CN115450237B - 土石围堰的黏土心墙的施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种土石围堰的黏土心墙的施工方法，包括以下步骤：在黏土心墙上设置多个桩位，在各桩位处钻孔，形成盲孔，钻孔过程中记录钻压异常时钻头的深度范围，并将其标记为异常段；将套管插入盲孔；将注浆管伸入套管内并下沉至预设位置，通过注浆管喷注浆液并将套管喷碎，且注浆管在喷浆过程中旋转上升，在异常段内每隔第一预设时间计算预设受喷面标高与实际受喷面标高的差值，若差值超过预设差值，则暂停喷浆，静置预设时长后再喷浆至实际受喷面标高达到预计受喷面标高，并持续喷浆直至喷浆结束。本发明通过在异常段内间隔喷浆，给予钻压异常段内粘土与浆液充分混合凝结的时间，从而使得浆液与黏土充分混合，提高土石围堰的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及土石围堰施工技术领域，尤其涉及一种土石围堰的黏土心墙的施工方法。
背景技术
土石围堰因其就地取材、经济、施工快速、方便等特点广泛用于水利工程临时工程上，但现有技术中针对土石围堰的施工具有下部碾压质量难以保证、河床工况不清、抛石及黏土防渗墙结合面容易出现孔洞，运行过程中已出现渗漏等问题，严重威胁基坑安全，石围堰施工需要将石体堆放在外侧抵抗填筑时水流的冲刷、黏土堆放在中间形成黏土心墙以起到有效的防渗作用。石碴料设置在内侧，起到稳定围堰的作用，现有技术的石体与中部黏土心墙及内侧石渣料结合面容易出现孔隙，高压旋喷桩压力较大，容易造成孔隙增大，破坏围堰结构，导致围堰失稳。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种土石围堰的黏土心墙的施工方法，旨在解决现有土石围堰施工方法中土石围堰施工过程中容易破坏围堰结构，导致围堰失稳的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种土石围堰的黏土心墙的施工方法，包括以下步骤：
在所述黏土心墙上设置多个桩位，在各所述桩位处钻孔，形成盲孔，钻孔过程中记录钻头的深度及对应的钻压，记录钻压异常时对应的钻头的深度范围，并将所述深度范围标记为异常段，且将所述异常段所在桩位标记为异常桩位；
将套管插入所述盲孔；其中，所述套管为脆性塑料材质制件；
将注浆管伸入所述套管内并下沉至预设位置，通过注浆管向所述盲孔内喷注预计喷浆量的浆液并将所述套管喷碎，且所述注浆管在喷浆过程中旋转上升，以在所述盲孔内进行喷浆直至喷浆结束；
其中，对所述异常桩位进行喷浆时，在所述异常段内每隔第一预设时间计算预设受喷面标高与实际受喷面标高的差值，若所述差值超过预设差值，则暂停喷浆，静置预设时长后再喷浆至实际受喷面标高达到预计受喷面标高，并持续喷浆直至喷浆结束。
优选地，喷浆结束后所述盲孔内浆液面下降；
所述将注浆管伸入所述套管内并下沉至预设位置，通过注浆管喷浆并将所述套管喷碎，且所述注浆管在喷浆过程中旋转上升，以在盲孔内进行喷浆直至喷浆结束的步骤之后，还包括：
继续将浆液回灌至已喷浆结束的所述盲孔内，并保持压浆作用，直至所述盲孔内的浆液面不再下降。
优选地，所述继续将浆液回灌至已喷浆结束的盲孔内，并保持压浆作用，直至所述盲孔内的浆液面不再下降的步骤之后，还包括：
在多个所述盲孔之间开设引导槽，以将溢浆的所述盲孔处的浆液引导至需要回灌的所述盲孔处。
优选地，所述将套管插入所述盲孔的步骤之后，还包括：
选用至少三根桩位进行试桩，根据试桩参数计算各所述桩位所需的喷浆量，并计算各桩位喷浆量的平均值，得到所述预计喷浆量。
优选地，所述根据试桩参数计算各所述桩位所需喷浆量的公式为：
Q＝(H/v)q(1+β)，
其中，Q为喷浆量；H为盲孔的深度；q为单位时间喷浆量；β为损失系数；v为注浆管上升速度。
优选地，所述对所述异常桩位进行喷浆时，在所述异常段内每隔预设时间计算预计受喷面标高与实际受喷面标高的差值，若所述差值超过预设差值，则暂停喷浆，静置预设时长后再喷浆至实际受喷面标高达到预计受喷面标高，并持续喷浆直至喷浆结束的步骤包括：
暂停喷浆时间未超过第二预设时间时，将所述注浆管下探预设距离后再进行喷浆。
优选地，将所述黏土心墙分为多个桩位，在各所述桩位处钻孔，形成盲孔，记录钻压异常时钻头的深度为异常段，异常段所在桩位为异常桩位的步骤包括：
将钻机安置在桩位的预设位置处；
对钻机进行水平校正，使钻机的钻杆正对预设位置的中心处并采用导正装置固定钻机；
下探钻杆进行钻孔；
返回执行所述将钻机安置在桩位的预设位置处的步骤，直至所有桩位钻孔完毕。
优选地，所述将注浆管伸入所述套管内并下沉至预设位置，通过注浆管喷注浆液并将所述套管喷碎，且所述注浆管在喷浆过程中旋转上升，以在盲孔内进行喷浆直至喷浆结束的步骤包括：
采用跳桩施工法，将桩位按数字顺序编号，先对奇数编号的桩位进行依次注浆，再对偶数编号的桩位进行依次注浆。
优选地，所述套管插入所述盲孔后，所述套管外露于所述盲孔，且高于地面20cm～30cm。
优选地，所述浆液为在水泥-水玻璃溶液，其中水玻璃和水泥的含量比为0.5:1～1:1。
在本发明的技术方案中，先在钻孔过程中记录钻压异常时钻孔对应的深度段及其所在桩位，钻孔后将脆性塑料套管插入盲孔，以保护盲孔，防止盲孔堵塞；在喷浆过程中，注浆管伸入套管，由于套管选用脆性塑料套管，在高压喷浆过程中被喷碎，浆液可以喷入盲孔周围的黏土中，与黏土充分混合，形成防渗层；在实施过程中，黏土层不可避免的有密度差异，密度过大或过小都会造成钻压异常，同时会对后续的喷浆过程造成影响，因此记录钻压异常的异常段，在喷浆至异常段时，每隔第一预设时间计算预设受喷面标高与实际受喷面标高的差值，通过实际受喷面标高判断异常段内浆液是否和黏土充分混合及凝结，通过静置使浆液与黏土充分混合及凝结后再喷浆至预设标高，使得每个异常段的浆液与黏土均可充分混合，同时降低高压喷浆破坏围堰结构的概率，从而提高土石围堰的稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明第一实施例的土石围堰的黏土心墙的施工方法的流程框图；
图2为本发明第二实施例的土石围堰的黏土心墙的施工方法的流程框图；
图3为本发明第三实施例的土石围堰的黏土心墙的施工方法的流程框图；
图4为本发明第四实施例的土石围堰的黏土心墙的施工方法的流程框图；
图5为本发明第五实施例的土石围堰的黏土心墙的施工方法的流程框图；
图6为本发明第六实施例的土石围堰的黏土心墙的施工方法的流程框图；
图7为本发明第七实施例的土石围堰的黏土心墙的施工方法的流程框图。
本发明目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本实施例中的附图，对本实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，本发明提供一种土石围堰的黏土心墙的施工方法，包括以下步骤：
S100，在黏土心墙上设置多个桩位，在各桩位处钻孔，形成盲孔，钻孔过程中记录钻头的深度及对应的钻压，记录钻压异常时对应的钻头的深度范围，并将深度范围标记为异常段，且将异常段所在桩位标记为异常桩位；
先清理整平底面，为钻孔工作做准备，钻机安装在预设的桩位上，使钻头对准桩位的中心，同时为保证钻孔后达到设计要求的垂直度，钻机就位后，必须作水平校正，使其钻杆垂直对准钻孔中心位置。在钻孔过程中，合理掌握钻进速度，同时监测钻杆的垂直度，钻杆倾斜时及时个，以确保盲孔的倾斜度在预设误差范围内。
S200，将套管插入盲孔；其中，套管为脆性塑料材质制件；
盲孔形成立即在孔内插入PVC套管以防止塌孔，PVC套管插入深度与孔深一致，需要注意的是，PVC管材质应在现场测试其适用性，首先要达到保护成孔防止堵塞的作用，其次要能达到高压浆液喷射时PVC管一喷即碎的效果，否则会影响成桩质量。因此，成孔后应及时完成喷射注浆，钻孔施工进度应与喷浆进度保持相对一致，缩短空孔时间以防止PVC管受挤压变形或破碎而形成堵塞。
S300，将注浆管伸入所述套管内并下沉至预设位置，通过注浆管向盲孔内喷注预计喷浆量的浆液并将所述套管喷碎，且所述注浆管在喷浆过程中旋转上升，以在盲孔内进行喷浆直至喷浆结束；
喷浆采用三管法施工，分别是浆管、水管和风管，一般可采用同时送水、送风、送浆转动下管，待注浆管下沉至预设深度后，依次送水、送风、送浆，在孔底定喷数秒后，调整泵压、风压至设计值并孔口返浆正常后开始边旋转边提升。
S400，其中，对异常桩位进行喷浆时，在异常段内每隔第一预设时间计算预设受喷面标高与实际受喷面标高的差值，若差值超过预设差值，则暂停喷浆，静置预设时长后再喷浆至实际受喷面标高达到预计受喷面标高，并持续喷浆直至喷浆结束。
在异常段内，每隔五分钟喷浆总量计算预设受喷面标高，并与实际受喷面标高对比并计算差值，差值过大超过预设差值时，暂停喷浆并静置三十分钟后再分层喷到设计标高，并继续喷浆直至喷浆结束。
可以理解地，土石围堰施工需要将石体堆放在外侧抵抗填筑时水流的冲刷、黏土堆放在中间形成黏土心墙以起到有效的防渗作用。石碴料设置在内侧，起到稳定围堰的作用，同时设置反滤层。土石围堰的石体与中部黏土心墙及内侧石渣料结合面容易出现孔隙，高压旋喷桩压力较大，容易造成孔隙增大，破坏围堰结构，导致围堰失稳。围堰底部情况复杂，难以确切掌握工况，容易造成旋喷浆液泄露进黄河，造成水质污染和材料损耗，不利于环境保护。深水围堰水下部位压实度难以保证，整体填料孔隙较大，渗透性强，高压旋喷浆液渗流路径远，凝结效果难以预期。
在本发明的技术方案中，先在钻孔过程中记录钻压异常时钻孔对应的深度段及其所在桩位，钻孔后将脆性塑料套管插入盲孔，以保护盲孔，防止盲孔堵塞；在喷浆过程中，注浆管伸入套管，由于套管选用脆性塑料套管，在高压喷浆过程中被喷碎，浆液可以喷入盲孔周围的黏土中，与黏土充分混合，形成防渗层；在实施过程中，黏土层不可避免的有密度差异，密度过大或过小都会造成钻压异常，同时会对后续的喷浆过程造成影响，因此记录钻压异常的异常段，在喷浆至异常段时，每隔第一预设时间计算预设受喷面标高与实际受喷面标高的差值，通过实际受喷面标高判断异常段内浆液是否和黏土充分混合及凝结，通过静置使浆液与黏土充分混合及凝结后再喷浆至预设标高，使得每个异常段的浆液与黏土均可充分混合，提高黏土心墙的防渗性能与稳定性，解决现有技术土石围堰结构稳定性不足的问题。
进一步地，请参阅图2，喷浆结束后盲孔内浆液面下降；将注浆管伸入套管内并下沉至预设位置，通过注浆管喷浆并将套管喷碎，且注浆管在喷浆过程中旋转上升，以在盲孔内进行喷浆直至喷浆结束的步骤之后，还包括：
S310，继续将浆液回灌至已喷浆结束的盲孔内，并保持压浆作用，直至盲孔内的浆液面不再下降。高压喷灌结束后，在孔内水泥浆液固结过程中因体积收缩，同时孔内浆液仍向孔壁四周范围有一定渗漏，孔内浆液将出现一段时间的沉面下降，应不间断地将浆液回灌到已喷孔内，并保持压浆作用，直至孔内浆液面不再下沉为止。以使浆液与黏土心墙周围的黏土凝结成整体，提高黏土心墙的稳定性和强度。
请参阅图3，进一步地，继续将浆液回灌至已喷浆结束的盲孔内，并保持压浆作用，直至盲孔内的浆液面不再下降的步骤之后，还包括：
S320，在多个盲孔之间开设引导槽，以将溢浆的盲孔处的浆液引导至需要回灌的盲孔处。现场可采用临时开挖沟槽引导孔内返浆流经需要回灌的盲孔口，以提高浆液利用率
请参阅图4，在一实施例中，将套管插入盲孔的步骤之后，还包括：
S210，选用至少三根桩位进行试桩，根据试桩参数计算各桩位所需的喷浆量，并计算各桩位喷浆量的平均值，得到预计喷浆量。
通过试桩根据试桩参数计算所需的喷浆量，以确定水泥使用数量，从而保证后续喷浆过程能准确地制备浆液，防止浆液过多造成浪费或浆液过少喷浆不足。
具体地，根据试桩参数计算各桩位所需喷浆量的公式为：
Q＝(H/v)q(1+β)，
其中，Q为喷浆量，单位为m3；H为盲孔的深度，单位为m；q为单位时间喷浆量，单位为m3/min；β为损失系数；v为注浆管上升速度，单位为m/min。其中损失系数通常为0.1～0.2。
请参阅图5，在一实施例中，对异常桩位进行喷浆时，在异常段内每隔预设时间计算预计受喷面标高与实际受喷面标高的差值，若差值超过预设差值，则暂停喷浆，静置预设时长后再喷浆至实际受喷面标高达到预计受喷面标高，并持续喷浆直至喷浆结束的步骤包括：
S410，暂停喷浆时间未超过第二预设时间时，将注浆管下探预设距离后再进行喷浆。停喷时，时间未超过40分钟时，需下钻10cm，与上段搭接，以保证浆液能与粘土混合均匀。
请参阅图6，在一实施例中，在黏土心墙上设置多个桩位，在各桩位处钻孔，形成盲孔，钻孔过程中记录钻头的深度及对应的钻压，记录钻压异常时对应的钻头的深度范围，并将深度范围标记为异常段，且将异常段所在桩位标记为异常桩位的步骤包括：
S110，将钻机安置在桩位的预设位置处；对钻机进行水平校正，使钻机的钻杆正对预设位置的中心处并采用导正装置固定钻机；
S120，下探钻杆进行钻孔；
S130，返回执行将钻机安置在桩位的预设位置处的步骤，直至所有桩位钻孔完毕。通过水平校正，使得钻机正对预设位置的中心处，在通过导正装置固定钻机，防止钻机在钻孔过程中倾斜，以保证盲孔是垂直伸入地底，从而使得喷浆时浆液可以更均匀的喷射在盲孔四周，使浆液和粘土混合凝结的更均匀，从而提高土石围堰的稳定性。
请参阅图7，在一实施例中，将注浆管伸入套管内并下沉至预设位置，通过注浆管喷注浆液并将套管喷碎，且注浆管在喷浆过程中旋转上升，以在盲孔内进行喷浆直至喷浆结束的步骤包括：
S330，采用跳桩施工法，将桩位按数字顺序编号，先对奇数编号的桩位进行依次注浆，奇数编号的桩位注浆完成后再对偶数编号的桩位进行依次注浆。
采用跳桩施工法，防止相邻的盲孔互相影响，避免出现桩的强度受相邻的桩施工的影响而下降的情况。
在一实施例中，套管插入盲孔后，套管外露于盲孔，且高于地面20cm～30cm。
在一实施例中，浆液为在水泥-水玻璃溶液，其中水玻璃和水泥的含量比为0.5:1～1:1。浆液先采用采用标号P.0 42.5级普通硅酸盐水泥，按设计水灰比1:1,再在水泥浆中按照1:0.5～1:1不同配合比加入水玻璃形成快速凝结和强强粘结性的水泥—水玻璃溶液，使得浆液可以和粘土更快速的凝结，凝固效果更好。
在一具体实施例中，土石围堰区域高压旋喷桩总数为191根，高压旋喷桩孔间距0.8m，旋喷桩直径0.9m，高压旋喷桩底伸入基岩弱风化层1.9m，高压旋喷灌浆采用三管法施工，单排对接。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (7)
1.一种土石围堰的黏土心墙的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
在所述黏土心墙上设置多个桩位，在各所述桩位处钻孔，形成盲孔，钻孔过程中记录钻头的深度及对应的钻压，记录钻压异常时对应的钻头的深度范围，并将所述深度范围标记为异常段，且将所述异常段所在桩位标记为异常桩位；
将套管插入所述盲孔；其中，所述套管为脆性塑料材质制件；
将注浆管伸入所述套管内并下沉至预设位置，通过注浆管向所述盲孔内喷注预计喷浆量的浆液并将所述套管喷碎，且所述注浆管在喷浆过程中旋转上升，以在所述盲孔内进行喷浆直至喷浆结束；
喷浆结束后所述盲孔内浆液面下降，继续将浆液回灌至已喷浆结束的所述盲孔内，直至所述盲孔内的浆液面不再下降；
在多个所述盲孔之间开设引导槽，以将溢浆的所述盲孔处的浆液引导至需要回灌的所述盲孔处；
其中，对所述异常桩位进行喷浆时，在所述异常段内每隔第一预设时间计算预设受喷面标高与实际受喷面标高的差值，若所述差值超过预设差值，则暂停喷浆，静置预设时长后再喷浆至实际受喷面标高达到预计受喷面标高，并持续喷浆直至喷浆结束，
所述桩位所需喷浆量的公式为：
Q＝(H/v)q(1+β)，
其中，Q为喷浆量；H为盲孔的深度；q为单位时间喷浆量；β为损失系数；v为注浆管上升速度。
2.如权利要求1所述的土石围堰的黏土心墙的施工方法，其特征在于，所述将套管插入所述盲孔的步骤之后，还包括：
选用至少三根桩位进行试桩，根据试桩参数计算各所述桩位所需的喷浆量，并计算各桩位喷浆量的平均值，得到所述预计喷浆量。
3.如权利要求1-2中任一项所述的土石围堰的黏土心墙的施工方法，其特征在于，所述对所述异常桩位进行喷浆时，在所述异常段内每隔预设时间计算预计受喷面标高与实际受喷面标高的差值，若所述差值超过预设差值，则暂停喷浆，静置预设时长后再喷浆至实际受喷面标高达到预计受喷面标高，并持续喷浆直至喷浆结束的步骤包括：
暂停喷浆时间未超过第二预设时间时，将所述注浆管下探预设距离后再进行喷浆。
4.如权利要求1-2中任一项所述的土石围堰的黏土心墙的施工方法，其特征在于，在黏土心墙上设置多个桩位，在各桩位处钻孔，形成盲孔，钻孔过程中记录钻头的深度及对应的钻压，记录钻压异常时对应的钻头的深度范围，并将深度范围标记为异常段，且将异常段所在桩位标记为异常桩位的步骤包括：
将钻机安置在桩位的预设位置处；
对钻机进行水平校正，使钻机的钻杆正对预设位置的中心处并采用导正装置固定钻机；
下探钻杆进行钻孔；
返回执行所述将钻机安置在桩位的预设位置处的步骤，直至所有桩位钻孔完毕。
5.如权利要求1-2中任一项所述的土石围堰的黏土心墙的施工方法，其特征在于，所述将注浆管伸入所述套管内并下沉至预设位置，通过注浆管喷注浆液并将所述套管喷碎，且所述注浆管在喷浆过程中旋转上升，以在盲孔内进行喷浆直至喷浆结束的步骤包括：
采用跳桩施工法，将桩位按数字顺序编号，先对奇数编号的桩位进行依次注浆，再对偶数编号的桩位进行依次注浆。
6.如权利要求1-2中任一项所述的土石围堰的黏土心墙的施工方法，其特征在于，所述套管插入所述盲孔后，所述套管外露于所述盲孔，且高于地面20cm～30cm。
7.如权利要求1-2中任一项所述的土石围堰的黏土心墙的施工方法，其特征在于，所述浆液为在水泥-水玻璃溶液，其中水玻璃和水泥的含量比为0.5:1～1:1。
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