多头小直径防渗墙方案

江苏科技大学（新校区）建设项目东固水库改建工程防渗墙搅拌桩施工方案编制：审核：审批：江苏建筑工程集团有限公司2016年2月26日2目录一、工程概况1.1设计依据1.2土层分布1.3工作内容二、设备选型及水泥用量2.1机械选型2.2档位选择2.3钻头直径计算2.4水泥量计算三、试桩及质量检测试验3.1试桩目的3.2试桩要求四、施工工艺及质量保证4.1施工工艺流程4.2搭接方法4.3质量控制措施4.4质量检测试验五、施工进度计划及施工顺序六、施工注意事项及常见问题6.1施工注意事项6.2常见事故处理1多头小直径防渗处理工程一、工程概况本工程位于丹徒区长香西路，工程的主要功能是防洪、灌溉等。水库加固后总库容116.54万M3；工程规模属小（1）型，工程等别为Ⅳ等；水库枢纽包括土坝、溢洪道、涵洞，主要建筑物级别为4级，洪水设计标准为30年一遇，校核标准为500年一遇。1.1、设计依据1、镇江市镇防指[2014]32号《关于同意调整镇江市丹徒区高资镇东固水库控制运用方案的批复》2、镇江市工程勘测设计研究院提供的《镇江市丹徒区东固水库工程改建工程设计报告》3、《镇江市丹徒区东固水库工程改建工程设计报告的批复》4、镇江市工程勘测设计研究院提供的《镇江市丹徒区东固水库工程地质勘察报告》1.2、土层分布工程地质自上而下分别为：（1）素填土（坝身填土），C=27kpa，φ=8°，层厚极不均匀，平均层厚6.22m；（2）粉质粘土，C=28kpa，φ=11°，平均层厚2.74m；（3）碎石夹粉质粘土，勘探未钻穿该层；（4）基岩层，本层未钻穿1.3、工作内容大坝全线采用多头小直径水泥搅拌桩防渗墙加固方案，搅拌桩布置在坝顶偏上游侧，防渗墙顶高程50.3m，防渗墙底须进入2号土层以内1m或至基岩层，有效成墙厚度不小于0.22m（施工保障0.25m）。2第一章多头小直径防渗处理工程一、设计要求（1）固化剂主剂：本工程采用标号42.5级的普通硅酸盐水泥，水泥掺入量（占天然土重的百分比）为≥15%（以试桩为主）。（2）水灰比：根据地质复勘报告反映的土层性质，土的孔隙率、孔洞裂隙情况、土层含水量初步确定水灰比为0.6～0.8；然后再根据现场施工情况修正。（3）搭接：单根桩与桩之间搭接长度应不小于110mm，随墙深增加而应增加搭接长度；相邻墙的施工间歇不超过24h。（4）墙体的垂直度：误差不大于1﹪H(H为设计墙深)。（5）桩位布置：允许误差不大于50mm。（6）墙深偏差：不大于200mm。（7）室内水泥土无侧限抗压强度不小于1200Kpa，截渗墙现场取芯；无侧限抗压强度不小于600Kpa，要求渗透系数达（1～5）E-6cm/s。二、设备选型及水泥用量2.1机械选型按照设计要求，本工程采用ZCJ-45(30)型多头小直径深层搅拌机，该机移动灵活，工效高，噪音低，成墙效果好；防渗设备独特的联锁器装置，避免了墙体桩位分离开叉的现象，适合本工程施工。机型单位ZCJ-45(30)电机功率45kw个2搅拌装置搅拌轴数量个3搅拌翼片外径mm400搅拌轴转速（正反）r/min25～75起吊设备提升速度m/min0.6～1.2提升能力kN200提升高度m21制浆系统制浆机容量L800储浆罐容量L1600供浆压力MPa0.3～1.0灰浆泵供加量L/min22～100生产能力加固一单元墙长m0.80～0.903最大加固深度m25施工效率m2/台班150～2002.2档位选择施工中不同地层选用不同档位，根据以往施工经验，档位选择可参考下表:施工方向地层档位速度(m/min)素填土Ⅱ0.8～1.0搅拌下沉粉质粘土Ⅱ，Ⅲ0.8～1.0基岩层Ⅰ1.0～1.2喷浆提升Ⅱ0.8～1.02.3钻头直径计算多头搅钻头直径的选择，应以满足设计最小有效厚度为前提，在满足钻杆漂移的垂直偏差、轴线对中的允许偏差的同时，特别是要对轴线定位和机身调平进行严格控制，确保精度，以最大限度地减小钻头直径，节约成本，提高效益。①为保证设计要求成墙有效厚度不小于220mm，所以我方为保障有效厚度，以钻杆轴距（桩间中心间距）S=250mm，防渗墙最小有效墙厚为B=250mm。②钻头直径计算D为：a、最小钻头直径：D1=2×2222BS=22250250=353.55mmb、每班钻头翼片磨损：D2≤10.00mm。c、则钻头直径D=D1+D2=353.44+10.00=363.55mm，选用360mm。d、360mm直径对应墙厚B=259mm。2.4水泥量计算（1）取钻头直径D=360mm，轴距S=250mm，墙厚B=259mm，每单元为4轴。（2）每一单元实际施工长度L1=2×D/2+3S=360+3×250=1110mm。（3）搭接长度L2=2×（D/2-S/2）=D-S=110mm。（4）每一单元每米成墙水泥用量（kg）：①每一单元成墙水平截面积422236022arcsin243244222LDBDBDDM=3481.72cm2②水泥掺加量β为15%，土容重γ为1.8g/cm3，深度H为100cm，墙厚B为259mm，L2=11.0cm。③每一单元每米成墙水泥用量1000MHG=94kg注：若不考虑磨损，取B=250mm，D=353.55mm,则每单元每米成墙水泥用量G=91.58kg。综合以上数据取实际水泥用量G=94kg。三、试桩及质量检测试验3.1试桩目的1、确定灰浆经输浆管到达搅拌机喷浆口的时间。2、确定搅拌下沉、提升速度和重复搅拌下沉、提升速度。3、确定灰浆稠度（水灰比）。4、根据不同水灰比确定技术参数。5、确定工作压力。6、确定针对本工程的施工质量检验标准评价依据。7、检验施工设备及选定的施工工艺。3.2试桩要求搅拌桩正式开工前须做试桩施工，为节省工时提高效率，试桩亦为成桩。本段落不小于2组试桩，以检验机具性能及施工工艺的各项技术参数。拟选择本标段起始位置搅拌桩（）做试验桩，按照4种水灰比（0.75：1，0.7：1，0.65：1，0.6:1）各打1根桩，以确定最终的施工配合比。试验桩位置选择在干流河段，即工程起点桩号处。四、施工工艺及质量保证4.1施工工艺流程5多头小直径深层水泥搅拌桩防渗墙施工工艺流程图和主要工序示意图。（1）场地平整首先进行施工场地平整，破除受影响的砼道路，清除地上及空中的障碍物；场地低洼处回填碾压。根据大致的防渗墙中心线位置，对将要施工的防渗墙段开挖导槽，导槽宽约0.6m，深度控制在桩顶至少预留50cm以上；在开挖导槽的过程中，遇到地下石块、树根、建筑垃圾等所能见到的障碍物须及时清除干净。（2）测量放线定位按照设计图纸，沿堤防轴线方面测量放线，确定防渗墙的中心轴线位置，在距离迎水面，道路边线50cm处，布设控制桩，并用石灰在堤面上撒线。在平行于轴线的后侧，测量放样A、B二道移机控制基准线。根据布设的控制桩和预设的防渗墙施工单元，在导槽内的防渗墙轴线上及A、B二道移机控制基准线上，沿施工顺序方向逐段测放单元桩位。（3）设备就位调平每次移动多头搅机械时，用平面几何的方法按照预测的桩位点进行就位操作（详见下页附图），就位后还须进行以下校对调平。①轴线桩位：首先要校对机身的平面位置，确保钻头就位对中与孔位中心和防渗墙轴线一致，满足规范要求并尽量减小偏差。②垂直度：用水平尺、吊锤校正机身平台的四角水平度和导向机架的垂直度，满足规范要求并尽量减小偏差，确保墙底搭接部分的有效厚度。③施工深度：测量校对机身底架平台的高程，使其满足规范要求并尽量减少偏差，确保防渗墙的施工深度。（4）制供水泥浆液建立制供浆系统，严格按照设计确定的配合比拌制水泥浆，浆液在搅拌桶内应不断搅拌，以防水泥浆离析，每次搅拌时间不少于3min；压浆前经加筛过滤后倒入集料斗中；搅拌桶和集料斗内根据容量划线标志，以此控制供浆量。预搅（5）供浆下沉到底启动机械电机，待钻头转速正常后，放松钢丝绳，使搅拌机沿导向架预搅拌土喷搅下沉，下沉速度可由电机的电流监测表控制，工作电流一般不应大于70A。带适量浆液。6（6）喷浆搅拌提升多头搅拌机下沉到达设计深度后，将搅拌机略提一点，开启灰浆泵输送水泥浆，并且边喷浆、边旋转提升，使浆液与土体充分拌合，同时严格按照试验确定的提升速度提升搅拌机到设计的桩顶孔口。（7）重复喷搅下沉及复搅喷浆提升到顶当第一次多头搅拌机喷浆提升至设计加固深度的顶面标高时，集料斗中的水泥浆应正好排空一半；再次将搅拌机边旋转、边下沉钻入土中至设计加固深度底部，集料斗中的水泥浆应正好排空；再次将搅拌机边旋转边提升出地面，使软土和水泥浆进一步搅拌均匀。7场地平整测量放线定位设备就位调平预搅喷浆下沉到基岩搅拌喷浆提升到顶钻头检查清洗注水桩机移位（至下一桩位或下一单元墙）复搅提升到顶重复搅拌喷浆下沉至基岩层送浆搅拌储浆泵送系统输浆搅拌上灰进水接通水源安装水泵制浆系统供水系统多头小直径深层搅拌水泥土防渗墙施工工艺流程图一喷二搅8预搅喷浆下沉到基岩层喷浆搅拌上升完毕清洗移机复搅喷浆提升到顶234重复搅拌喷浆下沉至基岩层56定位居中调平1多头小直径深层搅拌水泥土防渗墙主要工序示意图导槽防渗墙定位轴线机身定位基准线A定位基准线BMN……An……BnA1A2B1B2说明：M、N为机身上的定位点；A1、B1、A2、B2、……、An、Bn为每次机身位移时地面上的定位点。机身移位轴线定位控制示意图9（8）钻头清洗检查向集料斗中注入适量清水，开启灰浆泵，清洗全部管路中残存的水泥浆，直至基本干净，防止堵塞输浆管道；同时应将粘附在搅拌钻头上的软土泥团清洗干净。（9）桩机移位重复上述（3）～（8）步骤，将机械移位进行下一单元的防渗墙施工。4.2搭接方法桩体间的搭接工艺是影响防渗功能的关键因素，本工程采用错位相切搭接与相割搭接的方法，施工简单、搭接可靠，不用增加任何施工设备和辅助工艺。（1）基本单元的搭接方法①按正常搭接厚度采用相割方法搭接（详见附图）。②基本单位尾首接头也可采用整桩全径套接方法搭接。（2）避障或转弯的搭接方法遇到地层深处块石无法挖除或有电杆、构筑物等不能拆迁等障碍物以及堤防需要转弯转角时，采取改变轴线的折线搭接方法（详见下页附图）。（3）中断24小时以上的搭接方法桩与桩的搭接间歇时间不应大于24h，如因特殊原因超过上述时间，应对最后一根桩搭接处进行空钻留出榫头以待下一单元桩搭接；如间歇时间过长（如因故停电、机械故障、地质条件、材料供应、外部环境等）原桩基本凝固与后续桩无法搭接，为减小对原桩的扰动应在设计和监理工程师认可后，采取局部补桩或注浆措施处理。（4）局部厚度不够的搭接方法在该处轴线前或前后局部补桩，为减少对已凝固原桩的扰动，采用相切搭接；也可用注浆的方法加强。（5）漏桩的搭接方法。在轴线前侧（迎水区）增加防渗墙，其长度在漏桩范围两侧各增加一个单元；各增加的一个单元与原桩位采取相切搭接，也可注浆处理。4.3质量控制措施（1）采用水准仪、经纬仪、平面几何等方法，进行桩机就位对中调平测量；在施工过程中并用水平尺、三连管等方法进行动态随时检测，以保证桩位中心轴线、钻杆垂直度、桩机底架高程的准确，不仅要满足规范要求，而且使偏差越小越好。（2）防渗墙底部要超深100～200mm，墙顶超过500mm到顶。（3）每班交接时都应检查钻头翼片的直径，其磨损量不得大于10mm，否则应及时补焊接长至规定尺寸，以保证墙体的有效厚度。（4）施工前应通过试验确定搅拌机械的灰浆泵输浆量，起吊设备提升速度等施工参数；并根据设计要求通过成桩试验，确定搅拌桩的配合比等各项参数和施工工艺。严格搅拌头上提下搅喷浆的速度；注浆泵出口压力保持在0.4～0.6MPa，使输浆量与输浆速度与搅拌提升下搅的喷浆速度同步。（5）搅拌头喷浆提升的速度和次数必须符合施工工艺的要求，应有专人记录搅拌头每次下沉深度和提升的时间。记录内容和项目要齐全真实，其中深度记录偏差不得大于50mm，时间记录误差不得大于5s，施工过程中发生的问题和处理情况，也要如实记录，以便汇总分析。1