻便钎探等动力触探方法,可以判断单元成墙的现场强度及搅拌的均匀性。8.2 开挖检测。在截渗墙体的强度达到一定值后,对截渗墙体进行开挖,深度可在35m,可检查墙体外观搭接质量、整体性、致密性以及采用吊垂检查墙体垂直度等;还可选择一般截渗墙体开挖,深为150cm,检测桩位偏差、搭接效果以及有无漏桩现象。8.3 截渗墙体取样检测从开挖外露的墙体中凿取试块或采用岩芯钻孔取样,进行室内试验,直接测定截渗墙体的强度及抗渗性是否达到设计要求,还可观察截渗墙体搅拌均匀程度。8.4 埋测
17、压管检测在施工段截渗墙体内、外两侧可设置若干个测压管,在汛期可对截渗墙体效果进行整体性检测,其中有一处或几处测压管布置于无截渗墙体的堤段,经测压管水位观测,可以知道管中水位差大小,反映截渗墙体效果;若水位差别很大,表明截渗墙体效果非常明显。9.结语(1)多头小直径深层搅拌桩截渗技术是一门新的截渗技术,具有工效高、成本低、施工安全等特点,在汛期也不影响施工。(2)在施工过程中,遇到拦河砂性堤和一处堤身严重渗漏等险段,堤身均存在松散砂土及渗漏通道等情况,并发现湿陷严重,且不溢浆现象,经调整水灰比、加大注浆量等措施。(3)采用多头小直径深层搅拌桩截渗墙技术施工时,考虑掺入合适的外掺剂,即可节省水泥用
18、量,降低工程造价,还可提高水泥土的强度。下面是余秋雨经典励志语录,欢迎阅读。 不需要的朋友可以编辑删除! 关于年龄1.一个横贯终生的品德基本上都是在青年时代形成的,可惜在那个至关重要的时代,青年人受到的正面的鼓动永远是为成功而搏斗,而一般所谓的成功总是带有排他性、自私性的印记。结果,脸颊上还没有皱纹的他们,却在品德上挖下了一个个看不见的黑洞。2.我不赞成太多地歌颂青年,而坚持认为那是一个充满陷阱的年代。陷阱一生都会遇到,但青年时代的陷阱最多、最大、最险。3.历史上也有一些深刻的哲人,以歌颂青年来弘扬社会的生命力。但这里显然横亘着一种二律背反:越是坚固的对象越需要鼓动青年去对付,但他们恰恰因为年
19、轻,无法与真正的坚持相斡旋。4.青年时代的正常状态是什么,我想一切还是从真诚的谦虚开始。青年人应该懂得,在我们出生之前,这个世界已经精精彩彩、复复杂杂地存在过无数年,我们什么也不懂,能够站正脚下的一角建设一点什么,已是万幸。5.中年是对青年的延伸,又是对青年的告别。这种告别不仅仅是一系列观念的变异,而是一个终于自立的成熟者对于能够随心所欲处置各种问题的自信。6.中年人的当家体验是最后一次精神断奶。你突然感觉到终于摆脱了父母、兄长、老师的某种依赖,而这种依赖在青年时代总是依稀犹在的;对于领导和组织,似乎更贴近了,却又显示出自己的独立存在,你成了社会结构网络中不可缺少的一个点;因此你在热闹中品尝了
20、有生以来真正的孤立无援,空前的脆弱和空前的强大集于一身。7.中年人一旦有了当家体验,就会明白教科书式的人生教条十分可笑。当家管着这么一个大摊子,每个角落每时每刻都在涌现着新问题,除了敏锐而又细致地体察实际情况,实事求是地解开每一个症结,简直没有高谈阔论、把玩概念的余地。这时人生变得很空灵,除了隐隐然几条人生大原则,再也记不得更多的条令。8.中年人的坚守,已从观点上升到人格,而人格难以言表,他们变得似乎已经没有顶在脑门上的观点。他们知道,只要坚守着自身的人格原则,很多看似对立的观点都可相容相依,一一点化成合理的存在。于是,在中年人眼前,大批的对峙消解了,早年的对手找不到了,昨天的敌人也没有太多仇
21、恨了,更多的是把老老少少各色人等照顾在自己身边。请不要小看这“照顾”二字,中年人的魅力至少有一半与此相关。9.中年人最可怕的是失去方寸。这比青年人和老年人的失态有更大的危害。中年人失去方寸的主要特征是忘记自己的年龄。一会儿要别人像对待青年那样关爱自己,一会儿又要别人像对待老人那样尊敬自己,他永远活在中年之外的两端,偏偏不肯在自己的年龄里落脚。10、某个时期,某个社会,即使所有的青年人和老年人都中魔一般荒唐了,只要中年人不荒唐,事情就坏不到哪里去。最怕的是中年人的荒唐,而中年人最大的荒唐,就是忘记了自己是中年。11、中年太实际、太繁忙,在整体上算不得诗,想来难理解;青年时代常常被诗化,但青年时代
22、的诗太多激情而缺少意境,按我的标准,缺少意境就算不得好诗。12、一般情况下,老年岁月总是比较悠闲,总是能够没有功利而重新面对自然,总是漫步在回忆的原野,而这一切,都是诗和文学的特质所在。老年人可能不会写诗或已经不再写诗,但他们却以诗的方式生存着。看街市忙碌,看后辈来去,看庭花凋零,看春草又绿,而思绪则时断时续,时喜时悲,时真时幻。13、老人的年龄也有积极的缓释功能,为中青年的社会减轻负担。不负责任的中青年用不正当的宠溺败坏了老人的年龄,但老人中毕竟还有冷静的智者,默默固守着年岁给予的淡然的尊严。14、只有到了老年,沉重的人生使命已经卸除,生活的甘苦也已了然,万丈红尘已移到远处,宁静下来了的周际
23、环境和逐渐放慢了的生命节奏构成了一种总结性、归纳性的轻微和声,诗的意境出现了。15、中青年的世界再强悍,也经常需要一些苍老的手来救助。平时不容易见到,一旦有事则及时伸出,救助过后又立即消失,神龙见首不见尾。这是一种早已退出社会主体的隐性文化和柔性文化,隐柔中沉积着岁月的硬度,能使后人一时启悟,如与天人对晤。老年的魅力,理应在这样的高位上偶尔显露。不要驱使,不要强求,不要哄抬,只让它们成为人生的写意笔墨,似淡似浓,似有似无。关于人生1.我们对这个世界,知道得还实在太少。无数的未知包围着我们,才使人生保留迸发的乐趣。当哪一天,世界上的一切都能明确解释了,这个世界也就变得十分无聊。人生,就会成为一种
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