工程案例
業務范圍
砂礫石地層塑性砼防滲墻施工方法
發布時間：2014-08-09
水工建筑結構設計中，基礎防滲透措施有多種，例如：砼防滲墻、高壓旋噴、擺噴砼防滲墻、土工膜防滲、砼防滲墻結合土工膜防滲等。重要的水工建筑物(如水電站)還設有深層防滲帷幕，有用鉆孔灌漿形成地下深層防滲墻的。 防滲墻的施工工法，在過去的文獻資料中提出過不少，但往往是針對大型水利水電工程，且對施工所應具備的條件要求較高。山西省引黃工程總干三級泵站場區基巖面上均為砂礫石地層，在該項目防滲墻施工中，采用沖擊鉆孔泥漿正循 環法出碴施工，取得了較好的效果。本方法適用于場地狹小的中小型水工建筑物防滲墻施工。
一、工藝特點及適用范圍
1、工藝特點
①設備簡單，對場地條件要求低，使用靈活方便。
②泥漿可循環利用，減少粘土資源的浪費。
③成孔質量較好，經濟效益明顯。
2、適用范圍
適用在松散沖洪積地層、有液化或淤泥質等復雜地層中的防滲墻施工，要求防滲墻深度≤50m、墻體寬度在0．6—1．Om范圍內。
二、主要施工工藝
1、平整場地：根據現場已有資料特別是地下水位資料，確定最低施工平臺高程進行場地平整，形成完整的施工現場。
2、測量放線：根據設計圖紙測放出防滲墻施工軸線。
3、修筑砼導向槽：按施工方案修筑砼導向槽(關于槽的結構有木制、鋼木混合式混凝土等形式，可根據實際條件合理確定)。
4、劃分施工槽段：根據砼澆筑強度，合理劃分施工槽段，選取施工方法。常用施工方法為二期槽段分期施工法，接頭處套接0．6倍墻寬。另外還有分槽段連續施工法，接頭處套接一鉆，形成連續墻。槽段長度均應根據墻體深度、厚度，地質水文情況，泥漿護壁能力，以及砼澆筑速度來確定。
5、進行槽段施工(一、二期)。
三、主要施工方法
1．根據劃分的槽段長度，確定主孔鉆孔數量、位置和副孔壁打長度(本方法一般不考慮采用孔內接碴斗)，按照先施工主孔、后劈打副孔的順序施工。主孔采用十字圓形鑄鋼鉆頭依次施工主孔，然后用鼓形鉆頭將剩余土體劈打修平。形成槽孔后，用鉆機上下拉動槽頭刷清理槽壁至合乎規范要求。成槽必須做到：槽形規范、槽寬合格、槽底和槽壁沒有探頭石和小墻。對于砂礫石地層，優先利用當地粘土資源制作泥漿。泥漿可由粉碎的粘土加水攪拌后，放置在泥漿池中充分水化制成。也可邊鉆孔邊填粘土造漿。在鉆進過程中，鉆碴通過立軸離心式泥漿泵不斷送人孔底的循環泥漿帶出槽口外，并及時從沉淀池中撈取堆存，根據碴樣準確判斷地層變化以指導施工。堆放的鉆碴則可及時清運出場外，以保持施工現場通暢。按常規的施工方法，一般還應配置掏碴桶，在必要時掏抽槽底鉆碴。使用鉆機型號為C30，由鉆頭、機架、卷揚機三部分組成，鉆頭由5T慢速卷揚機牽引提升，鋼絲繩自由懸掛，無動力下放，掘削的泥土混在泥漿中以正循環方式排出槽外。下鉆應使吊索保持一定張力，引導鉆頭垂直成槽，下鉆速度應取決于泥渣的排出能力及土質的軟硬程度。
2．護壁泥漿制備工藝。
采用自成泥漿護壁作業，只設沉淀池，泥漿池安泥漿泵一臺排泥渣，泥漿池采用臥式雙軸泥漿攪拌機，為滿足使用要求，泥漿池的容積一般應為一個單元槽段挖掘量的1．5—2．0倍。泥漿應調至均勻，一般新配泥漿密度應控制在1．01—1．05t／m3，循環過程中泥漿控制在1．25—1．30t／m3之間，遇松散地層，泥漿密度可適當加大，澆筑混凝土時，槽內泥漿控制在1．15—1．25t／m3之間。在成槽過程中，要不斷向槽內補充新泥漿，使其充滿整個槽段。泥漿應保持高出地下水位0．5m以上，亦不應低于導墻頂面0．3m。在同一槽段鉆進，遇到不同地質條件和土層，要注重調整泥漿的性能和配合比，以適應不同土質情況，防止塌方。
3．成槽驗收。
按設計要求的槽深施工完畢，申請驗收。一般的檢驗指標為槽寬、槽深、垂直度。
檢驗方法：除在水電工程施工組織設計中所提到的采用儀器測量方法外，比較簡單、而又適合現場使用的檢驗方法就是采用探籠法。根據槽段長度、槽寬尺寸用合適直徑的鋼筋焊制成矩形籠體。檢驗時，利用鉆機吊起探籠，下入槽內至槽底，應達到籠體上下自如不掛槽壁，且軸線偏差不超標，方可轉入下一道工序施工。
4．清孔掏渣。
清孔換漿，指的是在混凝土澆筑前，清除槽內漿液中懸浮的鉆碴和槽底的沉碴。正規的方法是：利用新鮮合格漿液，逐步置換槽內帶浮碴的漿液，在置換的同時即可清出浮碴。比較適合施工現場的換漿方式，則是直接利用泥漿泵來循環漿液，將槽內浮碴和槽底沉碴帶出槽外清出，直至漿中已無明顯粒狀碎屑。換漿指標：密度1．15—1．25t／m3，粘度25S—30S，含砂率小于5—10％。比較適合現場控制的方法，一般是用比重計直接測量泥漿密度，既方便又簡單，故較常使用。相對于防滲墻的混凝土施工來說，最主要的是保證混凝土施工階段槽內漿液的質量參數不發生變化，以順利完成槽段澆筑。
5．每槽段內下入二套導管，兩導管間距不宜大于3．Om，每根導管距離槽頭不宜大于1．5m。如果防滲墻設計中有鋼筋籠，則應按規范加工做鋼筋籠，現場拼裝，下入設計要求的深度并加以固定。
導管的選用，應與混凝土澆筑強度和混凝土面上升速度相匹配。
導管分節長度：底節宜為2500—4000mm，中間節1000—2000mm，漏斗下配管長度宜為1000mm。另外，還應設置長度小于1000mm的調節管。制作的導管內徑一致，內壁光滑圓順。導管安裝應豎直，接頭連接緊密不漏水。每根導管均應置于槽寬的1／2處，下端高出槽底0．4m。
漏斗容量須滿足開澆混凝土封底并達到埋管1．Om以上的要求。漏斗容量不能滿足開澆量要求時，必須增設儲料斗。按以往的慣例，導管中應設隔水球，但是近年來的施工經驗，在不加隔水球的條件下，更能保證混凝土開澆順利。因此，本方法建議：一般可不考慮設置隔水球，而采用漏斗底部加裝活板的方法。此法在實踐中多次運用，從未出現過開澆不能順利下料的情況。
6．澆筑混凝土。
①混凝土配合比。
常規混凝土防滲墻混凝土配合比均以塑性混凝土為主，此配合比適用于地下防滲墻自流成型施工柔性材料，它具有極低的彈性模量、抗拉強度高、防水抗滲性能好等特點，能適應較大變形。由于它的這些特性使得塑性混凝土防滲墻在荷載作用下墻內應力值很低，克服了剛性混凝土防滲墻易產生裂縫的缺點。由于低透水性的粘土和膨潤土的加入，使混凝土具有大的流動、粘聚性(坍落度18—20cm，擴散度34—38cm)，并使得塑性混凝土的滲透系數接近甚至小于剛性的滲透系數，且有適當的強度，可以承受垂直方向的壓應力和地下水的滲透壓力。
②混凝土澆筑。
混凝土澆筑方案需根據現場具體條件確定。a、拌和站生產，汽車水平運輸，現場搭設澆筑平臺，汽車直接卸人儲料斗；b、拌和站生產，汽車水平運輸，現場利用吊車配料罐垂直運輸卸人儲料斗；c、條件許可時，拌和機設在現場的一定高度上，直接拌料送人儲料斗。建議在有拌和系統的條件下，優先采用a、b方案。用方案c施工，當砼料不合適時，難以處理。
一個槽段混凝土的首次灌注量，應按導管埋人混凝土內的深度不小于1．Om計算。
開始澆筑時，同時拉開(兩組)儲料斗活門，混凝土料連續進入漏斗并沖開漏斗活板，順導管沖入孔底。全部儲料進入槽孔后，連續進行混凝土澆筑作業，砼上升速度不小于2m／h。
開澆后，立即測量槽內混凝土頂面高程，核對計算混凝土量與實際上升高度是否吻合。隨著槽內混凝土面的上升，以后每隔30min測量一次混凝土面的標高并計算、核對深度不小于1．5m亦不大于6．Om。嚴防將導管底口提出混凝土面。砼澆注過程中，作好導管拆卸及砼澆注記錄。澆筑過程中要嚴格控制砼坍落度并按規范及時抽取試樣，制作混凝土試件，每組樣品不少于3個試塊。
澆注結束時，應及時拔出導管，清理并沖洗干凈導管、漏斗、儲料斗等澆筑設備，以備下一槽使用。
四、質量保證措施
1、槽段施工時，鉆孔的孔位正確，劈孔中心線均在同一軸線上。無特別地層條件，單槽底面宜在同一高程上，便于砼澆筑時施工控制。
2、Ⅱ期槽段套接時，必須校正軸線，保證套接端的最小墻厚滿足規范和設計要求。
3、嚴格控制混凝土的投料、拌和環節，確保出口的混凝土料的質量指標。實踐統計，混凝土料的坍落度、和易性二項指標直接影響著水下混凝土澆筑的順利與否。投料稱量要準確，拌和時間宜長不宜短，強制式拌和機拌和時間>60S。
4、水平運輸車輛應具備防漏漿條件，運到現場的混凝土料，不應該損失坍落度。
5、澆筑強度宜盡量提高，滿足槽內混凝土上升速度不小于2．0m／小時的規范要求。從混凝土拌和、運輸、人倉等環節加強協調管理，確保每個槽段按規范完成混凝土澆筑。
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