CN116971363A - 一种预制地下连续墙的施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种预制地下连续墙的施工方法，包括如下步骤：开挖成槽，并对槽壁进行泥浆护壁；在槽内注入水下不分散泡沫泥浆；所述水下不分散泡沫泥浆包括的成分及其用量为絮凝固化剂100kg/m3‑150kg/m3、干渣土450‑550kg/m3、水337.5‑362.5kg/m3、泡沫群15.5kg/m3；在泡沫泥浆养护初期，待强度增长至5‑15kPa时，吊装地连墙，使地连墙伸入水下不分散泡沫泥浆内，并对四周的泡沫泥浆产生挤压，使得初步养护后的泡沫泥浆产生溃缩；继续养护7天后，拆除吊装设备。采用本发明的技术方案，无需后续充填槽壁空隙，简化了施工，降低了施工难度，提高了施工效率。
Description
技术领域
本发明涉及地下防护结构技术领域，尤其涉及一种预制地下连续墙的施工方法。
背景技术
地下连续墙可用作基坑围护结构或防污屏障。传统的预制地下连续墙施工中，主要通过成槽机械沿着开挖轴线进行成槽开挖，同时，采用泥浆护壁，防止槽壁坍塌。
之后，在成槽完成后，通过吊车将预制地下连续墙构件吊装进入槽内。由于地下连续墙十分狭长，需要将特定宽度的预制地下连续墙分块逐个吊装，放入槽内，并在槽内进行竖缝拼接，从而保证连接的力学性能和防水性能。
目前预制地下连续墙的施工存在着泥浆环境下吊装定位困难的问题，槽内浑浊的地下水会阻碍观测预制地连墙吊装施工过程，同时水中的泥浆几乎没有任何侧向支撑作用，长达几十米的预制地连墙构件在其中极易产生晃动偏移，影响吊装精度，偏差过大则容易导致预制构件的竖缝卡死而无法下放，造成拼装失败，严重拖延工期。而且现有技术有采用具有凝固功能的泥浆进行护壁，但吊装过程中泥浆没有初凝，仍无侧向支撑作用，对吊装定位精度无帮助，当前吊装定位尚无良好的解决办法，处于一种凭借经验的状态。即使吊装定位成功，槽壁和预制构件之间有缝隙，如不进行及时充填，预制地连墙构件不能得到有效固定。若后续再进一步使用水泥浆或固化泥浆进行充填，工序繁杂，施工效率极低。而且地下连续墙开挖成槽会产生大量废弃泥浆渣土，若处理不当，会造成环境的污染，在城市施工时矛盾更显突出。
发明内容
针对以上技术问题，本发明公开了一种预制地下连续墙的施工方法，采用水下不分散泡沫泥浆中不仅可以进行起到护壁作用，同时养护初期可以起到侧向支撑的作用，养护后期可固化形成轻质低密度固化体，无需后续充填槽壁空隙，简化了施工。
对此，本发明采用的技术方案为：
一种预制地下连续墙的施工方法，包括如下步骤：
步骤S1，开挖成槽，并对槽壁进行泥浆护壁；
步骤S2，在槽内注入水下不分散泡沫泥浆；所述水下不分散泡沫泥浆包括的成分及其用量为絮凝固化剂100kg/m3-150kg/m3、干渣土450-550kg/m3、水337.5-362.5kg/m3、泡沫群15.5kg/m3；所述絮凝固化剂中PAM的质量百分比含量不大于总质量的0.15％；
步骤S3，在所述水下不分散泡沫泥浆养护初期，待强度增长至5-15kPa时，吊装地连墙，使地连墙伸入水下不分散泡沫泥浆内，并对四周的水下不分散泡沫泥浆产生挤压，使得初步养护后的泡沫泥浆产生溃缩；
步骤S4，继续养护7天后，拆除吊装设备。
其中，所述絮凝固化剂为添加了絮凝剂PAM的固化剂。进一步的，其中，所述固化剂的成分包括水泥、矿粉和水玻璃，可以采用常用的泥浆泥土固化剂或泥土固化剂。进一步的，所述水泥、矿粉和水玻璃的质量比为25-35：45-50：15-25。
采用此技术方案，采用该水下不分散泡沫泥浆中不仅可以进行起到护壁作用，同时后期可固化形成轻质低密度固化体。而且，该泡沫泥浆含有絮凝固化剂，具有水下不分散性，可以在地下水位以下浇筑，让其在质量尽可能轻的情况下，能沉入水下。通过地连墙的挤压，挤压后的泡沫泥浆固化体可进一步提升强度，形成一种良好的防水层，成为预制地下连续墙的防水帷幕。由于初步固化的泡沫泥浆固化体为超轻低密度固化体，在其侧向支撑作用，地下连续墙在吊装过程中，不产生摆动，吊装定位精度大幅提高，可方便插入预制地连墙拼接接头，防止接头因摆动而卡死，使施工难度大幅降低。而且按照此方法施工，槽壁和地连墙之间不存在空隙，而是由已经溃缩固化后的泡沫材料支撑地连墙，无需再灌入固化材料，简化了工序，节省施工时间，大幅提高施工效率。
作为本发明的进一步改进，所述水下不分散泡沫泥浆的湿密度为1050-1100kg/m3。
作为本发明的进一步改进，所述干渣的用量为500kg/m3，水的用量为350kg/m3。
作为本发明的进一步改进，所述地连墙的底部设有刃口。采用此技术方案，通过上部施加压力向已经初步固化的超轻泡沫固化体中挤压，由于轻质泡沫固化体密度低，在挤压过程中向预制地连墙两侧溃缩、挤压，形成密度更高的固化体，压密后的固化体强度可进一步提高。
作为本发明的进一步改进，所述槽的宽度为地连墙宽度的1.5-2倍以上。采用此技术方案，可以保证地连墙的插入、挤压过程中对初步固化的泥浆的可溃缩特性，不对槽壁两侧天然土层产生侧向挤压作用。
作为本发明的进一步改进，所述泡沫群采用高分子复合发泡剂或植物蛋白发泡剂制得。
作为本发明的进一步改进，步骤S1中，对开挖成槽后产生的废弃渣土及泥浆进行烘干、筛分处理后，得到干渣土，利用该干渣土制备水下不分散泡沫泥浆。
作为本发明的进一步改进，所述絮凝固化剂中含有PAM的质量百分比浓度为总质量的0.08～0.15％。进一步的，所述絮凝固化剂的成分为固化剂和PAM。进一步优选的，所述絮凝固化剂采用PAM与固化剂混合后得到。
采用此技术方案，此絮凝固化剂絮凝效果好，PAM用量少，绿色环保、固化效果好。
作为本发明的进一步改进，步骤S3中，水下养护一天后，可达到9kPa的强度，实施地连墙的插放。
作为本发明的进一步改进，步骤S4中，挤压溃缩后继续养护至7天时，强度能增长至2.3MPa左右，此时便能拆除吊装设备由溃缩材料固定地连墙。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
第一，采用本发明的技术方案，其中可固化的泡沫泥浆材料在槽内养护初期，具有一定强度，吊装插放地连墙时可溃缩，且具有一定强度能够对地连墙有支撑作用，使其在吊装定位时不产生晃动，大幅提高预制地下连续墙的吊装精度、减小施工误差，同时避开了水下浑浊吊装困难的问题。插放地连墙后，溃缩的泡沫材料继续养护强度进一步上升，并且超轻固化泥浆挤压后，强度进一步提升，形成一种良好的防水层。槽壁与地连墙之间有泡沫材料支撑，已经牢牢固定住地连墙，无需后续充填槽壁空隙，减少了大量传统地下连续墙的繁琐施工步骤，只需对槽护壁，注入水下不分散泡沫泥浆，养护初期进行预制地连墙吊装插放，继续养护待养护完成后撤下吊装设备即可，是一种创新的预制地下连续墙施工方法，简化了施工复杂程度，降低了施工难度，提高了施工效率。
第二，采用本发明的技术方案，此新型泡沫材料采用废弃渣土为主要原材料，省去了废弃渣土的加工运输填埋等传统处理废弃物工序，且极大减少了购买原材料的开支，大大减少了对环境的污染，经济廉价且应用方式新颖独特，实现了废弃渣土资源化。
附图说明
图1是本发明实施例的流程示意图；其中(a)为开挖成槽并进行泥浆护壁后的示意图，(b)为注入水下不分散泡沫泥浆后的示意图，(c)为泥浆养护初期，吊装地连墙的示意图，(d)为继续养护泡沫泥浆，固定住地连墙的示意图。
具体实施方式
下面对本发明的较优的实施例作进一步的详细说明。
一种采用轻质可溃缩材料进行预制地下连续墙的施工方法，如图1所示，包括以下步骤：
1、开挖成槽，并对槽壁进行泥浆护壁；
具体而言，通过深层搅拌机械进行成槽，边成槽、边搅拌、边出渣。所述的护壁泥浆，后续与注入的新型泡沫泥浆能混合使用；
2、将水下不分散泡沫泥浆注入槽内；所述水下不分散泡沫泥浆的成分以及用量为：絮凝固化剂150kg/m3、干渣土500kg/m3，水337.5-362.5kg/m3、泡沫群15.5kg/m3。其中，水掺量在350kg/m3效果更优，水太多材料抗分散性差，水太少材料流动度不够，水下注浆流动效果和密实效果不够。该水下不分散泡沫泥浆的湿密度为1050-1100kg/m3，质量尽量轻且能保证水中下沉。若不加泡沫群，无泡沫材料的湿密度则在1600kg/m3左右)，具体而言，先将絮凝固化剂、干渣土、水混合搅拌成为固化泥浆体系，再加入泡沫群进行混合搅拌调整湿密度至1050-1100kg/m3后制成流态可固化泡沫泥浆，该泡沫泥浆由于絮凝固化剂的效果，使其具备水下不分散的特性，并可在水下养护固化，固化初期具备一定强度，且挤压溃缩后仍可继续养护并提升强度。
其中，所述水下不分散泡沫泥浆可以满足在水下注入，能够沉入槽底部不上浮，且具有水下不分散性，能在水下进行养护。而且该水下不分散泡沫泥浆为流态、可固化的，不仅可以进行起到护壁作用，同时后期可固化形成轻质低密度固化体。
3、待泡沫泥浆养护一天，强度可达到9kPa左右，实施地连墙的插放。
待泡沫泥浆养护具有一定强度后，进行单幅预制地下连续墙的插放；其中预制地下连续墙，其插放端设计成尖锐的刃口，方便其插放，且这样能尽量对两侧的泡沫泥浆进行挤压。如果养护时间过长，泡沫泥浆的强度过高，地连墙难以插入。
养护一定期限后的泡沫泥浆，其密度较低，质量轻盈，强度能够满足预制地下连续墙的插放，且插放后由于有地连墙的挤压，材料的孔隙能使得材料产生溃缩，将材料本身挤压并填入孔洞中，如此可产生较大的体积变化，其密度也将变大。在溃缩过程中不会挤压到槽壁两侧天然土层，且材料不会被挤出，溃缩后材料变得密实，此时材料能够溃缩且能侧向支撑地连墙，满足对地连墙的固定条件，使得插入的地连墙不会产生晃动，又由于该泡沫泥浆并未养护完成，具有一定的粘滞性与流动性，插放过程中可以适当调整位置。
其中泡沫泥浆中的孔洞为连通孔洞，即孔隙与孔隙之间相互连接，所使用的泡沫剂为高分子复合发泡剂，而不是动物蛋白发泡剂，因为动物蛋白发泡剂形成的孔隙是独立的，而植物蛋白发泡剂和高分子复合发泡剂形成的孔隙是连通孔洞。
4、对泡沫泥浆继续进行水下养护，大约7天后，养护完成后撤除吊装装置；
养护完成后的泡沫泥浆，其强度较高，且经过挤压、溃缩，形成密度更高的固化体，养护完成后强度更高，能够完全支撑并固定住预制地下连续墙，此时预制地下连续墙便能精准固定在预定位置。
挤压溃缩后继续养护至7天时，强度能增长至2.3MPa左右，此时便能拆除吊装设备由溃缩材料固定地连墙。
5、完成后进行其余地连墙的插放，方法与前述一致。
此技术方案，通过深层搅拌机械进行成槽，边成槽、边搅拌、边出渣，同时采用新型流态可固化泡沫泥浆，不仅可以进行起到护壁作用，同时后期可固化形成轻质低密度固化体。由于初步养护后得到的超轻低密度固化体的侧向支撑作用，地下连续墙在吊装过程中，不产生摆动，吊装定位精度大幅提高，可方便插入预制地连墙拼接接头，防止接头因摆动而卡死，使施工难度大幅降低。如此施工，槽壁和地连墙之间不存在空隙，而是由已经溃缩固化后的泡沫材料支撑地连墙，无需再灌入固化材料，简化了工序，节省施工时间，大幅提高施工效率。
材料养护龄期对溃缩后强度提升的影响十分关键，湿密度为610kg/m3的泡沫材料，养护三天后其强度达到13kPa，挤压溃缩至原来体积的二分之一，继续养护三天后，其强度提升不明显，只能达到29kPa，原因是胶凝颗粒随着时间逐渐固化成型，进行压溃后会破坏原本的骨架结构，导致溃缩后的材料很难再进行固化。而养护一天后压溃缩至原体积的二分之一，材料强度继续养护三天其强度能达到260kPa左右，原因是养护初期胶凝颗粒未固化完全，尚未形成固化骨架结构，压溃后会颗粒间重新胶结，继续养护对强度提升的负面影响很小。
实施例1
在预制地下连续墙施工中，采用上述方法进行施工。
(1)通过深层搅拌机械进行成槽，边成槽、边搅拌、边出渣，对开挖成槽后产生的废弃渣土及泥浆进行烘干、筛分等一些列工序处理后，留下可利用的干渣土，省去了填埋处理废弃渣土的废弃物处理工序，节省经济开支。
(2)干渣土作为制作水下不分散泡沫泥浆的主要原材料之一，按照特定原材料配比制作完成后进行泥浆护壁并往槽内地下水底灌注新型泡沫泥浆，实现了渣土资源化利用，解决了当前废弃渣土处理去向困难的问题。
本实施例中，水下不分散泡沫泥浆的配比为：絮凝固化剂100kg/m3，干渣土500kg/m3，水337.5kg/m3，泡沫群15.5kg/m3。其中，所述絮凝固化剂采用将PAM与固化剂混合后得到。其中，所述固化剂可以采用常用的泥浆或泥土固化剂。进一步的，所述固化剂的成分包括水泥、矿粉和水玻璃，进一步的，本实施例中，所述水泥、矿粉和水玻璃的质量比为32：48：20，此固化剂更绿色环保。
将该先絮凝固化剂、干渣土、水混合搅拌成为固化泥浆体系，再加入泡沫群进行混合搅拌调整湿密度至1050-1100kg/m3后制成流态可固化的泡沫泥浆。将水下不分散泡沫泥浆注入槽内。
该泡沫泥浆由于絮凝固化剂的效果，使其具备水下不分散的特性，并可在水下养护固化，即可以在地下水位以下浇筑，让其在质量尽可能轻的情况下，能沉入水下。而且固化初期具备一定强度，且挤压溃缩后仍可继续养护并提升强度。
(3)灌注完成后开始进行养护，待其强度增长至5-15kPa后(养护一天后)，此时材料具备了一定强度且具有可溃缩的特性，紧接着进行预制地连墙的吊装插放(预制地下连续墙的下部插放端设计成刃角，方便插放)，直至吊装插放至精确位置，施工步骤简单，两侧材料溃缩，密度增加，挤压后溃缩后变得密实，能侧向支撑地连墙。由于该超轻低密度固化体的侧向支撑作用，地下连续墙在吊装过程中，不产生摆动，吊装定位精度大幅提高，可方便插入预制地连墙拼接接头，防止接头因摆动而卡死，使施工难度大幅降低。
预制地连墙底部带有刃口，通过上部施加压力向已经初步固化的超轻泡沫固化体中挤压，由于轻质泡沫固化体密度低，在挤压过程中向预制地连墙两侧溃缩、挤压，形成密度更高的固化体，压密后的固化体强度可进一步提高，形成一种良好的防水层，成为预制地下连续墙的防水帷幕。
(4)继续养护，提升至目标强度后(养护七天后)，即牢牢固定住了预制地下连续墙，无需再灌注其他固化材料填补地连墙与槽壁之间的空隙，再撤除其他吊装设备即可，如此大大减少了施工工期，大幅提高了施工效率。
(5)按照此方法思路进行其它预制地连墙的插放即可，上述步骤仅是单幅预制地下连续墙的吊装过程。
如此施工，槽壁和地连墙之间不存在空隙，而是由已经溃缩固化后的泡沫材料支撑地连墙，无需再灌入固化材料，简化了工序，节省施工时间，大幅提高施工效率。
实施例2
在垃圾填埋场等污染场地，会应用到防污屏障，以阻挡污染物浸入土壤对土体造成污染。
(1)开挖槽宽0.5m-1.2m(根据实际情况范围而定)，对开挖成槽后产生的废弃渣土及泥浆进行烘干、筛分等一些列工序处理后，留下可利用的干渣土，省去了填埋处理废弃渣土的废弃物处理工序，节省经济开支。
(2)干渣土作为制作新型可溃缩泡沫泥浆的主要原材料之一，按照特定原材料配比制作完成后进行泥浆护壁并往槽内地下水底灌注新型泡沫泥浆，实现了渣土资源化利用。本实施例中水下不分散泡沫泥浆的配比为：絮凝固化剂150kg/m3，干渣土500kg/m3，水350kg/m3，泡沫群15.5kg/m3。进一步的，本实施例中，所述水泥、矿粉和水玻璃的质量比为30：50：20。
将该先絮凝固化剂、干渣土、水混合搅拌成为固化泥浆体系，再加入泡沫群进行混合搅拌调整湿密度至1050-1100kg/m3后制成流态可固化的泡沫泥浆。将水下不分散泡沫泥浆注入槽内。
(3)灌注完成后开始进行养护，待其强度增长至5-15kPa后(养护一天后)，此时材料具备了一定强度且具有可溃缩的特性，紧接着在槽正中央吊装插放0.2m-0.7m(板厚需小于槽宽，混凝土板厚度需要满足插入后养护初期的泡沫泥浆不对两侧槽壁产生挤压力而塌壁)厚的预制混凝土板(混凝土板插放端设计成刃角)，直至插放精准，施工步骤简单，两侧材料溃缩，密度增加，变得密实。
(4)继续养护新型泡沫材料，提升至目标强度后(养护七天后)，撤除其他吊装设备即可，节省了大量施工时间，此时溃缩挤压密实的新型材料以及混凝土板可作为防污屏障，以防止土体污染。
对比例1
在实施例1的基础上，本实施例中，絮凝固化剂采用80kg/m3，养护一天后，强度较低，材料的养护强度提升很慢，养护三天强度还未能达到5kPa，且水下抗分散性差，有效材料损失较多，实际使用会造成浪费甚至影响工期，而且等强度达到9kPa，吊装地连墙，养护七天后，强度较低不足以固定住地连墙。
另外，如果絮凝固化剂大于150kg/m3时，用量过多，强度提高过快，而且成本高，不经济。
水的掺量在337.5kg/m3以下时，材料的流动性较低，按照标准CJJ/T 177-2012测试流动度为180mm左右，此时水下注浆自密实性较差，流动性差，注浆时内部会产生大气孔，实际不利于施工。水的掺量在362.5kg/m3以上时，材料虽然流动度能达到240mm以上，但水下抗分散性差，此时需要更多的絮凝固化剂来保证其水下抗分散性，会加大开销，不够经济。
对比例2
材料养护龄期对溃缩后强度提升的影响十分关键，湿密度为610kg/m3的泡沫材料，养护三天后其强度达到13kPa，挤压溃缩至原来体积的二分之一，继续养护三天后，其强度提升不明显，只能达到29kPa，原因是胶凝颗粒随着时间逐渐固化成型，进行压溃后会破坏原本的骨架结构，导致溃缩后的材料很难再进行固化。而养护一天后压溃缩至原体积的二分之一，材料强度继续养护三天其强度能达到260kPa左右，原因是养护初期胶凝颗粒未固化完全，尚未形成固化骨架结构，压溃后会颗粒间重新胶结，继续养护对强度提升的负面影响很小。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种预制地下连续墙的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1，开挖成槽，并对槽壁进行泥浆护壁；
步骤S2，在槽内注入水下不分散泡沫泥浆；所述水下不分散泡沫泥浆包括的成分及其用量为絮凝固化剂100kg/m3-150kg/m3、干渣土450-550kg/m3、水337.5-362.5kg/m3、泡沫群15.5kg/m3；所述絮凝固化剂中的PAM的质量百分比含量不大于絮凝固化剂总质量的0.15％；
步骤S3，在所述水下不分散泡沫泥浆养护初期，待强度增长至5-15kPa时，吊装地连墙，使地连墙伸入水下不分散泡沫泥浆内，并对四周的水下不分散泡沫泥浆产生挤压，使得初步养护后的泡沫泥浆产生溃缩；
步骤S4，继续养护7天后，拆除吊装设备。
2.根据权利要求1所述的预制地下连续墙的施工方法，其特征在于：所述水下不分散泡沫泥浆的湿密度为1050-1100kg/m3。
3.根据权利要求2所述的预制地下连续墙的施工方法，其特征在于：步骤S2中，所述干渣的用量为500kg/m3，水的用量为350kg/m3。
4.根据权利要求1所述的预制地下连续墙的施工方法，其特征在于：所述地连墙的底部设有刃口。
5.根据权利要求1所述的预制地下连续墙的施工方法，其特征在于：所述槽的宽度为地连墙宽度的1.5-2倍以上。
6.根据权利要求1所述的预制地下连续墙的施工方法，其特征在于：所述泡沫群采用高分子复合发泡剂或植物蛋白发泡剂制得。
7.根据权利要求1所述的预制地下连续墙的施工方法，其特征在于：步骤S1中，对开挖成槽后产生的废弃渣土及泥浆进行烘干、筛分处理后，得到干渣土，利用该干渣土制备水下不分散泡沫泥浆。
8.根据权利要求1～7任意一项所述的预制地下连续墙的施工方法，其特征在于：所述絮凝固化剂采用PAM与固化剂混合而成，所述PAM的质量百分比为絮凝固化剂总质量的0.08～0.15％。
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