高压摆喷组合超深防渗施工技术在高含水区的应用

高压摆喷组合超深防渗施工技术在高含水区的应用

5头研磨小直径搅拌桩和高压喷雾干燥的结合防渗技术是一种改进的防渗墙技术。它对普通单双搅拌装置的工作机进行了优化，并实现了喷灰和加压技术。主机搅拌系统采用了多轴联动、固定搭接,克服了普通搅拌桩包壳、夹心、10m以下水泥含量迅速衰减,以及防渗墙体下部开叉、错孔等致命缺陷,实现了水泥土防渗墙无缝连接,功效快、效果好。此工法适用于砂质土、粉质粘土、粉砂及其互层中,加固深度可达50m;该工法施工用于形成防水帷幕,割断地下水的渗流,防止基坑底部粘性土涌土或砂性土管涌,保护相邻构筑物或地下埋设物,补强原有构筑物地基,对原基础进行加固保护。1高压摆喷法3,5喷浆该工法形成的防渗墙一般上部20m以内采用5头搅小直径搅拌桩,20m~50m采用高压摆喷。5头搅小直径搅拌桩防渗墙技术目前国内比较先进的为5头搅拌,5轴联动固定搭接,其中3头喷浆(为1,2,4喷浆)、2头喷气(3,5喷气),改进了以往1,3,5喷浆2,4喷气的形式,使2幅套打的桩质量接头处咬合质量好。搅拌钻头直径39cm,成墙有效厚度不小于20cm,连续成墙,通过浆气混合和充分搅拌形成的防渗体质量均匀;高压摆喷采用高压射流(浆、气)按照设定形式从喷嘴中射出,切割破坏周边土体,土颗粒在浆气共同作用下进行搅拌混合,同时由于浆液的补充把部分土颗粒排出孔外,形成置换作用,随着固化剂的固结和水化反应形成防渗帷幕。此工法具有以下特点:成桩深度大,土体加固均匀,对水量补给丰富的地层防渗效果好;对地质条件复杂的地层及含大量杂填土的地层和地层含有大块孤石与地下障碍物的地层适应性强;适应地基变形效果好。25头磨小直径搅拌桩2.1桩机钻头搅拌安装中,设置钻机标志(1)按施工图测量放样,确定防渗墙的轴线。(2)对机械行走的作业面承压力进行确定,然后作出相应的处理。(3)测放具体孔位,设置钻机标志。(4)移动主机至设计钻孔位置,并进行机械调平,水平对中孔位,确保符合设计要求。(5)启动主机、空压机,桩机钻头搅拌下沉、开启喷浆泵送浆至设计深度。控制搅头下沉的速度均匀,速率符合其技术规定。(6)重复搅拌提升,同时喷浆直至孔口。(7)关闭搅拌主机及供浆、供气系统。桩机平移就位调平后,重复上述过程,进行下一个单元墙施工。5头搅成墙施工方法见图1。2.2防渗墙体表面元素含量测定(1)选用符合设计要求的5头搅小直径搅拌桩防渗墙机械。单个搅拌头直径390mm,搅拌头轴距325mm,墙体的有效厚度单排不得小于200mm,双排不小于450mm,墙体的垂直度误差不大于0.5%。(2)5头搅小直径搅拌桩防渗墙的渗透系数k=A×10-6cm/s(1<A<10),90d抗压强度大于0.5MPa。(3)固化剂采用P.C.32.5级复合硅酸盐水泥,水泥掺入量根据试验确定。在试验中水泥按15%掺入比进行,并测定各级掺入比的渗透系数,抗压试验取90d龄期的试块并按照有关规范进行;通过试验合理确定选用水泥掺入比。(4)水灰比通过现场施工试验确定,一般要求不低于1.2。2.3搅拌墙序列根据工程特点,采用顺槽式单孔全套复搅式标准形式,见图2。2.4搅拌下沉深度无砂区搅拌下沉速度是决定土层能否破碎到预想效果的关键,因此必须按规范要求进行,确保下沉及提升速度与原状土各点搅拌次数相匹配,可在每层搅拌叶片不对称焊接耙齿,确保能够把土层粉碎,达到预想的效果。搅拌下沉深度确保达到设计要求,偏差不大于50mm。喷浆时应保持浆压稳定、供浆连续,确保整个桩体喷浆量均匀连续。3挡渗墙基础施工采用5头搅小直径与高压摆喷组合防渗;即上部20m由5头搅小直径搅喷式水泥土防渗墙,施工至21m,下部采用摆喷防渗至设计深度,相互搭接1m。孔距1.3m,施工轴线位于5头搅小直径外侧。见图3。3.1工艺高压摆喷工艺流程见图4。3.1.1施工控制表的确定根据提供的高程点、施工控制点测放高喷施工轴线及起始点桩位,用水准仪测定各桩位高程。根据设计防渗墙底高程和实测桩位点地面高程确定防渗墙墙深,制成防渗墙深度施工控制表。用经纬仪和钢尺对每根高喷桩位进行测放,用30cm的红头竹签定样,红头竹签高出地面3~5cm,确保桩位偏差小于2cm。3.1.2引用孔引孔机就位后进行引孔。3.1.3试验地的水泥灌浆根据设计选用P.C32.5号水泥,按试验确定的水泥浆液水灰比,利用机械搅拌水泥浆液,水泥采用进料机均匀进料,配置合格浆液过筛后,存放于储浆桶内。3.1.4定向喷射试验(1)高喷台车就位后,地面试喷,控制的固定定向喷射摆动角度35°。(2)包好气嘴和浆嘴,将喷射管下到设计深度。(3)启动高压泥浆泵,待泵压、流量等达到试验确定的技术参数,且孔口已返出水泥浆液时,即按定向喷射摆动角度及试验确定的提升速度开始摆喷作业,摆喷时确保喷射角度允许偏差不大于1°。(4)喷管提升至设计墙顶高程后,停止高压喷射作业,并对孔内及时回灌。3.2水泥用量根据试桩确认的施工参数为高压摆喷摆角35°左右,浆液压力30~35MPa,提升速度约13~15cm/min,摆动速度约12次/min,水灰比1.0左右,每米水泥用量不小于500kg;防渗墙的墙体渗透系数k≤1×10-6cm/s,90d成墙凝结体抗压强度不小于2.0MPa(28d成墙凝结体抗压强度不小于1.0MPa)。3.3高压摆喷搭接(1)5头搅在施工过程中,因机械故障、停电、停工等原因导致的单元幅桩体施工不完整,宜采取以下的补救措施:间隔时间小于24h,在停止位置向下搭接1m复搅喷浆完成即可;间隔时间大于24h,但桩体强度允许重新整体复搅,则与相应套接的前一幅桩位套接半幅,进行整体复搅喷浆完成;若桩体强度较高,难以重新整体复搅,采用在施工轴线外侧延伸搭接2幅桩,再转向至顺轴施工;若上述措施均难以实现,则采用高压摆喷进行搭接施工。(2)高压摆喷对于砂性土互层易塌孔和缩孔,采取以下措施:增大孔径和加入膨润土以防止塌陷回填段孔口坍塌,影响施工质量及施工安全;每钻完1孔,经验收合格后用浓泥浆将孔内充满,防止塌孔,并盖住孔口,防止孔内掉入异物;缩短成孔与喷浆时间,防止因缩孔致使喷浆管难以拔出。3.4效果检测经现场检测,28d强度均在1.2~2.0MPa,渗透系数在A×10-7cm/s,满足设计要求。4质量控制由于5头搅小直径搅拌桩与高压摆喷组合防渗施工质量的优劣直接影响防渗效果,因此,必须严格控制各施工环节。4.1钻进速度、复杂、安装及质量控制(1)定位控制。根据5轴掘削搅拌轴幅间中心距,控制平面偏差在±3m以内。(2)垂直精度控制。用经纬仪作桩架垂直度的初始零点校准,用5支点导杆立柱的垂直度控制钻具垂直度偏差在±0.3%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0.5%。(3)钻进搅拌控制。钻进一次提升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,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;钻进搅拌时,通过在导杆立柱上划分标尺来量测钻具钻进速度。挖掘搅拌前,先调试好深度记录仪,以钻头接触地面时定为0深度,以确保深度记录仪与钻头深度的同步性和准确性,控制钻进深度不小于设计深度。此后慢速回转提升转杆,调整转速和提速以减缓耗用功率的突变,提升速度一般控制在1.0~1.5m/min。严格控制喷浆下沉和喷浆提升的速度。对粘性比较大的土层可进行必要的复搅,以保证搅拌均匀。(4)水泥检验。选用P.C.32.5级复合硅酸盐水泥,并按规范要求的批量进行检验,分批号储存。水泥浆液应进行与地层土体搅拌成混合体的物理及力学性能试验。(5)浆液配制。用电子计数器控制水量及水泥量,严格按预定配合比制作浆液,用比重计量测控制浆液的质量。放浆前必须搅拌2分钟再倒入存浆桶;为防止水泥浆液离析,搅拌机和料斗中的水泥浆液不断搅动。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。(6)注浆控制。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±0.02g/cm-3。为防止离析,水泥浆液随配随用,并不断搅动;搅拌时按规定钻进下沉注浆达到70%左右,提升复搅达到30%。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和自动瞬时流速计及累计流量计监控;当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,供气量由手动阀和气压表配给,一般控制压力为0.3~0.4MPa。(7)成墙质量控制。为保证成墙厚度,应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,应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。幅间墙体的连接是水泥土防渗墙施工最关键的一道工序,在施工时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。按试验确定的水泥掺入比,提升、下降搅拌速度,水泥浆液比重等参数施工,确保施工质量。4.2高压采空工程质量控制要点4.2.1钻机安装平稳,确保钻机不变形(1)根施工图纸规定的桩位进行钻孔定位,其中心误差不得大于2cm。(2)钻机架设平稳,保证钻机在钻进过程中不移位,钻杆在钻进过程中倾斜率小于深度的1.5%。钻进中泥浆护壁,用钢尺测量校核钻具长度,控制终孔深度比设计孔深超深10cm。4.2.2改性水泥浆的过滤和贮存时间定期用比重称检测水泥浆液密度,确保浆液质量。配制好的水泥浆用滤网过滤。浆液存放时间:当环境气温10℃以下时,不超过5h;当环境气温10℃以上时,不超过3h;当浆液存放时间超过有效时间时,降低标号或按废浆处理。4.2.3做好泥浆泵施工(1)喷管提升至设计墙顶高程后,停止高压喷射作业,并对孔内及时回灌。(2)高压摆喷过程中因故中断后恢复施工时,重复摆喷灌浆搭接长度不小于0.3m。(3)施工中经常检查泥浆泵的压力、浆液流量、摆动角度、提升速度和耗浆量,作好现场施工记录。当冒浆量超过注浆量20%或完全不冒浆时,应按规定及时处理。(4)施工分2个工序进行,先施工工序一孔,后施工工序二孔。相邻孔摆喷间隔不少于10h。(5)停机超过3h时,应对泵体输浆管路进行清洗后方可继续施工。每喷完一孔应将水泥浆管路冲洗干净,防止浆液凝结,堵塞喷嘴。(6)喷射作业完成后