堤防防滲墻施工工藝探討

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摘  要：河南黃河堤防加固工程采用了組合鉆開槽法、多頭小直徑深層攪拌樁、液壓開槽機(jī)開槽法、射水開槽法、人工洛陽鏟開槽法，薄壁帷幕防滲墻施工技術(shù)，這些技術(shù)有其各自的適用條件。根據(jù)工程的實(shí)際情況和這些技術(shù)的特點(diǎn)，選擇適宜的施工技術(shù)。
    關(guān)鍵詞：堤防加固 防滲墻 施工工藝

    河南黃河堤防加固工程，部分堤段采用了薄壁帷幕連續(xù)防滲墻施工方案與技術(shù)。它能有效地延長滲徑，降低滲透壓力；堵截堤身漏洞、裂縫、老口門等處滲流通道；杜絕貫穿漏洞的再次發(fā)生，消除管涌；且墻體具有一定的抗沖刷能力。它是提高堤防加固工程，增強(qiáng)大堤抗洪能力的有效措施之一，在堤防加固中占有重要地位。
    1997年以來，河南黃河堤防加固采用了幾種薄壁帷幕連續(xù)防滲墻施工技術(shù)，成功的施工工藝主要有：組合鉆機(jī)開槽法、多頭小直徑深層攪拌樁、液壓開槽機(jī)開槽法、射水開槽法、人工洛陽鏟開槽法。
    一、組合鉆機(jī)開槽法連續(xù)造墻施工技術(shù)1.組合鉆機(jī)開槽法的工作原理
    （1）組合鉆機(jī)組合鉆機(jī)是開槽成墻的主要機(jī)械，它由多頭鉆頭、支架、懸吊鋼絲繩、卷揚(yáng)機(jī)、反循環(huán)系統(tǒng)、配電盤、砂石泵、控制臺、底盤等組成。它的工作原理是通過主機(jī)上的傳動(dòng)裝置，帶動(dòng)主機(jī)上并排組合在一起的8臺GZQ-800型潛水鉆機(jī)同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，帶動(dòng)各自的鉆頭旋轉(zhuǎn)，鉆頭向土層切削土體。兩個(gè)鉆頭間余下的土體由側(cè)刀靠組合鉆機(jī)自重切削。切削掉的泥沙由反循環(huán)砂石泵通過反循環(huán)軟管強(qiáng)行排出槽孔。連續(xù)不斷的鉆進(jìn)切削，直到設(shè)計(jì)深度，即形成一定長度、寬度、深度的槽孔。
    （2）成墻工藝流程測量放線→導(dǎo)槽砌筑→鋼軌鋪設(shè)→安置調(diào)試組合鉆機(jī)→鉆機(jī)架定位→開槽→清槽→成孔→成槽→安置隔離體橡膠囊→安置導(dǎo)管→澆筑→拔除橡膠囊隔離體→轉(zhuǎn)入下一個(gè)循環(huán)工序。
    2、多頭小直徑深層攪拌樁連續(xù)造墻施工技術(shù)
    （1）多頭小直徑深層攪拌機(jī)工作原理多頭小直徑樁造墻防滲技術(shù)是運(yùn)用多頭小直徑深層攪拌機(jī)通過主機(jī)上的動(dòng)力傳動(dòng)裝置，帶動(dòng)主機(jī)上的3個(gè)并列的鉆桿轉(zhuǎn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，推進(jìn)力使鉆桿和鉆頭向土層內(nèi)鉆進(jìn)到設(shè)計(jì)深度，然后再提升攪拌至槽孔孔口。在作業(yè)工程中通過水泥漿泵將水泥漿經(jīng)過高壓輸漿管、鉆桿、鉆頭噴入土體中。在鉆進(jìn)和提升的同時(shí)，水泥漿液體和原地土充分拌和后，完成第一組的施工（一組一般為3～6棵樁）。當(dāng)進(jìn)行第二組樁施工時(shí)，主機(jī)向前移動(dòng)，使第二組樁與第一組樁相割搭接之后（相割長度可按半孔）。重復(fù)上述第一組施工過程，照此進(jìn)行第三組施工。三組樁施工完成后，即9～18棵樁連接成墻，為一個(gè)單元工程。
    （2）技術(shù)原理多頭小直徑深層攪拌樁是把水泥漿噴入土體并攪拌均勻形成水泥墻。這是用水泥土墻作為防滲墻達(dá)到截滲目的的一種施工工藝。水泥漿噴入土體后，經(jīng)過一系列水化、離子交換與硬凝等物理化學(xué)反應(yīng)，從而形成具有一定強(qiáng)度和抗?jié)B能力的固結(jié)體。
    3、液壓開槽機(jī)開槽法連續(xù)造墻施工技術(shù)
    （1）YK160—3—40型開槽機(jī)工作原理開槽機(jī)也稱鋸槽機(jī)，行駛在兩條軌道上，它由底盤、液壓系統(tǒng)、工作裝置、排渣系統(tǒng)、起重設(shè)施和電器系統(tǒng)組成。由液壓缸產(chǎn)生動(dòng)力，帶動(dòng)裝有切削刀排的刀桿作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，被切削掉的土體沉渣落入槽底后，由反循環(huán)排渣系統(tǒng)排出槽孔，施工中使用一定濃度的泥漿固壁，開槽機(jī)連續(xù)不斷地沿墻體軸線作業(yè)前移，直到墻體末端，從而形成一個(gè)規(guī)則連續(xù)的長形槽孔。根據(jù)工程設(shè)計(jì)與要求，使用不同長度、寬度的刀排，即可開出不同長度、寬度的槽孔。在槽內(nèi)充填不同的墻體材料，即形成不同抗壓強(qiáng)度、抗?jié)B系數(shù)的薄壁連續(xù)防滲墻，以達(dá)到防滲、封堵空洞、裂縫等隱患險(xiǎn)點(diǎn)消除的目的。
    （2）成墻工藝流程測量放線→場地平整→鋼軌鋪設(shè)→鉆導(dǎo)槽井孔→開挖槽孔與支護(hù)槽板→安裝調(diào)試開槽機(jī)、清槽機(jī)→開槽（泥漿固壁）→清槽→安置隔離體→澆筑隔離體→澆筑墻體至完工。
    4、射水法連續(xù)造墻施工技術(shù)
    （1）射水法二代機(jī)組工作原理射水二代機(jī)組行駛在同一軌道上，它由造孔機(jī)、混凝土澆筑機(jī)等組成。它的工作原理是利用主機(jī)上的水泵和成型器中的高壓射水裝置形成高速射流破壞土體結(jié)構(gòu)。通過正循環(huán)系統(tǒng)使泥沙混合體溢出地面，同時(shí)利用卷揚(yáng)機(jī)操作成型器反復(fù)上下沖擊運(yùn)動(dòng)擠壓形成槽孔，成孔后采用常規(guī)水下混凝土澆筑法澆筑。
    5、人工洛陽鏟挖槽連續(xù)造墻技術(shù)
    （1）開槽施工設(shè)備半徑R110mm的大型洛陽鏟、機(jī)械成孔器（即卷揚(yáng)機(jī)帶動(dòng)自由下落的筒狀器械）、修槽成型器（即220mm寬的兩面平行平面鏟）。
    （2）人工洛陽鏟挖槽施工流程測量放線→洛陽鏟開槽→修孔→夯實(shí)孔底→安置模袋隔離體→模袋內(nèi)下導(dǎo)管→澆筑隔離體→安置相鄰隔離體→下導(dǎo)管→澆筑隔離體→下導(dǎo)管→澆筑混凝土墻體。
    二、防滲帷幕造墻技術(shù)幾種工藝的適用條件
    1、幾種工藝適用的深度在河南黃河堤防加固工程中，因受地質(zhì)條件、施工工藝的限制，依照截滲墻設(shè)計(jì)深度，可采用不同的施工工藝。根據(jù)以上幾種工藝在河南黃河堤防加固工程中的施工實(shí)例，組合鉆機(jī)、液壓開槽機(jī)開槽法在20m深度內(nèi)，較均質(zhì)地質(zhì)條件下，效率較高。新鄉(xiāng)荊隆宮防滲墻工程老口門處施工經(jīng)試驗(yàn)改進(jìn)深度可達(dá)42.5m。但由于深度的增加，刀排阻力增大，切削入槽中的土體體積相應(yīng)增多，造成開槽速度減緩，清槽困難等。因此，開槽深度不宜超過45m。另外，組合鉆機(jī)法和液壓開槽法相比，其鉆頭直徑大，墻體厚（0.45m）造成動(dòng)力、混凝土材料等耗用較多，因此，淺層截滲墻不宜采用。
    射水開槽法在荊隆宮與沁河左堤防滲墻工程施工中深度為20m（設(shè)計(jì)深度與機(jī)械最大施工深度相同）。
    多頭小直徑深層攪拌樁在濮陽大堤加固中施工深度為15m（設(shè)計(jì)深度與機(jī)械最大施工深度相同）。
    人工洛陽鏟挖槽法在沁河左堤施工中深度為7～12m（7m以內(nèi)為最佳施工深度，12m為實(shí)際最大施工深度）。
    2、幾種工藝適用的地質(zhì)條件工藝技術(shù)的不同，地質(zhì)條件狀況的限制，靠泥漿護(hù)壁工藝施工，在大堤堤頂建造防滲墻時(shí)，由于大堤部分堤段存在有裂縫、空洞等原因，護(hù)壁泥漿漏漿嚴(yán)重。部分堤段出現(xiàn)塌孔、卡鉆現(xiàn)象。如沁河右堤馬蓬防滲墻工程、左堤東大原防滲墻工程、開郊局堤頂防滲墻工程等。由于施工時(shí)漏漿塌孔，造成施工無法進(jìn)行，幾處工程都進(jìn)行了設(shè)計(jì)變更。因此，靠泥漿護(hù)壁工藝施工的組合鉆機(jī)開槽法、液壓開槽機(jī)開槽法、射水開槽法在大堤堤頂作業(yè)不宜采用，而大堤堤腳加固截滲可大力推廣。
    多頭小直徑深層攪拌樁是通過鉆進(jìn)和提升靠高壓輸漿系統(tǒng)經(jīng)過輸漿管、鉆桿、鉆頭噴入土層攪拌均勻后形成防滲墻，因此，可在堤頂或堤腳同時(shí)采用該工藝，但截滲深度不宜超過15m（最新產(chǎn)品深度可達(dá)20m）。
    人工洛陽鏟挖槽不靠泥漿護(hù)壁，宜在地下水位較低，墻體深度較淺，大堤堤身有磚石、木樁、洞穴、裂縫等堤頂處直接采用。開挖深度5～7m為宜。超過5～7m，可依靠機(jī)械成孔器作業(yè)。若遇磚石、木樁，人工可直接取出，但最佳深度不宜超過12m。
    三、防滲帷幕造墻工藝的關(guān)鍵技術(shù)
    1、垂直度組合鉆機(jī)開槽法、射水開槽法、多頭小直徑深層攪拌樁等三者共同的關(guān)鍵技術(shù)是垂直度。垂直度是關(guān)系到建造的防滲墻是否在同一墻體軸線上。因此，在施工期間的左右偏差、軸線偏差、孔斜率數(shù)據(jù)應(yīng)按操作規(guī)程與規(guī)定，認(rèn)真觀察記錄。發(fā)現(xiàn)偏斜，立即采取措施糾偏，確保防滲墻體在同一軸線上。否則，易出現(xiàn)斷墻或墻體底部銜接不嚴(yán)，施工縫隙過大造成集中滲漏現(xiàn)象。
    2、墻體接縫銜接處理 混凝土墻體與混凝土墻體之間相接應(yīng)上下反復(fù)清洗原澆筑的墻體接頭處，確保銜接處無夾泥。墻體與墻體平行相接，搭接長度應(yīng)按1～2m為宜。若相接后發(fā)現(xiàn)封閉不嚴(yán)，產(chǎn)生滲漏通道時(shí)，可采用鉆機(jī)鉆孔現(xiàn)澆混凝土的辦法將滲漏處封閉，達(dá)到截滲的目的。
    3、塌孔在施工期間依靠泥漿護(hù)壁工藝容易出現(xiàn)擴(kuò)孔與塌孔現(xiàn)象。擴(kuò)孔與塌孔造成的主要原因是土層中含有秸料層、粉砂層、空洞、裂縫等。要解決以上問題，可采用的措施主要有：一是嚴(yán)格控制護(hù)壁泥漿濃度，必要時(shí)造漿可按比例適當(dāng)添加膨潤土。二是加密安置隔離體，增加支撐力。三是縮短墻體澆筑長度，減少水浸時(shí)間。
    4、多頭小直徑攪拌樁的鉆進(jìn)與提升多頭小直徑攪拌樁是通過鉆進(jìn)與提升時(shí)靠漿泵將水泥漿經(jīng)過高壓輸漿系統(tǒng)噴入土體攪拌均勻而形成的防滲墻。它的鉆進(jìn)與提升速度直接與墻體厚度、寬度、強(qiáng)度、抗?jié)B性能有關(guān)。因此，在施工作業(yè)中，機(jī)械手應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行操縱規(guī)程、工藝流程。原始記錄、施工日志要詳細(xì)記錄?并加強(qiáng)關(guān)鍵工序的控制與監(jiān)督工作。綜上所述，薄壁帷幕防滲墻技術(shù)在河南黃河大堤加固工程應(yīng)用中，由于工作原理、機(jī)械性能、施工技術(shù)方法、地質(zhì)狀況的差異，在施工期間，機(jī)械操縱技術(shù)的難易程度、熟練程度不同，這就使工程質(zhì)量、工程進(jìn)度的不確定因素增加。因此，選擇一種適合本工程特性的工藝技術(shù)，是設(shè)計(jì)、施工單位的首要任務(wù)。