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⽔泥⼟铣削搅拌墙施⼯技术在⽉亮湾⽔库⼯程中的应⽤

CSM工法 2020年11月19日 项敏 155




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⽔泥⼟铣削搅拌墙施⼯技术在⽉亮湾⽔库⼯程中的应⽤

孟宪⻰




摘  要


摘要:⽔泥⼟铣削搅拌墙施⼯技术是⼀种新型深层地下搅拌成墙⼯艺,它结合了液压双轮铣成槽和传统深层搅拌桩技术的优点,具有对施⼯环境影响⼩、施⼯速度快、单幅⻓度⼤、应⽤效果佳等特点。本⽂结合单县⽉亮湾⽔库围坝防渗墙施⼯,总结了该项技术在设备选择’⼯艺流程’施⼯管理和质量检测等⽅⾯的经验,可供同类⼯程借鉴。


关键词:⽔泥⼟铣削搅拌墙;防渗墙;防渗处理;效果





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工程概况



单县月亮湾水库位于山东省单县浮岗镇堤头村,为小(1)型平原水库,设计库容716万m 3,主要任务是引蓄黄河水为浮岗、黄岗、曹庄、高老家等6个乡镇的居民提供生活用水,日供水量5万t。主要建设内容包括防渗工程、围坝工程、出库泵站、入库泵站、入库闸、焦庄沟饮水闸、管理区等。水库坝长7882m,其中与浮岗水库共用围坝长772m;水库设计水深6.65m,其中地面以下2.85m,地面以上3.8m;最大坝高7.1m,平均坝高4.6m。在建设期间综合考虑防渗效果、工期要求和施工环境等方面的要求,组织专家对该项工艺进行了论证,引进了水泥土铣削搅拌成墙工艺用于截渗墙工程施工。2016年1月水库工程投入运行,截至2019年5月,监测结果显示没有渗漏现象发生。实践证明应用该工艺具有防渗效果好、施工速度快、施工环境影响小等特点,值得在北方平原地区水库建设中推广。



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水泥土铣削搅拌墙施工工艺及技术



2.1 水泥土铣削搅拌墙施工工艺


该施工工艺结合了液压双轮铣槽机和传统深层搅拌工艺的优点,掘进时两个齿状铣轮以相对方向旋转,并通过导杆自重和施加压力进行掘进切削土层。掘进过程中机载计算机系统通过各种传感器获取并控制、调整掘进的垂直度。供气、注浆系统同时向槽内分别注入高压空气、水和水泥浆(掘进时注入80%水泥浆量,提升注入20%水泥浆量);到达设计土层后慢慢提起铣轮,铣轮再以相反的方向旋转进行铣削,供气、注浆系统向槽内注入水泥浆和空气。通过掘进和提升两个过程,铣槽内的基土与水泥浆被充分搅拌均匀(见图1~图3),单幅墙体施工完成后机载计算机系统生成并打印出包含掘进深度、垂直度、喷浆量等参数信息的施工报告单。

⽔泥⼟铣削搅拌墙施⼯技术在⽉亮湾⽔库⼯程中的应⽤

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2.2 施工机械设备


水泥土铣削搅拌墙施工系统主要施工机械配备组成见表1。

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2.3施工流程


2.3.1施工流程图

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2.3.2施工准备


a.清理场地。平整、压实施工场地并清除地表、地下杂物、乱石等。


b.测量放线。按设计图纸测放出截渗墙施工中心线,合理布设高程控制点和辅助桩。


c.安装调试。主机就位,检查供水、制浆、压浆、充气等设备和各种管路是否完好,并进行试运转。


d.开沟铺板。开挖沿墙体方向深0.8m、0.8m宽的泥浆储留沟,用于存储掘进过程中的溢出水泥浆,防止水泥浆流出污染施工场地,沿储留沟两侧铺设15mm厚的钢板,作为机体前进时作业道路,减小机体行进时对储留沟的破坏并防止机体滑入储留沟内造成事故。


2.3.3测量放线

施工前计算出围坝截渗墙的中心坐标数据,利用测量仪器测放出截渗墙中心线和储留沟开挖边线,并用白灰标出边线轮廓。


2.3.4 泥浆储留沟


采用挖掘机沿截渗墙轴线开挖宽1.5m,深0.8m的泥浆储留沟,一般开挖6~10m长即能满足施工要求,并随着工作面的延伸再进行开挖。


2.3.5 布设定位线及桩机就位


顺储留沟轴线两侧布设定位线,指挥员指挥桩机按照定位线移动就位,就位误差控制在±5cm以内。就位后认真检查操作台显示器显示的导杆垂直度,供水、供气、供浆等各系统参数,确保各系统参数符合设计要求,对出现的异常参数要查明原因,解决完成后进行试运转。


2.3.6 水泥浆液配制


开工前按不同土层、不同水泥掺入量进行了试桩试验,根据试验结果(见表2)选择了经济性较好的配比,选用P·O42.5普通硅酸盐水泥,按照掺入比20%、水灰比1∶1.5配制水泥浆液。在配制过程中应按规定检查水泥浆液比重、浆液配合比是否符合要求,检查合格后再将配制好的水泥浆液输送至储浆罐,为液压铣削搅拌设备连续供浆。压浆泵要每班检查2次流量、压力情况,确保符合施工要求。

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2.3.7 铣削喷浆、搅拌成桩


掘进下沉时铣削头下降到与铣槽底部基面接触,按要求开始喷浆、供气、供水,铣轮的旋转速度控制在25~35r/min之间,下沉速度控制在0.5~1.0m/min之间,达到设计高程后,延续10s时间对墙底深度2~3m以上范围进行一个提升、掘进下沉循环,然后进行提升(见图5)。铣轮速度控制在25~35r/min之间,铣削头提升速度控制在1.0~1.5m/min之间,以免由于真空负压、孔壁坍陷形成空隙造成墙体渗漏。掘进下沉和提升过程中均应喷入高压空气和水泥浆液,并严格按要求控制掘进和提升速度。

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2.3.8 施工记录


施工过程中,由工长负责填写施工记录,施工记录表中应记录桩号、桩长、土层、掘进下沉(提升)搅拌时间及深度、水泥用量、水泥掺入比、水灰比等内容,并报监理工程师审核。

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施工质量保证措施



3 .成桩过程的质量控制


做好施工作业人员技术交底和岗前培训工作,特殊工种均需持证上岗。原材料进场时,同时提交材料合格证,水泥要做安定性试验,并按规定送实验室进行检验,检验合格后方可进行施工,确保使用设计强度等级的水泥,进场水泥及时送检,合格后方可使用。每班开工前,工程技术人员对作业人员下达作业指导书,进行技术交底。施工时质检员随时检查各项内容,并做好隐蔽记录。对施工机械按时进行保养,使施工机械设备的性能始终处于正常工况状态,对压浆泵进行压浆量检测,设置备用压浆设备一套,确保截渗墙施工时喷浆的均匀性和连续性。施工过程出现管路破损或

堵塞、机械故障、停电等意外情况,维修完成复工时,若水泥浆出现初凝,需将管道中的水泥浆液及时清除干净,并在施工中断处进行套打,确保墙体连续性。


3.2 确保桩身强度和均匀性质量要求


严格控制水泥用量、用水量,施工人员随时使用比重仪检测水泥浆的比重。严格控制铣削下沉和提升速度,保证搅拌时间和喷浆量,使原状土被充分破碎与水泥浆充分拌和。水泥浆液不能发生离析,水泥浆液原料严格按配合比称量后进行配制,放浆前必须搅拌30s后再倒入储浆桶。


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施工质量检测


采用WDW-100电子万能试验机对典型断面墙体试件进行抗压强度检测,其主要实验结果见表3。

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采用SDSS-SB-HNT-28自动调压式混凝土抗渗仪对试件进行相对渗透性检测,其主要实验结果见表4。

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水泥土铣削搅拌墙开挖外观检查及抗压、抗渗性实验结果显示:该施工工艺成墙效果好,各项指标均满足设计要求。

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结  语


该工艺已成功在单县月亮湾水库大坝防渗墙施工中进行了应用,截至2019年3月围坝截渗墙各项参数均满足设计要求,取得了良好的防渗效果,显示了成墙质量均匀、搭接少、低噪声、低震动、施工速度快稳定性高、运转灵活操作方便、对施工环境影响和要求低等优点,该技术是一项值得推广的水库大坝防渗墙施工工艺。






⽔泥⼟铣削搅拌墙


SMC工法



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CSM工法

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CSM工法 Cutter Soil Mixing (铣削深层搅拌技术)是一种创新性深层搅拌施工方法。此工艺源于德国宝峨公司双轮切铣技术,是结合现有液压铣槽机和深层搅拌技术进行创新的岩土工程施工新技术。通过对施工现场原位土体与水泥浆进行搅拌,可以用于防渗墙、挡土墙、地基加固等工程。与其他深层搅拌工艺比较,CSM工法对地层的适应性更高,可以切削坚硬地层(卵砾石地层、岩层)。


双轮铣深搅设备(CSM)特点

 

施工效率高

双轮铣拥有两个大扭矩齿轮箱,铣轮上切割齿布局设计合理、切削能力强、施工效率高;


地层适应范围更广

能够在坚硬的地层进行深层搅拌施工,克服了传统的多轴搅拌系统不能在坚硬地层施工的缺点;源于双轮铣技术,该工法具有一定的入岩能力,能够截断地下水通过墙底风化岩进行渗透的途径;


墙体垂直度更好

双轮铣设备中具有高精度垂直度传感器,施工中可以通过电脑动态监测成槽的垂直度,利用双轮铣设备所配置的纠偏系统及时调整,确保墙体精度;


墙体质量更好

通过电脑控制水泥浆液注入量、水泥浆和土体混合均匀,从而墙体均匀度及质量好、材料利用率高,较其他搅拌工艺,可以节约材料;


施工过程更加环保

直接将原状地层做为建筑材料,弃土和弃浆量总量小,节能环保,符合基础施工技术发展的趋势;


施工阶段扰动低

施工阶段几乎没有震动,采用原位搅拌,对周边建筑物基础扰动小,可以贴近建筑物施工;

墙体的深度更大

导杆式双轮铣深搅设备,施工深度可达53m,

悬吊式双轮铣深搅设备,施工深度可达80m。


⽔泥⼟铣削搅拌墙施⼯技术在⽉亮湾⽔库⼯程中的应⽤

导杆式 CSM工法主机

⽔泥⼟铣削搅拌墙施⼯技术在⽉亮湾⽔库⼯程中的应⽤

悬吊式  CSM工法主机





来源:《水利建设与管理》

编辑整理:项 敏
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