一種止水帷幕施工裝置的製作方法

2023-06-01 23:05:41 1

本實用新型涉及一種新型高效止水帷幕施工技術，屬於建築施工技術領域。

背景技術：

基坑滲漏問題關係著基坑工程的施工安全，止水帷幕是控制基坑工程地下水滲漏的主要措施。以水泥土攪拌樁做止水帷幕在基坑工程中廣泛應用，傳統的水泥土攪拌樁技術機械化水平低，每幅樁樁間搭接質量難以保證，易造成基坑滲漏，存在一定的安全隱患。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於：提供一種止水帷幕施工裝置，以解決傳統的水泥土攪拌樁技術存在安全隱患的問題，很好地克服傳統技術存在的不足。

為解決上述問題，擬採用這樣一種止水帷幕施工裝置，包括沿豎向設置的噴漿鑽杆和噴氣鑽杆，噴漿鑽杆和噴氣鑽杆均為中空結構，噴漿鑽杆和噴氣鑽杆的下端均設置有鑽頭，且噴漿鑽杆和噴氣鑽杆下端的側壁上或鑽頭上還設置有連通鑽杆內腔與外部的噴孔，噴漿鑽杆和噴氣鑽杆的上端還設置有用於驅動鑽杆轉動的驅動裝置。

前述裝置中，所述噴漿鑽杆共三個，噴氣鑽杆共兩個，噴漿鑽杆和噴氣鑽杆交錯地並排設置；

前述裝置中，噴氣鑽杆下端的水平位置高於噴漿鑽杆下端的水平位置。

本實用新型還提供了一種止水帷幕施工方法，包括：

步驟一：施工勘察和樁位放樣

對施工場地進行平整、壓實，清除地面地下障礙，以方便設備移動就位，探明並清除地下障礙物，對於淤泥質土層需要回填土，分層回填夯實，而後，按圖放出止水帷幕結構軸線，設立臨時控制樁，在施工過程中每天對控制點進行校核，並做好有效保護；

步驟二：開挖導向儲留溝

採用0.4m3～1m3挖土機開挖工作溝槽，遇有地下障礙物時，使用大型挖機進行大面積深挖清障，直到清障完畢，然後回填土壓實，重新開挖溝槽；

步驟三：定位

將所述施工裝置移到指定樁位對中，雙向調整樁機垂直度，樁基垂直偏差不大於2‰，確保鑽杆軸芯就位不偏，在溝槽兩側打入地下4根10#槽鋼深1.5m作為固定支點，垂直溝槽方向放置兩根H型鋼與支點焊接，規格為200×200，長約2.5m；

步驟四：配製水泥漿，

漿液從散裝水泥進罐倉配置、攪拌、注入全過程智能化操作，提高了水灰比、水泥摻入量、水泥漿流量關鍵指標的準確度，提高攪拌樁成樁質量。

步驟五：下鑽攪拌和噴漿，下鑽達到設計樁長

啟動全封閉全自動攪拌注漿系統，實現了水泥漿拌制過程的全封閉，消除了粉塵汙染，每套系統每臺班可減少用工1~2人，開動送漿泵，使漿液從噴漿鑽杆下端的噴孔噴出並具有一定壓力後，開始鑽進攪拌，同時根據試樁結果調整送漿泵壓力，保證噴漿量滿足要求，轉軸間的旋轉方向互為相反，以實現自穩平衡，噴漿量控制為總量的70%，在鑽進過程中連續噴入水泥漿液，鑽進至設計樁長原地噴漿攪拌30秒，若中途出現管路堵塞停止超過30分鐘時，應立即對注漿泵和漿液輸送管路進行清洗，防止漿液固結。

步驟六：上提鑽杆攪拌和噴漿，上提到達樁頂

將攪拌頭自樁端反轉勻速提升攪拌，連續噴入水泥漿液，直至地面，噴漿量控制為總量的30%，注漿量的大小由裝在操作臺的調速器和自動瞬時流速計及累計流量計監控，鑽頭提升至地面後，立即反向鑽進復攪，在復攪過程中，對局部噴漿不足的樁身部位進行補漿，並防止噴漿口堵塞。

工作原理：配置五根中空鑽杆，三根鑽杆噴漿，兩根鑽杆噴氣，鑽杆內部分別設置有噴漿通道和噴氣通道，鑽杆前端設置有噴漿孔，充分利用鑽杆作為噴漿管，旋轉接頭連接注漿管，漿液通過通過注漿管注入到鑽杆內,通過鑽頭和鑽杆上葉片的攪動力以及壓縮氣體對土體的切割力對地基土進行均勻地攪拌，使水泥土充分攪拌混合，形成連續的水泥土牆作為止水帷幕。

與現有技術相比，本實用新型較好地解決了深基坑止水帷幕滲漏等施工安全技術難題，工藝先進，整體性、抗滲性、穩定性好、智能化、綠色環保，減少了工料機的投入和工人工作量，縮短了工期，降低了工程造價，降低安全事故發生的概率，大大地減少了安全事故的發生，從而提高安全水平，達到了預期的研究效果，為今後止水帷幕施工特別是類似軟土地區深基坑圍護施工提供重要的依據。整個成樁過程數位化，可存儲，可廣泛應用到地下空間開發的止水帷幕施工技術中。

附圖說明

圖1是所述施工裝置的結構示意圖；

圖2是五軸攪拌樁強度隨不同土層深度變化曲線圖。

具體實施方式

為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將通過附圖對實用新型作進一步地詳細描述。

實施例：

參照圖1和2，本實施例提供一種止水帷幕施工裝置，包括沿豎向設置的三個噴漿鑽杆1和兩個噴氣鑽杆2，噴漿鑽杆1和噴氣鑽杆2交錯地並排設置，噴漿鑽杆1和噴氣鑽杆2均為中空結構，噴漿鑽杆1和噴氣鑽杆2的下端均設置有鑽頭3，且噴漿鑽杆1和噴氣鑽杆2下端的側壁上或鑽頭3上還設置有連通鑽杆內腔與外部的噴孔4，噴氣鑽杆2下端的水平位置高於噴漿鑽杆1下端的水平位置，噴漿鑽杆1和噴氣鑽杆2的上端還設置有用於驅動鑽杆轉動的驅動裝置5。

以位於上海市閔行區某工程項目為例，建築面積 9.29萬平方米，基坑面積2.16萬平方米，周長658米，整體為2層地下室，基坑開挖深度為8.8~12.5米，基坑圍護形式採用鑽孔灌注樁擋土+五軸攪拌樁止水帷幕+二道鋼筋混凝土支撐（局部一道鋼支撐）。

一．施工參數設計：

水泥漿配合比取1.5：1，採用42.5級普通矽酸鹽水泥，水泥密度為3t/m3，土體密度取1.8t/m3，水泥漿比重為1.36kg/L，攪拌樁計算面積取2.42 m2。直徑φ800五軸攪拌樁搭接長度300mm，下沉速度取0.8m/min，提升速度取1.2m/min，鑽頭每轉一圈提升或下沉量以10~15mm為宜。注漿壓力0.5~1.0MPa；加固體28d無側限抗壓強度不小於0.8MPa。

每幅樁水泥用量=攪拌樁計算面積×有效樁長×土體密度×水泥參入量。

二．施工工藝：

1．施工勘察：對施工場地進行平整、壓實，清除地面地下障礙，以方便設備移動就位，探明並清除地下障礙物，對於淤泥質土層需要回填土，分層回填夯實。

2．樁位放樣：按圖放出止水帷幕結構軸線，設立臨時控制樁，在施工過程中每天對控制點進行校核，並做好有效保護。

3．開挖導向儲留溝：採用0.4m3～1m3挖土機開挖工作溝槽。遇有地下障礙物時，使用大型挖機進行大面積深挖清障，直到清障完畢，然後回填土壓實，重新開挖溝槽。

4．定位：五軸攪拌機移到指定樁位對中，雙向調整樁機垂直度，樁基垂直偏差不大於2‰，確保鑽杆軸芯就位不偏。在溝槽兩側打入地下4根10#槽鋼深1.5m作為固定支點，垂直溝槽方向放置兩根H型鋼與支點焊接，規格為200×200，長約2.5m。

5．水泥漿配製：漿液從散裝水泥進罐倉配置、攪拌、注入全過程智能化操作，提高了水灰比、水泥摻入量、水泥漿流量關鍵指標的準確度，提高攪拌樁成樁質量。

6．注漿系統：用全封閉全自動攪拌注漿系統，實現了水泥漿拌制過程的全封閉，消除了粉塵汙染，每套系統每臺班可減少用工1~2人。

7．下鑽攪拌和噴漿：開動送漿泵，漿液從噴嘴噴出並具有一定壓力後，開始鑽進攪拌，同時根據試樁結果調整送漿泵壓力，保證噴漿量滿足要求。轉軸間的旋轉方向互為相反，能自穩平衡，噴漿量控制為總量的70%。

8．下鑽達到設計樁長：在鑽進過程中連續噴入水泥漿液，鑽進至設計樁長原地噴漿攪拌30秒。若中途出現管路堵塞停止超過30分鐘時，應立即對注漿泵和漿液輸送管路進行清洗，防止漿液固結。

9．上提鑽杆攪拌和噴漿：將攪拌頭自樁端反轉勻速提升攪拌，連續噴入水泥漿液，直至地面，噴漿量控制為總量的30%，注漿量的大小由裝在操作臺的調速器和自動瞬時流速計及累計流量計監控。

10．上提到達樁頂：鑽頭提升至地面後，應立即反向鑽進復攪，在復攪過程中，應對局部噴漿不足的樁身部位進行補漿，並防止噴漿口堵塞。

三．施工監測結果：

1．施工時間和工效

水泥土攪拌樁長18.5m，樁徑φ800，每幅樁施工用時20分鐘，攪拌施工8分鐘，移機12分鐘，其工效為42.24m3/h。

2．樁芯強度檢測結果

現場隨機選取2%的攪拌樁進行鑽芯取樣，檢查攪拌樁的成樁長度和均勻性。每根樁取芯數量為在連續鑽取的全樁長範圍內的不同深度和不同土層樁芯上取不應少於5點，且在基坑坑底附近應設取樣點，每點3件試塊。鑽孔取芯完成後的空隙應注漿填充。

3．止水效果

經觀測止水帷幕沒有明顯出水點，經檢測2層土位置水泥土的滲透係數K=3.6×10-6cm/s，3層土位置水泥土的滲透係數K=9.2×10-6cm/s，4層土位置水泥土的滲透係數K=1.6×10-6cm/s，完全達到止水帷幕的性能要求。

4．置換土排出量

12%~16%，消除了雙軸攪拌樁、三軸攪拌樁置換土量大的缺陷。

5．勞動力配置

每臺五軸攪拌機配置機手1人，製漿和注漿系統1人，測點定位人員1人，指揮人員1人。

6．變形監測結果

冠梁處最大水平位移25mm，深層水平位移最大點位於開挖面處，有38mm。

四．適用範圍及應用前景：

某項目施工中基坑周邊止水帷幕採用新型五軸攪拌樁技術施工，在施工過程中每臺班由4名技工和普工進行操作，平均每天成樁約15幅，施工效率高。本項目土方開挖完畢，經檢查發現圍護樁樁體表面較為乾燥，基坑無滲漏現象，且施工安全有保障，在施工過程中未發現任何安全事故，應用效果較好。本技術適用於高層建築工程的基坑周邊止水帷幕施工，在多層、超高層及地質複雜的人工深基坑工程中也被廣泛的使用。

五．結語

與傳統技術相比，本技術較好地解決了深基坑止水帷幕滲漏等施工安全技術難題，工藝先進，整體性、抗滲性、穩定性好、智能化、綠色環保，減少了工料機的投入和工人工作量，縮短了工期，降低了工程造價，降低安全事故發生的概率，大大地減少了安全事故的發生，從而提高安全水平，達到了預期的研究效果，為今後止水帷幕施工特別是類似軟土地區深基坑圍護施工提供重要的依據。整個成樁過程數位化，可存儲，可廣泛應用到地下空間開發的止水帷幕施工技術中。