高含水率淤泥质土体中混凝土防渗墙的建造方法

摘要

本发明涉及一种高含水率淤泥质土体中混凝土防渗墙的建造方法。其主要包括构筑导墙、制备大比重泥浆、用回旋钻和冲击钻联合造孔成槽、清底换浆、接头施工、制作和安装钢筋笼、浇筑混凝土等步骤。本发明设计出了一套适合于软土地基条件下的江河堤坝进行高质量的回旋钻和冲击钻联合造孔成槽混凝土防渗墙施工技术，施工机理明确，施工质量容易控制，完成后有严格的检测手段，可靠的补强措施，确保工程质量达到设计要求，能彻底地解决了江河堤坝可能出现的防渗墙塌孔问题；易于组织多组设备进场作业施工，工期有保证；易于大面积推广，尤其适用于高含水率的淤泥质土中的江河堤坝工程。

说明书

技术领域

本发明涉及一种混凝土防渗墙的建造方法，具体涉及一种高含水率淤泥质土体中混凝土防渗墙的建造方法。

背景技术

混凝土防渗墙是设置于江河堤坝内，防止洪水浸泡、冲刷，消除管涌隐患的重要土建工程。目前，成熟的并被各国广泛采用的混凝土防渗墙建造施工方法，主要有以下几种：

①多轴连续水泥深层搅拌法：该法通常是采用一台泵供给多个喷咀，这样，施工中很容易出现一个或多个喷咀堵塞，且在施工中不易发现，从而形成防渗墙不连续，出现集中渗漏；此外，受设备能力影响，墙体深度不够，仅适应于均质的砂、土地基，且墙体一般过厚，施工范围过大，由于江河堤岸地质条件一般多有变化，而又无有效可靠的测试手段，故很难保证施工质量；②三垂管旋喷、定喷、摆喷法：该法要求严格掌握并保证施工中三垂管的垂直度、间距及喷浆压力。但在施工过程中，由于三垂管的垂直度上的差异很难控制，易造成土体深层处较大的偏差，形成不了连续的帷幕，从而造成不连续和漏喷；③爪斗式薄壁地下连续墙法：该法虽工艺明确、质量有可靠保证，但嵌岩困难，施工过程复杂，工期长，浇筑前，成槽两边的土（砂）有可能塌崩，将成槽填堵，影响此后浇注，且无可靠检测手段，故既不能保证施工质量，工程造价又高。④射水法成墙：该法的主要缺点是浇注前，成槽两边的土（砂）有可能塌崩，将成槽填堵，因此，有时还需要采用固壁措施，目前现有的施工机械只适应于均质砂、土地基的施工；⑤薄壁连续防渗帷幕：薄壁连续防渗帷幕技术采用插板导向、限位、等厚搭接，用静压桩机压振，结合振拔工艺，使帷幕整体连续，接缝无施工缝隙。该方法虽具有工效高、质量可靠等优点，但一旦遇到防渗墙的深度要求达到30m以上，砂层厚度达25m左右，砂层下部尚含有少量漂石、最大粒径达50mm左右，设计要求嵌入风化基岩50cm时，该法则无法将插板插入、拔出，即无法实现正常施工。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种适应于高含水率淤泥质土体中江河堤坝防渗墙的建造方法，并能实现高质量的混凝土防渗墙连续施工、且能有效防止槽孔缩颈塌崩。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种高含水率淤泥质土体中混凝土防渗墙的建造方法，包括以下步骤：

（1）构筑导墙：采用小型挖掘机开挖宽80～100cm，顶面高出地面10～20cm的导墙；

（2）制备大比重泥浆：采用回旋钻造孔，泥浆以原孔造浆为主，适当掺加膨润土制作的浆液和CMC（羧甲基纤维素钠）化学剂来改善泥浆性能，每立方米新配置泥浆含：膨润土100～110kg、CMC 1.00～1.20kg、纯碱4.00～4.30kg、水900～960kg，不同土质和地下水位可适当调整配比；具体配置步骤：先配制CMC溶液静置4～6小时，按上述配合比在搅拌筒内加水，加膨润土，搅拌3～4分钟后，再加入所述CMC溶液，搅拌8～12分钟，再加入纯碱，搅拌均匀后，放入储浆池内，待24小时后，膨润土颗粒充分水化膨胀，即可泵入循环池，以备使用，新配置的泥浆比重＜1.15g/cm³，粘度30～90s，含砂率＜4%，pH值9.5～12；以回旋钻造孔的过程中的循环泥浆比重＜1.25g/cm³、粘度＜35s、含砂率＜7%、pH值＞8，废弃泥浆比重＞1.35g/cm³、粘度＞60s、含砂率＞11%、pH值＞14；

（3）造孔成槽：回旋钻直接骑在导墙钻孔，上游侧受力点距离槽口1.2～1.5m，24小时连续施工，每一孔成孔时间控制在2.5～3.0小时，成孔至一定数量后(冲击钻机能够有位置施工为标准)，则冲击钻及时跟进打小墙劈打、清孔，以减少成槽时间；乌克斯冲击钻布置在下游侧，且使其行走平稳，防止失稳现象发生；成槽后的防渗墙长控制在5.0m以内，以减少成槽时间；

（4）清底换浆：清除槽底淤积及沉渣，并除混凝土壁上的杂物，在浇注混凝土前进行清孔验收；

（5）接头施工：槽段间接头用锁口管方式进行联接；锁口管上部用木楔与导墙塞紧，并用锁口管起拔机夹住锁口管；

（6）制作和安装钢筋笼：防渗墙钢筋笼按每一槽段钢筋笼整体现场制作，用吊机吊至槽孔口，沉入孔内，并置于槽孔中心，沉放钢筋笼时，在槽孔两侧方向布设定位柱型砼块，每断面4块，与箍筋固定，确保钢筋笼厚度；

（7）浇筑混凝土：砼采用现场自制C25W6F100混凝土，坍落度控制在18～24cm，浇注导管在地面作密封性实验，压力控制在0.6～0.7MPa；槽段设置3套导管，导管间距不大于3m，导管距槽端头不大于1.5m，导管提离槽底25～30cm，导管上下活动顺畅，灌注混凝土时，以充气球胆作为隔水栓，砼泵车直接把砼送到导管上的集料斗内，浇灌速度≥2m/h，灌注时各导管处同步进行，保持砼面呈水平状态上升，其砼面高差不得大于300mm，灌注过程中，测量砼面上升高度，控制导管埋深在2～6m之间，灌注过程连续进行，中断时间不超过30min，灌到墙顶位置要超灌0.3～0.5m。

在所述步骤（3）中，槽壁附近堆载不超过20kN/m²，并采取铺设钢板的措施减少对导墙和槽壁的挤压，成槽机械操作要平稳，不能猛起猛落，防止槽内形成负压区，产生槽坍，造孔过程中保持槽内泥浆水头高度高于地下水位1m以上，控制成槽至浇灌完混凝土时间在36～45h。

在所述步骤（5）中，槽段间接头用锁口管联接时，锁口管用汽车吊吊装并在槽口连接，管中心线对准正确位置，垂直并缓慢下放，当距槽底50cm时，快速下入，插入槽底，锁口管上部用木楔与导墙塞紧，并用锁口管起拔机夹住锁口管。

在所述步骤（7）中，混凝土浇筑完成后，锁口管起拔采用顶升架顶拔和吊车提拔相结合，起拔时间和拔升高度根据混凝土浇灌时间，浇灌高度以及混凝土初凝和终凝时间而定，依次拔动，一般在浇灌混凝土2～3小时后开始顶拔，每次顶拔10cm，拔到0.5～1.0m时，无异常现象，每隔30min拔出0.5～1.0m，最后根据混凝土顶端的凝结状态全部拔出，冲洗干净。

本发明具有积极有益的效果：

1.本发明设计出了一套适合于软土地基条件下的江河堤坝进行高质量的回旋钻和冲击钻联合造孔成槽混凝土防渗墙施工方案，施工机理明确，施工质量容易控制，完成后有严格的检测手段，可靠的补强措施，能确保工程质量达到设计要求，能彻底地解决了江河堤坝可能出现的防渗墙塌孔问题。

2.易于组织多组设备进场作业施工，工期有保证。

3.易于大面积推广，尤其适用于高含水率的淤泥质土中的江河堤坝工程。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

以下结合具体实施例进一步阐述本发明。下述实施例中的所涉及到的一些具体施工步骤或方法，如无特别说明，均为常规步骤或方法，所涉及到的施工机械设备如无特别说明，均为市售的施工机械设备。

实施例1  黄金湾调节水库混凝土防渗墙的建造方法，参见图1，包括如下步骤：

（1）构筑导墙：用全站仪放出防渗墙轴线，并放出导墙位置，根椐导墙设计图纸要求,导墙开挖采用小型挖掘机开挖，人工配合清底，为承受地面荷载和稳定泥浆液面，采用小型挖掘机开挖宽90cm，顶面高出地面10cm的导墙。

（2）制备大比重泥浆：采用回旋钻造孔，泥浆以原孔造浆为主，适当掺加优质膨润土制作的浆液和CMC化学剂来改善泥浆性能，每m³新配置泥浆含膨润土106kg、CMC 1.06kg、纯碱4.24kg、水954kg，每处泥浆搅拌采用1台1m³泥浆搅拌机制浆，制浆顺序为：先配制CMC溶液静置5小时，按配合比在搅拌筒内加水，加膨润土，搅拌3分钟后，再加入CMC溶液，搅拌10分钟，再加入纯碱,搅拌均匀后，放入储浆池内，待24小时后，膨润土颗粒充分水化膨胀，即可泵入循环池，以备使用。新配置的泥浆比重＜1.15g/cm³，粘度30～90s，含砂率＜4%，PH值9.5～12；循环泥浆比重＜1.25g/cm³，粘度＜35s，含砂率＜7%，PH值＞8；废弃泥浆比重＞1.35g/cm³，粘度＞60s，含砂率＞11%，PH值＞14。

（3）用回旋钻和冲击钻联合造孔成槽：先用回旋钻机按设计要求孔深进行单孔成孔，再用YKC冲击钻机修理小墙和槽底清淤和清渣。回旋钻直接骑在导墙钻孔，上游侧受力点距离槽口1.2～1.5m，24小时连续施工，每一孔成孔时间控制在2.5～3小时，成孔一定时间后，则冲击钻及时跟进打小墙劈打、清孔，以减少成槽时间；乌克斯冲击钻应布置在下游侧，用方木垫平，轻轨铺设平直牢固，保证钻机行走平稳，防止失稳现象发生；成槽后的防渗墙长控制在5.0m以内，以减少成槽时间。

（4）清底换浆：用捞渣筒清除槽底淤积及沉渣，并用吊车吊住刷壁器对已浇墙段混凝土接头处的凝胶物进行上下刷动，清除混凝土壁上的杂物，在浇注混凝土前进行清孔验收；槽段接头清刷：用吊车吊住刷壁器对槽段接头砼壁进行上下刷动，以清除砼壁上的杂物。

（5）接头施工：槽段间接头用锁口管方式进行联接。锁口管安装前应对锁口管逐段进行清理和检查，用汽车吊吊装并在槽口连接。管中心线必须对准正确位置，垂直并缓慢下放，当距槽底50cm左右时，快速下入，插入槽底；锁口管上部用木楔与导墙塞紧，并用锁口管起拔机夹住锁口管。

（6）制作和安装钢筋笼：防渗墙钢筋笼按每一槽段钢筋笼整体现场制作，用吊机吊至槽孔口，沉入孔内，并置于槽孔中心，沉放钢筋笼时，在槽孔两侧方向布设定位柱型砼块，每断面4块，与箍筋固定，确保钢筋笼厚度，为使钢筋笼不卡住导管接头，主筋接头应沿环向并列，严禁沿径向并列。

（7）浇筑混凝土：砼采用现场自制混凝土（C25W6F100），坍落度控制在18～24cm，浇注导管在地面作密封性实验，压力控制在0.6～0.7MPa。槽段设置3套导管，导管间距不宜大于3m，导管距槽端头不宜大于1.5m，导管提离槽底大约25～30cm之间，导管上下活动顺畅，灌注前在槽口上设置挡板，以免混凝土落入槽内而污染泥浆，灌注混凝土时，以充气球胆作为隔水栓，砼泵车直接把砼送到导管上的集料斗内，浇灌速度≥2m/h，灌注时各导管处要同步进行，保持砼面呈水平状态上升，其砼面高差不得大于300mm，灌注过程中，测量砼面上升高度，控制导管埋深在2～6m之间，灌注过程连续进行，中断时间不得超过30min，灌到墙顶位置要超灌0.3～0.5m。

为确保防渗墙施工质量,确保每道工序的质量符合设计和规范要求。结合工程实际情况,对防渗墙施工成槽清孔砼浇筑等各工序质量实行标准化管理, 防渗墙施工各工序质量标准见表1。

表1 防渗墙工程质量检查项目表

上述混凝土防渗墙工程质量达到设计要求，未出现防渗墙塌孔等问题问题，比预计工期提前半个多月完成工程施工，且建造成本大为降低。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。