论文部分内容阅读
【摘 要】水工建筑物加固工程的施工方法很多，如组合钻开槽法、深层搅拌桩、液压开槽机开槽法、射水开槽法、人工洛阳铲开槽法等，这些技术有其各自的适用条件，可根据工程的实际情况和这些技术的特点，选择适宜的施工技术方能达到预期的效果。
【关键词】防渗墙；施工工艺
1.组合钻机开槽法的工作原理
1.1 组合钻机
组合钻机是开槽成墙的主要机械，它由多头钻头、支架、悬吊钢丝绳、卷扬机、反循环系统、配电盘、砂石泵、控制台、底盘等组成。它的工作原理是通过主机上的传动装置，带动主机上并排组合在一起的8台GZQ-800型潜水钻机同时运转，带动各自的钻头旋转，钻头向土层切削土体。两个钻头间余下的土体由侧刀靠组合钻机自重切削。切削掉的泥沙由反循环砂石泵通过反循环软管强行排出槽孔。连续不断的钻进切削，直到设计深度，即形成一定长度、宽度、深度的槽孔。
1.2 成墙工艺流程
测量放线→导槽砌筑→钢轨铺设→安置调试组合钻机→钻机架定位→开槽→清槽→成孔→成槽→安置隔离体橡胶囊→安置导管→浇筑→拔除橡胶囊隔离体→转入下一个循环工序。
2.深层搅拌桩连续造墙施工技术
深层搅拌水泥土防渗墙采用单轴、多轴深搅桩机施工。其原理是用深搅桩机钻孔至预定深度，向孔中注入水泥浆液，用螺旋型钻头进行搅拌，尽量使土体和水泥浆强制拌合均匀而凝结，形成水泥土柱，互相搭接成墙，起到防渗作用。
2.1 双动力三头深层搅拌桩机的施工方法
搅拌桩机按防渗墙轴线定位，依据桩机上的连通管调平机座，偏斜率应小于５‰。桩位对中偏差不大于５０ｍｍ。
安装水泥浆液制备系统，水泥浆液严格过滤，在灰浆搅拌机和集料斗前各设一过滤网。
管线连接：用压力胶管连接灰浆泵出口与深层搅拌机的送浆管进口。
试运转。调整搅拌速度，不得超过设计规定值的10％；调整提升速度，一般控制在１ｍ/ｍｉｎ左右；送浆管路和供水管路通畅；各种仪表应能正确显示，检测数据准确。
喷浆搅拌下沉。先启动浆泵至钻头出浆，再启动主机，使其正向转动，并选钻头向下推进挡，直至设计深度。
喷浆搅拌提升。当钻进至设计深度时，停钻灌注水泥浆30s，直至孔口返浆，反向旋转提升钻杆，继续注浆，保持孔口微微返浆。当搅拌头提至设计桩顶时，停止提升，搅拌、喷浆数秒，以保证桩头均匀密实。
复搅。搅拌、喷浆数秒后搅拌头正向转动向下推进至设计深度，再反向转动提至桩顶。此时灌注水泥浆量适当控制（以不堵塞管路为准）。
清洗管路。向集料斗中注入清水，开启灰浆泵清洗管路中残留的水泥浆，直到搅拌头出浆孔喷出清水，并用人工清除粘附在搅拌头上的软土。然后，移机进行下一个桩的施工。
2.2 单头深层搅拌桩机施工方法
单头机与多头机施工步骤一样，桩机成墙时，单头机比多头机多一个循环，而且不分序。每次移机44.4cm，最终成墙厚32.5cm。
2.3 深层搅拌法防渗墙的适用范围
深搅法在软土基础加固和防渗处理中具有较强的适用性，处理后其承载能力和防渗性能可以满足常规要求。在当前的施工条件下，考虑经济、质量的保证，其适用范围应为松散砂土，粉砂土、粉质粘土及含少量砾石的土层，甚至有土体架空或洞穴也可施工。但在砂砾石层、有机质含量较高的淤泥土及含水量较少粘土层中慎用。
2.4 深层搅拌法防渗墙的技术特点
施工工效高：施工工效平均可达13.2ｍ/台时，是各种防渗技术造墙较快的一种方法；成墙造价低：成墙造价是高喷的１/５，是混凝土防渗墙的１/３；施工工艺简单：不需开槽，无塌孔、护壁、回填、夯实等问题，更重要的是不破坏堤坝；成墙效果好：墙体厚度均匀连续，接头少，墙体厚度满足防渗要求（桩机机头直径为400～500ｍｍ），墙体深度可达22ｍ；无污染、噪音低等。
3.液压开槽机开槽法连续造墙施工技术
3.1 YK160-3-40型开槽机工作原理
开槽机也称锯槽机，行驶在两条轨道上，它由底盘、液压系统、工作装置、排渣系统、起重设施和电器系统组成。由液压缸产生动力，带动装有切削刀排的刀杆作上下往复运动，被切削掉的土体沉渣落入槽底后，由反循环排渣系统排出槽孔，施工中使用一定浓度的泥浆固壁，开槽机连续不断地沿墙体轴线作业前移，直到墙体末端，从而形成一个规则连续的长形槽孔。根据工程设计与要求，使用不同长度、宽度的刀排，即可开出不同长度、宽度的槽孔。在槽内充填不同的墙体材料，即形成不同抗压强度、抗渗系数的薄壁连续防渗墙，以达到防渗、封堵空洞、裂缝等隐患险点消除的目的。
3.2 成墙工艺流程
测量放线→场地平整→钢轨铺设→钻导槽井孔→开挖槽孔与支护槽板→安装调试开槽机、清槽机→开槽（泥浆固壁）→清槽→安置隔离体→浇筑隔离体→浇筑墙体至完工。
4.射水法连续造墙施工技术
射水法连续造墙技术是利用射水法造墙机组进行砼地下連续墙的施工，此法在我国堤防工程中得到了广泛的应用。该机组由在同一轨道上电动行走的造孔机、砼浇筑机、砼拌和机组成，设备总功率约150～180KW。其工作原理是利用水泵及成型器中的射水喷嘴形成高速水流来切割破坏土层结构，水土混合回流，泥砂溢出地面（正循环）或者用砂砾泵抽吸出槽孔（反循环），同时利用卷扬机带动成型器上下往返运动进一步破坏土层并由成型器下沿刀具切割修整孔壁形成具有一定规格尺寸的槽孔；槽孔由一定浓度的泥浆固壁。溢出或抽吸出的与泥浆混合一起的土、砂、卵石等流入沉淀池，土、砂、卵石沉淀，泥浆水循环使用。槽孔成型后提起成型器，造孔机电动行走到隔一槽孔位置继续造孔，砼浇筑机就位，采用导管法水下砼浇筑建成砼单槽板或钢筋砼单槽板，并在施工中采用平接技术建成地下砼连续墙。墙体厚度按设计要求进行调节。
射水法造墙施工主要技术要点:射水法造墙技术上由造孔技术和水下砼浇筑技术两部分组成，而导管法水下砼浇筑是成熟的一种施工工艺，因此，射水法造墙技术主要研究对象就是造孔。造孔的关键技术要素有四个--破土、固壁（保持孔壁稳定）、出碴和槽孔的连接；四个要素相互关联，相互制约。
5.人工洛阳铲挖槽连续造墙技术
5.1开槽施工设备
半径R110mm的大型洛阳铲、机械成孔器（即卷扬机带动自由下落的筒状器械）、修槽成型器（即220mm宽的两面平行平面铲）。
5.2人工洛阳铲挖槽施工流程
测量放线→洛阳铲开槽→修孔→夯实孔底→安置模袋隔离体→模袋内下导管→浇筑隔离体→安置相邻隔离体→下导管→浇筑隔离体→下导管→浇筑混凝土墙体。
6.防渗墙施工关键技术
6.1垂直度
组合钻机开槽法、射水法、深层搅拌桩等三者共同的关键技术是垂直度。垂直度是关系到建造的防渗墙是否在同一墙体轴线上。因此，在施工期间的左右偏差、轴线偏差、孔斜率数据应按操作规程与规定，认真观察记录。发现偏斜，立即采取措施纠偏，确保防渗墙体在同一轴线上。否则，易出现断墙或墙体底部衔接不严，施工缝隙过大造成集中渗漏现象。
6.2墙体接缝衔接处理混凝土墙体与混凝土墙体之间相接应上下反复清洗原浇筑的墙体接头处，确保衔接处无夹泥。墙体与墙体平行相接，搭接长度应按1～2m为宜。若相接后发现封闭不严，产生渗漏通道时，可采用钻机钻孔现浇混凝土的办法将渗漏处封闭，达到截渗的目的。
6.3塌孔
在施工期间依靠泥浆护壁工艺容易出现扩孔与塌孔现象。扩孔与塌孔造成的主要原因是土层中含有秸料层、粉砂层、空洞、裂缝等。要解决以上问题，可采用的措施主要有：一是严格控制护壁泥浆浓度，必要时造浆可按比例适当添加膨润土。二是加密安置隔离体，增加支撑力。三是缩短墙体浇筑长度，减少水浸时间。
6.4深层搅拌桩的钻进与提升
搅拌桩是通过钻进与提升时靠浆泵将水泥浆经过高压输浆系统喷入土体搅拌均匀而形成的防渗墙。它的钻进与提升速度直接与墙体厚度、宽度、强度、抗渗性能有关。因此，在施工作业中，机械手应严格执行操纵规程、工艺流程。原始记录、施工日志要详细记录并加强关键工序的控制与监督工作。
【关键词】防渗墙；施工工艺
1.组合钻机开槽法的工作原理
1.1 组合钻机
组合钻机是开槽成墙的主要机械，它由多头钻头、支架、悬吊钢丝绳、卷扬机、反循环系统、配电盘、砂石泵、控制台、底盘等组成。它的工作原理是通过主机上的传动装置，带动主机上并排组合在一起的8台GZQ-800型潜水钻机同时运转，带动各自的钻头旋转，钻头向土层切削土体。两个钻头间余下的土体由侧刀靠组合钻机自重切削。切削掉的泥沙由反循环砂石泵通过反循环软管强行排出槽孔。连续不断的钻进切削，直到设计深度，即形成一定长度、宽度、深度的槽孔。
1.2 成墙工艺流程
测量放线→导槽砌筑→钢轨铺设→安置调试组合钻机→钻机架定位→开槽→清槽→成孔→成槽→安置隔离体橡胶囊→安置导管→浇筑→拔除橡胶囊隔离体→转入下一个循环工序。
2.深层搅拌桩连续造墙施工技术
深层搅拌水泥土防渗墙采用单轴、多轴深搅桩机施工。其原理是用深搅桩机钻孔至预定深度，向孔中注入水泥浆液，用螺旋型钻头进行搅拌，尽量使土体和水泥浆强制拌合均匀而凝结，形成水泥土柱，互相搭接成墙，起到防渗作用。
2.1 双动力三头深层搅拌桩机的施工方法
搅拌桩机按防渗墙轴线定位，依据桩机上的连通管调平机座，偏斜率应小于５‰。桩位对中偏差不大于５０ｍｍ。
安装水泥浆液制备系统，水泥浆液严格过滤，在灰浆搅拌机和集料斗前各设一过滤网。
管线连接：用压力胶管连接灰浆泵出口与深层搅拌机的送浆管进口。
试运转。调整搅拌速度，不得超过设计规定值的10％；调整提升速度，一般控制在１ｍ/ｍｉｎ左右；送浆管路和供水管路通畅；各种仪表应能正确显示，检测数据准确。
喷浆搅拌下沉。先启动浆泵至钻头出浆，再启动主机，使其正向转动，并选钻头向下推进挡，直至设计深度。
喷浆搅拌提升。当钻进至设计深度时，停钻灌注水泥浆30s，直至孔口返浆，反向旋转提升钻杆，继续注浆，保持孔口微微返浆。当搅拌头提至设计桩顶时，停止提升，搅拌、喷浆数秒，以保证桩头均匀密实。
复搅。搅拌、喷浆数秒后搅拌头正向转动向下推进至设计深度，再反向转动提至桩顶。此时灌注水泥浆量适当控制（以不堵塞管路为准）。
清洗管路。向集料斗中注入清水，开启灰浆泵清洗管路中残留的水泥浆，直到搅拌头出浆孔喷出清水，并用人工清除粘附在搅拌头上的软土。然后，移机进行下一个桩的施工。
2.2 单头深层搅拌桩机施工方法
单头机与多头机施工步骤一样，桩机成墙时，单头机比多头机多一个循环，而且不分序。每次移机44.4cm，最终成墙厚32.5cm。
2.3 深层搅拌法防渗墙的适用范围
深搅法在软土基础加固和防渗处理中具有较强的适用性，处理后其承载能力和防渗性能可以满足常规要求。在当前的施工条件下，考虑经济、质量的保证，其适用范围应为松散砂土，粉砂土、粉质粘土及含少量砾石的土层，甚至有土体架空或洞穴也可施工。但在砂砾石层、有机质含量较高的淤泥土及含水量较少粘土层中慎用。
2.4 深层搅拌法防渗墙的技术特点
施工工效高：施工工效平均可达13.2ｍ/台时，是各种防渗技术造墙较快的一种方法；成墙造价低：成墙造价是高喷的１/５，是混凝土防渗墙的１/３；施工工艺简单：不需开槽，无塌孔、护壁、回填、夯实等问题，更重要的是不破坏堤坝；成墙效果好：墙体厚度均匀连续，接头少，墙体厚度满足防渗要求（桩机机头直径为400～500ｍｍ），墙体深度可达22ｍ；无污染、噪音低等。
3.液压开槽机开槽法连续造墙施工技术
3.1 YK160-3-40型开槽机工作原理
开槽机也称锯槽机，行驶在两条轨道上，它由底盘、液压系统、工作装置、排渣系统、起重设施和电器系统组成。由液压缸产生动力，带动装有切削刀排的刀杆作上下往复运动，被切削掉的土体沉渣落入槽底后，由反循环排渣系统排出槽孔，施工中使用一定浓度的泥浆固壁，开槽机连续不断地沿墙体轴线作业前移，直到墙体末端，从而形成一个规则连续的长形槽孔。根据工程设计与要求，使用不同长度、宽度的刀排，即可开出不同长度、宽度的槽孔。在槽内充填不同的墙体材料，即形成不同抗压强度、抗渗系数的薄壁连续防渗墙，以达到防渗、封堵空洞、裂缝等隐患险点消除的目的。
3.2 成墙工艺流程
测量放线→场地平整→钢轨铺设→钻导槽井孔→开挖槽孔与支护槽板→安装调试开槽机、清槽机→开槽（泥浆固壁）→清槽→安置隔离体→浇筑隔离体→浇筑墙体至完工。
4.射水法连续造墙施工技术
射水法连续造墙技术是利用射水法造墙机组进行砼地下連续墙的施工，此法在我国堤防工程中得到了广泛的应用。该机组由在同一轨道上电动行走的造孔机、砼浇筑机、砼拌和机组成，设备总功率约150～180KW。其工作原理是利用水泵及成型器中的射水喷嘴形成高速水流来切割破坏土层结构，水土混合回流，泥砂溢出地面（正循环）或者用砂砾泵抽吸出槽孔（反循环），同时利用卷扬机带动成型器上下往返运动进一步破坏土层并由成型器下沿刀具切割修整孔壁形成具有一定规格尺寸的槽孔；槽孔由一定浓度的泥浆固壁。溢出或抽吸出的与泥浆混合一起的土、砂、卵石等流入沉淀池，土、砂、卵石沉淀，泥浆水循环使用。槽孔成型后提起成型器，造孔机电动行走到隔一槽孔位置继续造孔，砼浇筑机就位，采用导管法水下砼浇筑建成砼单槽板或钢筋砼单槽板，并在施工中采用平接技术建成地下砼连续墙。墙体厚度按设计要求进行调节。
射水法造墙施工主要技术要点:射水法造墙技术上由造孔技术和水下砼浇筑技术两部分组成，而导管法水下砼浇筑是成熟的一种施工工艺，因此，射水法造墙技术主要研究对象就是造孔。造孔的关键技术要素有四个--破土、固壁（保持孔壁稳定）、出碴和槽孔的连接；四个要素相互关联，相互制约。
5.人工洛阳铲挖槽连续造墙技术
5.1开槽施工设备
半径R110mm的大型洛阳铲、机械成孔器（即卷扬机带动自由下落的筒状器械）、修槽成型器（即220mm宽的两面平行平面铲）。
5.2人工洛阳铲挖槽施工流程
测量放线→洛阳铲开槽→修孔→夯实孔底→安置模袋隔离体→模袋内下导管→浇筑隔离体→安置相邻隔离体→下导管→浇筑隔离体→下导管→浇筑混凝土墙体。
6.防渗墙施工关键技术
6.1垂直度
组合钻机开槽法、射水法、深层搅拌桩等三者共同的关键技术是垂直度。垂直度是关系到建造的防渗墙是否在同一墙体轴线上。因此，在施工期间的左右偏差、轴线偏差、孔斜率数据应按操作规程与规定，认真观察记录。发现偏斜，立即采取措施纠偏，确保防渗墙体在同一轴线上。否则，易出现断墙或墙体底部衔接不严，施工缝隙过大造成集中渗漏现象。
6.2墙体接缝衔接处理混凝土墙体与混凝土墙体之间相接应上下反复清洗原浇筑的墙体接头处，确保衔接处无夹泥。墙体与墙体平行相接，搭接长度应按1～2m为宜。若相接后发现封闭不严，产生渗漏通道时，可采用钻机钻孔现浇混凝土的办法将渗漏处封闭，达到截渗的目的。
6.3塌孔
在施工期间依靠泥浆护壁工艺容易出现扩孔与塌孔现象。扩孔与塌孔造成的主要原因是土层中含有秸料层、粉砂层、空洞、裂缝等。要解决以上问题，可采用的措施主要有：一是严格控制护壁泥浆浓度，必要时造浆可按比例适当添加膨润土。二是加密安置隔离体，增加支撑力。三是缩短墙体浇筑长度，减少水浸时间。
6.4深层搅拌桩的钻进与提升
搅拌桩是通过钻进与提升时靠浆泵将水泥浆经过高压输浆系统喷入土体搅拌均匀而形成的防渗墙。它的钻进与提升速度直接与墙体厚度、宽度、强度、抗渗性能有关。因此，在施工作业中，机械手应严格执行操纵规程、工艺流程。原始记录、施工日志要详细记录并加强关键工序的控制与监督工作。