CN111455976A - 挖槽法自凝灰浆防渗墙施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种挖槽法自凝灰浆防渗墙施工方法，采用长臂挖机挖槽，同时在沟槽中注入自凝灰浆，自凝灰浆在建造槽孔时起固壁作用，在成墙时起凝结作用，开挖成槽后，将开挖料与自凝灰浆进行拌合后回填沟槽，拌合物在沟槽中自行凝结，从而形成具有良好防渗性能的防渗墙(又称塑性混凝土防渗墙)。本发明采用选用长臂挖机成槽，可适用于狭窄场地、粗颗粒强透水地层施工，扩大了防渗墙工艺适用范围，同时，采用以水泥为主材的自凝灰浆护壁，并在浆液中掺入特种外加剂，使得该浆液既可具良好的护壁性能，又可与挖渣拌和后自行凝固成墙，无需外购砂、卵石，环保节能。这种施工方法，质量更可靠，工效更高，且可大幅度降低施工成本。

Description

挖槽法自凝灰浆防渗墙施工方法
技术领域
本发明涉及防渗墙施工技术领域，尤其涉及一种挖槽法自凝灰浆防渗墙施工方法。
背景技术
防渗墙是水利工程中的主体工程，传统的防渗墙施工工艺主要有液压抓斗法、射水造墙法、高喷法、冲击钻法、深层搅拌法等。其中液压抓斗法、射水造墙法、冲击钻法属于全置换工艺，而高喷法和深搅法则属于非置换工艺。传统的全置换工艺须把原始地层中的土砂石等物质弄出地面，泥浆(一般采用粘土或膨润土制浆)固壁，然后采用导管法水下砼浇筑的方式，回灌砼材料成墙，这种方法的主要缺点是工序繁多，造价很高；传统的非置换工艺是原地切割、搅拌地层，并充填水泥浆液，就地固结成墙，这种方法的缺点是容易出现墙体开叉现象，质量保证度低。挖槽法自凝灰浆防渗墙工艺，结合全置换工艺和非全置换工艺的特点，扬长避短，达到质量可靠且造价低廉的效果。
传统的挖机，由于臂长有限，不能应用于防渗墙施工，且直接开挖容易造成槽壁坍塌。近年来，机械制造业(如挖改技术)和精细化工(如混凝土外加剂技术)突飞猛进，为解决以上问题创造了条件。本工艺采用特种长臂挖机挖槽，巧妙地选用自凝灰浆(水泥加外加剂)固壁、成墙，成为一种质量可靠、造价低廉的新型防渗墙施工方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种挖槽法自凝灰浆防渗墙施工方法，率先选用特种长臂挖机成槽；挖槽的同时，采用自凝灰浆护壁，且该浆液可自行凝固，凝固后成为防渗墙墙体的一部分；自凝灰浆中掺入特殊的外加剂，可大幅提高浆液的护壁效果，大幅提高终凝强度，大幅提高防渗性能。
本发明通过下述技术方案来实现：采用长臂挖机挖槽，同时在沟槽中注入自凝灰浆作为护壁浆液，该护壁浆液在建造槽孔时起固壁作用，在成墙时起凝结作用，成槽后，将开挖料与自凝灰浆拌合后回填沟槽，拌合物在沟槽中自行凝结，形成具有良好防渗性能的防渗墙。
进一步优选，所述自凝灰浆由水泥、特种外加剂按比例混合，加水拌制而成。
进一步优选，注入自凝灰浆的过程中，对沟槽中的浆液进行比重检测，保证沟槽中浆液的比重范围控制在1.35g/cm3～1.55g/cm3之间，如果比重低于以上域值，则加大自凝灰浆中水泥和外加剂的用量，如果比重高于域值，则减少自凝灰浆中水泥和外加剂的用量。通过调节护壁浆液的比重来保证护壁效果，防止塌方。
进一步优选，在施工前，先清理、平整场地，按设计要求和施工规范要求，标示防渗墙轴线，向高速搅拌制浆机中加入自凝灰浆配料，并通过清水泵泵入配比量的水，搅拌形成自凝灰浆，先采用普通挖机挖出一定长度的导浆槽，然后采用长臂挖机挖掘，同时通过浆泵注入自凝灰浆，并在挖掘过程中保持一定的浆液高度。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1.质量更好
(1)由于本工艺采用自凝灰浆护壁，无需分序(分幅)施工，不会出现开叉现象。而“开叉”这种质量缺陷，是大多数传统工艺的通病。
(2)没有墙底沉渣的质量缺陷。因为本工艺在造槽过程中采用水泥浆液护壁，即使开挖过程中有少量挖渣未清理干净，也将会固结成墙体材料，不像传统工艺的沉渣，呈松散状而成为渗漏通道。
(3)不存在离析断墙的质量缺陷。传统的砼防渗墙工艺，由于在水下砼浇筑时，容易产生导管拔脱，使砼“洗澡”，产生离析断墙，形成渗漏通道，而挖槽法新工艺，省去了水下砼浇筑环节，不存在离析断墙现象。
(4)墙体材料中可掺入纤维，形成韧性墙，大幅度提高墙体抗压强度和抗剪强度，可有效避免墙体开裂，延长防渗墙的使用寿命。
2.工艺适应性强，特别适合水利行业工程条件
(1)地层适应性广。几乎可适用各种复杂地层，不用担心地层中存在漂粒、块石等粗颗粒(可挖除40公分以内的块石)，且不用担心槽孔坍塌问题(自凝灰浆浆液特别粘稠，高效护壁)。即使遇到特殊的失浆地层(如含沙量少的卵石层、成片的漂石层、甚至是大通道)，可以采用砂浆护壁，甚至是混凝土护壁的措施。
(2)可适应较为狭窄的施工场地。液压抓斗及射水造墙等工艺都需要较为宽阔的作业面(至少7m)，而挖槽法自凝灰浆塑性混凝土防渗墙工艺可以在4米左右的狭窄场地也能施工，无需大幅度挖方填方，裁弯取直，降堤加宽，仅需对施工场地稍加整平即可。
(3)对施工道路条件要求不高。由于本工艺投入的施工机械，最大型的是长臂挖机，无其他大型机械，因此，对进场道路要求较低，只需满足挖机行走即可(路宽≥4米)；作业区内无需运送混凝土材料，可以不必另行修筑施工便道。
(4)可适应没有网电的施工项目。由于本工艺投入的主要大型机械(挖机)自带柴油动力，因此，没有网电电源的堤段也可施工，仅需自备一台50KW的柴油发电机组(用于制浆送浆)即可。
3.造价更低
(1)机械成本较低。由于采用长臂挖机成槽，比传统的成槽设备便宜很多。当前，我国防渗墙成槽机大多被国外机械巨头垄断，液压抓斗、铣槽机等，少则四五百万，甚至一两千万。
(2)人工成本较低。传统的工艺，由于工序较多，耗工较多，如射水造墙工艺每个台班需工人10位，而本工艺仅需4人。
(3)原材料成本低。新技术充分利用原始地层中的物料作为墙体材料，无需另行外购砂卵石或商品砼，大大地节约了材料成本。
4.节约工期
由于采用挖机作业，灵活高效，可大大地节约工期。比如，传统的工艺需要两个月工期，采用新技术施工，仅需20天完工。
5.具良好的环境效益
传统的防渗墙施工技术，往往需要消耗大量砼、膨润土等原材料，并产生大量的弃浆或弃渣。而本技术充分利用原始地层中的物料作为墙体材料，无需外购砂卵石或商品砼，且不产生大量的弃浆弃渣，具有良好的环境效益。
6.工艺用途更宽泛
由于采用挖机掘进，特别灵活，且工效高，不仅可用于建造防渗墙，还可用于建造大直径的工程桩(或特大型基础)，因此，该技术同样可应用于房建行业及其他岩土工程领域，不仅可用于基坑支护中的地下连续墙施工，而且，还可应用于地基与基础处理，建造超大直径的基桩或特大型基础，有望大面积地取代传统的桩工工艺，具广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细阐明本发明。
参照图1，挖槽法自凝灰浆防渗墙施工的步骤如下：
(1)清理、平整场地
沿防渗墙施工轴线方向平整出一条带状场地，清除施工轴线位置地上、地下障碍物(主要是大块石、树根和生活垃圾等)，场地低洼处应回填粘土，不得回填杂土。
(2)测量放样
按设计要求和施工规范要求，标示防渗墙轴线；每隔50m设立一个轴线控制桩，标定桩号位置，并做好记录及维护工作。
(3)挖机就位及制浆设备安装
沿作业方向分别布置长臂挖机(1台或两台)和普通挖机。选择合适位置作为制浆平台，为减少转场次数，宜将制浆平台布置在施工段中部较宽阔地带，以方便水泥卸车为原则。
(4)浆液配制。
高速搅拌制浆机按照已确定的配合比配制并搅拌自凝灰浆。具体到每一搅拌桶用量时，按照搅拌桶容积和确定的配合比进行外加剂、水泥、膨润土用量的计算。制浆时每桶均先放水到计算用量，加入外加剂，稍加溶解和搅拌，然后加入所需膨润土量进行搅拌，随后加入水泥，每桶正反方向搅拌不少于2min。浆液随配随用，为防止水泥浆液离析，搅拌机和料斗中水泥浆液须不断搅动，同时采用泥浆泵把拌制好的浆液输送到二次搅拌储浆罐。
(5)挖槽
(1)可先行采用普通挖机挖出一定长度的导浆槽，然后采用长臂挖机挖掘，长臂挖机的臂长可根据设计墙深选配，采用23米的挖机，最深可挖至18米深。同时注入自凝灰浆，并保持一定的浆液高度(一般情况下不低于地面以下50cm)。槽深要求进入基岩，主要判断标准为挖出基岩碎块，结合先导孔成果，由现场技术人员作出判断和认定。挖机司机的操作感觉、声音、震动情况等皆可作为辅助判断。槽孔深度可利用挖机臂的上余量来测量，墙轴线方向每隔5米测一次深度，并做好记录。在注浆过程中，应进行自凝灰浆浆液比重检测，每25米轴线长度测1次，保证沟槽中浆液的比重范围控制在1.35g/cm3～1.55g/cm3之间，如果比重低于以上域值，则加大自凝灰浆中水泥和外加剂的用量，如果比重高于域值，则减少自凝灰浆中水泥和外加剂的用量。通过调节护壁浆液的比重来保证护壁效果，防止塌方；自凝灰浆抗渗试验(参照砂浆抗渗试验方法，预制梯柱型试饼)，每500米轴线取样1组；
(6)沟槽回填
采用普通挖机，将挖出的渣料与适量的自凝灰浆现场拌合，填入沟槽内。回填区与开挖区宜保持一定距离，以防回填后的渣料被反复挖出，影响施工效率。
(7)固结成墙
填入的渣料和自凝灰浆凝结，形成防渗墙。
本发明所形成的自凝灰浆防渗墙墙体厚度≥200mm，墙底可进入相对不透水层20cm以上；渗透系数k≤i×10-6cm/s(i＝1～9)；墙体抗压强度≥0.4MPa；墙底进入相对不透水层20cm以上。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (4)

1.一种挖槽法自凝灰浆防渗墙施工方法，其特征是：采用长臂挖机挖槽，同时注入自凝灰浆，该浆液在建造槽孔时起固壁作用，成槽后，将开挖料与自凝灰浆拌合后回填沟槽，拌合物自行凝结形成具有良好防渗性能的防渗墙。
2.根据权利要求1所述的挖槽法自凝灰浆防渗墙施工方法，其特征是：所述自凝灰浆由水泥、特种外加剂按比例混合，加水拌制而成。
3.根据权利要求1所述的挖槽法自凝灰浆防渗墙施工方法，其特征是：对沟槽中的浆液进行比重检测，保证沟槽中浆液的比重范围控制在1.35g/cm3～1.55g/cm3之间，如果比重低于以上域值，则加大自凝灰浆中水泥和外加剂的用量，如果比重高于域值，则减少自凝灰浆中水泥和外加剂的用量。
4.根据权利要求1所述的挖槽法自凝灰浆防渗墙施工方法，其特征是：在施工前，先清理、平整场地，按设计要求和施工规范要求，标示防渗墙轴线，向高速搅拌制浆机中加入自凝灰浆配料，并通过清水泵泵入配比量的水，搅拌形成自凝灰浆，先采用普通挖机挖出一定长度的导浆槽，然后采用长臂挖机挖掘，同时通过浆泵注入自凝灰浆，并在挖掘过程中保持一定的浆液高度。
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