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高压摆喷防渗墙施工流程及过程控制措施

2021-08-23 170 上传者：管理员

摘要：针对高寒地区防渗墙施工受到气温的严重影响,文章以黑龙江省抚远市黑龙江干流堤防工程为例,采用合理的施工方法与防寒措施,总结出在高寒地区该技术的工艺流程与施工技术,从而开拓了高压摆喷防渗墙施工的应用范围,可为今后类似工程防渗墙的施工提供参考。

关键词：
堤防防渗
防寒措施
高压摆喷
高寒地区
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1、工程概况

黑龙江干流堤防工程施工二十二标段，位于黑龙江省抚远市，全年平均气温为-5℃,该工程需新建长约3880m的堤防，堤顶宽度约为10m。工程高压摆喷防渗墙于2015年9月15日开工，同年12月10日完成防渗墙施工任务，共计完成工程量80000㎡。施工投入机械设备2台，人员65人。由于高寒地区气温低、温差大，施工环境恶劣，施工工期与质量难以保证。为了确保在高寒地区的施工工期与质量，在施工过程中采取了特殊的防寒措施及施工方法。

2、防渗墙设计指标及技术参数

2.1设计指标

渗透系数≤(1～5)×10-5cm/s,允许渗透比降≥200;设计要求墙体强度R28≥3.0MPa,成墙有效平均厚度≥0.30m。

2.2施工工艺参数

通过现场试验确定参数如下：

浆液压力：25～40MPa,浆液流量：70～100L/min,浆液密度：1.4～1.5g/cm3,浆液灰浆密度：≥1.3m3,钻杆提升速度：15cm/min,钻杆摆动速度：12r/min,摆角：60°,水灰比：1︰1。

3、施工流程及过程控制措施

3.1施工工艺流程

高压摆喷防渗墙施工工艺流程：施工准备→平整场地→钻机就位→配置泥浆→钻机就位→钻机引孔→摆喷台车(地面试喷定向、配置抗冻水泥浆)→摆喷施工(提升喷射、浆液回灌)→摆喷成墙→墙体质量检查。

3.2工艺原理

在高寒地区高压摆喷防渗墙采取充分的防寒防冻措施后，通过浆液形成快速喷射的流束，破坏、冲击和切割地下的地基土质，同时将掺混浆液、填充形成板墙状，从而提高地基承载力，提高防渗效果，实现加固防渗围堤的目的。

3.3施工过程控制措施

将高压摆喷技术应用在高寒地区防渗墙施工时，应严格按照工艺流程进行。首先要保证施工材料充足且质量过关；其次，高寒地区施工环境恶劣，为防止低温水进入地下使地基造成结构性破坏，需要严格把控水温及水泥浆温度。

3.3.1防寒防冻措施

施工采用暖棚加热保温的蓄热措施，对设备操作间及浆液制拌设备进行保暖保温，暖棚采用帆布和土工膜包裹，内部采用电暖气取暖保温的方式，外部迎风面拉线固定。供浆与供水管线采用外裹一层棉毡，棉毡外再缠裹两层塑料布，用线绳系紧的方式，确保管内的温度。

3.3.2泥浆制备

采用重量法进行原材料计量，误差控制在5%以内。水泥为PO42.5级，泥浆温度为30～40℃,密度要求为1.4～1.5g/cm3。

3.3.3摆喷机械

由于机械性能受高寒地区的天气影响较多，施工设备选用大级别功率设备，即高压摆喷桩机1台(型号为XPB-Ⅱ)、灰浆搅拌机1台(型号为JH- Z)配合施工任务。

3.3.4施工控制

在机械进场前，需做到“三通一平”,同时保证地基土强度满足桩机荷重要求，并提供满足施工条件的操作面。测量人员根据施工图放出桩位做好标志后需进行复核，并保证桩位偏差不大于±5cm。

移动桩机需要在指挥人员指挥下进行；桩机操作人员在移动桩机时要做到平稳、安全；待桩机完全定位后，测量人员需对桩机桩位与定位线进行及时复核，确保定位偏差值不大于±5cm。

待桩机就位后，由于钻杆比较长，要根据实际调整机身水平度及垂直度，保证钻孔质量，钻杆钻孔一钻到底。

3.3.5钻杆钻孔、插管

钻杆进入土中，借助喷射管将泥浆喷射或者振动贯入，直至达到桩底设计标高。在下管的同时，用较小压力(0.5～1.0MPa)射水，可有效防止喷嘴泥沙塞堵。

3.3.6泥液拌制

施工选用PO42.5级水泥。在严寒地区施工时，应搭设拌制水泥浆的工作棚和灌浆机的工作棚，在制拌泥浆处设置2mm厚铁板焊制的水箱，用碳水加温至40～45℃,再用清水泵抽送到制浆机中制浆。储浆桶放在保温棚中，同时配备3～4台电暖气，始终保持棚内温度在10℃以上。

施工前，在每个水泥浆液制作平台附近放置水泥罐，使用电子秤称量水泥和水的重量，用机械进行搅拌。另外，施工前计算好水泥和水的配比，对注浆量用桩的加固土体方量进行换算，施工选用PO42.5级水泥，水灰比为1∶1。

搅拌泥浆：将水加入桶内，之后倒入水泥，启动搅拌机，搅拌10～20min,不断搅拌泥浆直至喷浆。

3.3.7喷射注浆

首先检查设备压力和排量是否符合要求，各个部位的密封圈是否良好，通道和喷嘴内是否有杂物，待各项检查结果完全合格并在高压水射水试验成功之后方可进行喷射注浆。

在高寒地区下的高压摆喷防渗墙机组的供浆与供水管线上均外裹一层棉毡，棉毡外再缠裹两层塑料布，最后用线绳系紧，在开始喷射注浆与造孔初期，水管和浆管采用40℃以上的热水冲洗管路，防止管路中的冰块堵塞喷嘴。

在喷射泥浆时，要保证高压泥浆泵压力为25～40MPa,值得注意的是，高压摆喷泥浆压力在原数据基础上增加2%～5%,避免因天气寒冷而造成喷射管的堵塞。待坐底喷浆30s后方可进行摆喷，摆喷角度应为60°,摆喷注浆的同时应按照15cm/min的速度提升注浆管，为保证水泥浆与桩端土充分混合，在距桩顶1m时，需将搅拌速度和提升速度放慢。在整个喷射注浆期间，需做好相关施工记录。

如果注浆时机械发生故障，应立即停止提升和摆喷。在设备修复以后，新注浆孔段应与前段搭接超过0.5m,防止固结体脱节。

4、施工质量控制

(1)在施工过程中，若出现长时间桩机无法修复，墙体已冻结或过初凝期，则应立即对所在桩位做好记号，防止出现冷缝。

(2)施工时应密切控制注浆温度与注浆压力，采用比重仪及时检测水泥浆的比重，并控制在质量范围以内。

(3)根据摆动速度与钻孔提升的质量要求，充分破碎土体，这样在施工时有利于水泥浆与土体更好的结合。

(4)浆液依照配合比进行加工，为保证浆液不出现离析现象，要确保水泥浆在浆桶内搅拌均匀。

5、防渗墙质量检查

在施工完成28 d以后，通过对部分墙体的开挖检查，发现墙体接缝完好紧密，墙体表面平整；通过查看试桩两端竖向破坏面，发现水泥土搅拌均匀，无夹泥块及分层现象，墙体密实；通过对现场钻芯取样的结果，取芯率超过90%,无夹泥块现象；通过探地雷达对墙体进行无损检测，分析可见墙体连续均匀、密实，连续性好。防渗墙体最厚可达0.4m,最薄处厚度为0.22m,防渗墙平均厚度为0.31m。墙体平均抗压强度R28=3.7MPa,各项指标全部达到了设计及规范指标要求。

6、总结

高压摆喷防渗墙解决了高寒地区因气候原因而对施工工期的约束和成墙质量的问题。根据以上施工工艺得出以下结论：

(1)防寒防冻措施科学合理，缜密周到，便于智能控制；

(2)通过升温、加密筛网、摆喷加压喷射等，确保防渗墙在恶劣环境下的正常施工，达到了施工工艺的创新；

(3)高压摆喷泥浆压力在原数据基础上增加2%～5%,避免因天气寒冷而造成喷射管的堵塞；

(4)为防止高寒地区地表冻层造孔困难问题，采用先造孔后灌浆的方法，确保了施工进度和质量，降低了投入成本。

总而言之，希望各位同行能对该工艺的应用提出更多的宝贵建议，并推进在高寒地区等恶劣环境下的防渗施工技术，从而带来更大的经济、质量以及社会效益。

参考文献：

[1]程建业.高寒地区混凝土冬季施工技术[J].居业,2015(8):54-55.

[2]李相然,赵春富,高明久.高喷灌浆技术在卵砾石层地下水库构筑中的应用[J].水利学报,2003(3):80- 85,92.

[3]卢晓鹏.高压喷射灌浆技术在云南病险水库加固工程中的应用[J].水利水电科技进展,2012,32(5):82-85.

[4]高峰.水利水电工程中塑性混凝土防渗墙施工工艺及应用[J].水利技术监督,2021(1):137-140.