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摘要:水利泵站是我国的基础建设项目,具有蓄水、发电、防洪、灌溉等功能,工程施工期间,如何选择工艺技术,成为从业人员的研究重点。本文首先指出高喷防渗墙施工的准备工作,然后介绍了施工流程和技术要点,最后结合工程案例进行分析,以供参考。
关键词:水利泵站;高喷防渗墙;技术要点;准备工作
高喷防渗墙,就是首先对钻孔进行高压喷射,破坏原有土体结构;然后注入混合浆液,促使土体和浆液成为一体,形成高强度的防渗墙体。实践证实,高喷防渗墙技术的操作简单、成本低廉,能满足工程质量要求,因此在水利泵站工程中应用普遍。以下结合案例,探讨了高喷防渗墙的施工技术应用。
1.高喷防渗墙施工的准备工作
1.1技术准备
首先熟悉设计图纸,组织施工参与方进行图纸会审,明确设计人员的意图,了解设计指标要求和技术要求,加强施工企业和业主方、设计方、监理方的沟通,科学编制施工方案和施工组织设计。其次根据建设单位提供的控制点,设置水准点、基线、轴线等,通过测量放样,明确钻孔孔位,并做出显眼标识;同时邀请监理方、业主方进行复核,并对控制点合理保护。最后埋设永久性控制点,要求控制点和轴线相距3m以上,竣工前不能受到破坏。
1.2现场准备
现场准备工作主要有两点:一是三通一平,施工场地内要使用C15等级的混凝土作为垫层,合理规划施工区、材料存放区、临时生活区,形成完善的平面设计图。二是地质勘察工作,了解地形地貌、气候水文、人文环境,识别施工中的影响因素,制定相应的防范措施,避免返工现象或设计变更。
1.3机械准备
配置机械设备时,应该以设计图纸、进度要求、业主和监理意见为准,确定设备的型号、规格、数量,并且由监理单位进行审核。高喷防渗墙施工期间,设备主要用于钻孔、供水、制浆、喷灌,常见如3D2-S型高压水泵、JIS-2B型搅拌机、V-8-1型空气压缩机等。如何选择设备,应该结合现场条件、施工效率、生产定额等指标。如下图1,是机械设备组装结构图,其中1代表三脚架,2代表卷扬机,3代表转子流量计,4代表高压水泵,5代表空压机,6代表孔口装置,7代表搅拌机,8代表贮浆池,9代表回浆池,10代表筛网,11代表喷头。
图1:现场施工机械设备的组装示意图
2.高喷防渗墙施工流程和技术要点
2.1施工流程
高压喷射灌浆施工流程主要是:试桩→测量放线→钻孔→下放喷射管→制备水泥浆→喷射水泥浆→提升导管→回灌→成墙→验收。
2.2技术要点
第一,试桩。在施工场区内,选择合适位置试桩,并且上报监理和业主同意。通过分析地质情况,确定各项技术参数,包括喷嘴选型、清水压力、灌浆压力、导管提升速度、桩径等。以技术参数为准,编制施工技术交底和安全交底,在机架、注浆泵等部位,标注技术参数,尤其是标注水泥用量、钻孔深度、注浆位置等。试桩完成后,对技术参数进行整理,形成规范的试桩报告,提交给监理单位进行审批,获得批准后即可正式施工。
第二,钻机就位。钻孔作业的第一步,是根据设计图纸确定钻孔位置,要求孔位中心误差控制在5cm以内。放置钻机后,要求机械位置准确、自身平整,钻头、孔位中心在一条直线上。钻进过程中,详细记录各项参数,钻进速度先慢后快,将孔位偏斜率控制在1%以内;如果发现软弱土层,要及时上报监理人员。
第三,制浆。泥浆具有润滑、填充、保护钻头的作用,应该科学确定泥浆的配置比例,一般是膨润土、粘土按照1:2的比例进行搅拌,将胶体数量控制在90%以上,且含砂率、粘度、流动性均满足设计要求。
第四,插管。钻孔达到设计深度后,及时检查孔位、孔径、孔深等指标,满足要求即可下放喷射管。下放前,先在地面进行低压射水试验,确保喷嘴没有堵塞;然后高喷台车就位,置入喷射管直到孔底。
第五,高压喷射。高压喷射环节,直接影响最终的施工质量,因此要从细节入手,加强质量控制。喷射管的安装或拆卸,均要快速完成,保证喷射的连续性,及时调整旋喷速度、注浆压力。值得注意的是,最终喷浆高度要比设计值高出50cm,然后快速拔出喷射管,并对设备和机具进行清洗。
第六,质量验收。高压喷射灌浆施工完成后,当防渗墙达到一定强度,此时要清除高于设计值的墙体部分。质量验收时,主要采用开挖检查法、钻芯取样法、标准贯入试验、荷载试验等。检查部位、数量、方法,要根据标准设计要求和监理人员指示进行。
3.工程案例分析
3.1工程概况
以国内某水利泵站工程为例,上游和两侧均有河流通过,且地下水资源丰富,结合现场条件,最终选择高喷防渗墙施工方案。其中,防渗墙长度为1000m,厚度为150mm,面积共计1.2万m2;孔位间距为150cm,地质构成主要包括中细砂、含泥粉细砂、砾石砂层等。
3.2施工过程
该工程施工期间,采用三重管法,主要技术参数设置如下:水灰比为1:1,注浆压力为0.6MPa,空气压力为0.4-0.8MPa,摆角为15°,导管提升速度为10cm/min。施工工艺流程,主要是钻孔→插管→喷射→冲洗管路。技术要点如下:①钻机就位时,要和孔位中心相重合,精度满足允许误差要求,且经过测量人员测量合格,确保孔位偏差在5cm以内。②根据地质勘察结果,预测钻孔深度,钻进时测定桩端土的性质,看是否满足设计要求。如果遇到软弱土层、漏水现象,要及时记录并上报监理单位,进行特殊处理。③使用水平尺调整机身,将孔斜率控制在1%以内,孔位到达透水层的深度为1m。④喷射管要下放到设计深度,下管的同时送水、送气、送浆;到达设计深度后,有浆液冒出即可缓慢提升,自下向上一边喷射、一边提升。⑤喷射作业过程中,观察注浆压力、风量、提升速度等指标,做好完整记录,并绘制成过程曲线,作为竣工验收的一手资料。
3.3质量控制
高喷防渗墙施工完成后,要按照监理人员的指示开展检验工作,并采用钻芯取样法、压水试验进行检测。其中,钻芯取样要选择已经凝固的墙体,通过钻孔获得岩芯样品,做成标准试件后,进行物理力学试验,看是否满足设计要求。压水试验选择在已经完成的防渗墙边,加喷灌浆后形成封闭围井,然后在井内打孔进行压水试验,直接反映出施工段的质量。本次工程中,施工期间出现泥浆漏失问题,影响正常的施工进度。对此,将砂、水泥混合后压入孔内的漏浆处,实现封堵目标。如果冒浆量超过进浆量的20%,此时应该采取一定措施,例如提高喷射压力、缩小喷嘴孔径、加快提升速度等,从而减少冒浆量。
结语
综上所述,水利泵站是我国的基础设施建设项目,高喷防渗墙技术是一种常用的施工方法,具有操作简单、价格低廉的优点。文中结合工程案例,介绍了施工准备工作、工艺流程、技术要点,并指出质量控制措施。希望为类似工程的开展提供经验借鉴,促进工程质量不断提升。
参考文献:
[1]谢建明.基于水利泵站建设中的高喷防渗墙技术应用探析[J].建筑工程技术与设计,2018,(4):1915.
[2]刘俊艳.高喷防渗墙技术在泵站施工中的应用[J].中国新技术新产品,2012,(21):110.