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堤防加固工程防滲墻技術要點詳解

0298水利工程2021-07-15 10:54:57


防滲墻可以作為堤身和地基的防滲體,也可用于擋土、防沖。根據(jù)施工工藝的不同,防滲墻可分為槽段式、樁柱式和預制拼裝式。特別是射水、鋸槽、鏈斗、多頭攪拌樁、插板等薄墻方法可較為經(jīng)濟有效地適用于堤防的垂直防滲。

    一、槽段式防滲墻

    槽段式防滲墻可采用抓斗、沖擊鉆劈打、輪銑、射水、鋸槽、鏈斗、多頭鉆等成槽機具分一、二期跳打成槽。按槽厚可分為薄墻(20~60cm)和厚墻(60~120cm)。受機械尺寸所限,抓斗、沖擊鉆劈打、輪銑等機具僅能形成厚墻,槽孔長度多依據(jù)地質條件、混凝土供應強度、施工工藝等確定,多在2~5m間。而射水、鋸槽、鏈斗、多頭鉆等成槽機具和改進的薄型抓斗(30~40cm)、輪銑(20~60cm)機具可以形成較薄的薄墻。各種機具都有其適用地層的問題,如卵礫石含量高且大的地層,多采用沖擊鉆造孔,抽桶出渣,甚至采用預爆破或定向聚能爆破作業(yè)處理。
    1.成槽 建造槽孔前,多埋設1-2m深的木材或混凝土孔口導向槽板。建造槽孔多采用SiO2和Al2O3比值在3-4間的粘土(有條件時采用澎潤土)泥漿護壁,參見表5-5。應保持孔內泥漿漿面在導向槽板30-50cm以內,并大于地下水位1m以上。抽桶或反循環(huán)出渣清孔,在造孔完畢后,孔底淤積厚度應小于10cm,孔內泥漿的比重小于1.3,粘度小于30秒,含砂量小于12%。成槽孔斜一般要求要小于0.2-0.4%,一、二期墻厚搭接要大于2/3墻厚,搭接方式有接頭管法、鉆鑿法、雙反弧鉆法等。
表5-5 泥漿性能表
QQ截圖20190517152423.jpg
    2.墻體材料與澆筑 墻體材料可采用混凝土、鋼筋混凝土、塑性混凝土、土工膜、自凝灰漿?;炷?、塑性混凝土采用槽孔內下道管泥漿中澆筑成墻工藝。鋼筋混凝土則在澆筑前置入鋼筋籠。
    塑性混凝土(每方)由水泥(70~220kg)、膨潤土(80~150kg)、砂石骨料(1600kg左右)和水組成,常摻入粉煤灰(50~80kg)和外加劑。所制成的混凝土密度為19~21kN/m3,彈模值在200~1000MPa,有較好的變形適應性,28天的抗壓強度值大于2MPa,滲透系數(shù)在10-6~10-7cm/s。
    自凝灰漿由水泥、膨潤土、緩凝劑和水組成,每方灰漿用水泥100~250kg、膨潤土30~50kg,漿液密度為12~13 kN/m3,彈模值小于100MPa,有較好的變形適應性,28天的抗壓強度值約為0.1MPa,滲透系數(shù)在10-6-10-7cm/s。在成槽過程中,該漿液起護壁、懸浮渣削、冷卻潤滑切削頭的作用,槽孔形成后,無需澆筑,自行凝結硬化構成防滲墻。在成槽后的泥漿中加入各種固化材料,即不限制造孔時間,又可根據(jù)需要加入各種固化材料和數(shù)量凝結硬化形成強度和抗?jié)B性較高的防滲墻,則稱之為固化灰漿。
    采用直升導管法澆筑泥漿下混凝土時,其配合比多有試驗確定,其骨料一般不大于4cm,入槽坍落度多在18-22cm間。相鄰導管間距要小于3m,和槽端的間距1m左右。導管埋入混凝土在1-5m間,按每小時不大于2m的上升速度連續(xù)澆筑。
    3.射水法成墻 射水法成墻機主要由造孔機、混凝土攪拌機和澆筑機組成。利用造孔機的成型器內射水噴嘴形成的高速水流(泥漿)切割土層,成型器上下運動切割修整孔壁,采用泥漿護壁,正循環(huán)或反循環(huán)出渣。槽孔成型后采用導管法水(泥漿)下澆筑混凝土、塑性混凝土或鋼筋混凝土形成防滲墻。槽形長為150~200cm,厚為22~60cm,深度可達30m。適應于砂、土層和粒徑小于100mm的砂礫石地層,垂直精度為1/300,二序槽孔采用成型器側向噴嘴沖洗一序槽孔側壁進行連接。每臺班工效可達50~70m2,水泥用量為100kg/m2,造價為150~170元/m2(厚22 cm混凝土墻)。
    4.鋸槽法成墻 鋸槽法采用鋸槽機,主要由近乎垂直的鋸管在功率較大的上下擺動裝置,或液壓裝置(又稱液壓開槽機)驅動下,鋸管設置的刀刃切割地層,隨鋸槽機根據(jù)地層狀況按0.1~40cm/min的速度向前移動開槽。采用泥漿護壁,正循環(huán)或反循環(huán)出渣。槽厚可為18~40cm,深度可達40m。槽孔成型后,根據(jù)需要可采用導管法水(泥漿)下澆筑混凝土、塑性混凝土或鋼筋混凝土形成防滲墻,但需要采用水脹膠囊等隔漿裝置隔離開槽區(qū)和澆筑區(qū)。由于該法連續(xù)成槽的特點,可以采用連續(xù)鋪土工膜(垂直鋪塑)和自凝灰漿技術成墻。該法適應于砂、土層和粒徑小于100mm的砂礫石地層,垂直精度不會影響其連續(xù)性,每臺班工效可達50~150m2,造價為150~250元/m2。
    5.鏈斗法成墻 采用鏈斗(也可采用旋轉式、往復式等方法)開挖溝槽,鏈斗多為斜臥于槽內,也有直立形式(日本TRD工法)。槽厚可為16~50cm,深度可達15m(TRD工法可達60m),該法適應于砂、土層和含30%以下粒徑小于槽厚的砂礫石地層。其澆筑混凝土和鋪土工膜方法類似鋸槽法成墻。
    6.薄型抓斗成墻 薄型抓斗斗寬30cm,開度1.7~2.8m,挖深16~40m。采用兩序施工,槽段以接頭管法連接,槽孔長度一般為5~8m。適應于砂、土層和砂礫石地層。每臺班工效可達80~100m2,造價為200~300元/m2。

   二、樁柱式防滲墻 

    樁柱式防滲墻可采用回轉鉆、沖擊鉆、螺旋鉆、多頭鉆、攪拌鉆等成孔機具成孔。墻體材料可采用混凝土、鋼筋混凝土、塑性混凝土、水泥土等。采用套打連接成墻。
    多頭攪拌樁薄墻是利用多頭小直徑深層攪拌機,將水灰比為0.8~2的水泥漿噴入土體并攪拌成水泥土墻,適用于粘土、砂土、淤泥質土及少量粒徑小于5cm礫石地層。其主要技術性能指標如下:
    1.主機自重:16t;主機外形尺寸:5.5×1.9×18.0m;額定功率:55kW;鉆頭直徑:20~30cm。
    2.成墻最大深度:18m,成墻厚度:10~30cm,滲透系數(shù):10-5~10-8cm/s,抗壓強度:0.3MPa以上,滲透破壞比降:200以上。
    3.一般水泥用量為40~60kg/m2,造價70~90元/m2。

    三、預制拼裝式防滲墻

    預制拼裝式可采用錘擊、插板機、射水法等機具和工藝成墻,或者采用槽孔中置入成墻。墻體材料有鋼板、鋼筋混凝土板等。
    超薄型插板式防滲墻是采用重型液壓振動錘(功率300~600kW),將寬度為50~100cm的H型鋼板,振動插入成槽,形成厚度為8 cm左右的超薄型插板式防滲墻槽體,利用在H型鋼板中設置的管路,注入水泥或水泥膨潤土漿液構筑成防滲墻。需要配置功率為600kW ,100t的液壓起重機,每小時可完成20~30 m2,每平米約需100~200元。該方法適用于20m內的地層,遇到薄砂礫石層或卵石需要更大功率的頂部振動器,若需嵌入巖石則需進行高壓噴射特別處理。
    防滲墻質量檢測可采用施工質量檢測(預留水泥土試塊、動測法、抽芯法、外觀開挖、現(xiàn)場靜載法)、位移觀測(水平位移觀測點、測斜管)、堤后地下水水位觀測、圍井測試等。

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