高壓旋噴防滲牆施工方法與流程
2023-06-27 19:36:53 1
1.本發明涉及高壓旋噴防滲牆及施工方法，主要用於砂礫石層高壓旋噴防滲牆的施工，尤其適用於高地下水位砂礫石層高壓旋噴防滲牆的施工工程。
背景技術：
2.近年來，高壓噴射注漿技術作為一個日趨成熟的地基基礎處理方法，已被廣泛的應用於砂、土質地層的河道、堤壩、工業民用建築基礎防滲和地基加固中。但在砂礫石地層的應用因其成孔困難、成牆效果不理想等原因，並未被廣泛採用。
3.分析其原因，主要存在如下困難：(1)砂礫石地層樁機鑽孔阻力大，鑽進過程中，鑽杆易傾斜；(2)砂礫石地層較硬，高壓水泥漿無法將加固土體切割均勻，最終水泥漿無法與土形成均勻混合體；(3)砂礫石地層成孔過程中易發生塌孔問題，普通的水泥漿護壁方式效果差；(4)砂礫石地層中的大尺寸孤石難以鑽破，不易有效被水泥漿包裹，導致防滲牆質量差。
技術實現要素：
4.本發明的目的在於保證砂礫石地層樁機在鑽進過程中鑽杆始終處於豎直狀態，提高加固土體切割均勻率及鑽孔護壁效果，從而提高砂礫石地層的高壓旋噴防滲牆的施工質量，亟待發明一種簡單有效的高壓旋噴防滲牆及施工方法。
5.為實現上述技術目的，本發明採用了以下技術方案：
6.本發明涉及一種高壓旋噴防滲牆施工方法，包括如下具體步驟：
7.1)施工準備：編制砂礫石層高壓旋噴防滲牆專項施工方案，對高壓旋噴防滲牆具體位置進行測量放線，標記打孔的具體位置；
8.2)鑽機就位：在砂礫石層上採用液壓潛孔鑽機配合偏心式衝擊器衝擊跟管鑽進；在鑽進過程中，通過防傾斜監測設備監測跟管的垂直度；防傾斜監測設備包括套在跟管外側的防傾斜監測筒，防傾斜監測筒內安裝上、下兩層雷射測距儀，將雷射測距儀與監測設備連接，雷射測距儀的雷射束對準跟管的中心；用水平尺校正液壓潛孔鑽機的機身，調整鑽杆、跟管的豎直度，記錄上、下兩層雷射測距儀的初始數值；
9.3)造孔：將鑽杆下端的切割葉片從跟管內伸出並在旋轉過程中張開，鑽杆帶動切割葉片轉動並對砂礫石層進行攪拌切割鑽進，從而形成切碎砂礫石層；液壓潛孔鑽機在鑽進過程中，實時通過防傾斜監測筒內上、下層雷射測距儀數值的變化，及時調整鑽杆和跟管的豎直度，使之始終保持豎向狀態；
10.4)孤石爆破：當鑽杆在鑽進過程中，遇到砂礫石層內有大尺寸孤石時，停止鑽進，從跟管內抽出鑽杆，在大尺寸孤石上鑽一個孔洞，然後在跟管中安裝下料管，下料管的下端通至大尺寸孤石上的孔洞中，通過下料管向大尺寸孤石的孔洞中灌注破碎劑，利用破碎劑將大尺寸孤石靜態破碎形成多道膨脹裂縫，待大尺寸孤石破碎後，拔出下料管，重新下入鑽杆繼續鑽進，直至鑽至基巖頂面為止；
11.5)下pvc管護壁：當鑽杆鑽至設計深度後，拔出鑽杆，在跟管內下設小於跟管內徑的pvc管，pvc管底部密封；pvc管分段下設，下設過程中相鄰兩段pvc管的接頭處同樣採用塑料膠帶密封牢靠；
12.6)下高噴管：在pvc管下設至孔底後，採用液壓拔管機分節拔出跟管，pvc管滯留在鑽孔中；提前按設計的配比製作水泥漿，高噴臺車就位後進行試噴，檢查水、氣、漿管的暢通和承壓情況，使噴嘴噴射方向與高噴軸線一致，設置好旋噴轉速後，將注漿管下端的三管噴頭下設至pvc管的底部；
13.7)噴漿、提升：按規定參數向pvc管中輸送水泥漿，進行靜噴，待水泥漿返出孔口後開始提升注漿管，噴射過程持續進行，通過噴射時產生的高壓切割破碎pvc管，pvc管破碎後，水泥漿流入切碎砂礫石層中，使破碎的pvc管、水泥漿與切碎砂礫石層固結在一起；
14.8)封孔：噴射灌漿結束後，關閉高壓水及氣，繼續往鑽孔內送水泥漿直至孔口漿液下降不明顯時，結束供漿，孔口回填封孔。
15.9)移至下一孔位循環施工：封孔後移至下一孔位繼續按同樣的工藝施工，直至最終形成高壓旋噴防滲牆。
16.作為優選，步驟2)中，每層雷射測距儀均包括四個沿著內壁周向均勻設置的雷射測距儀，雷射測距儀朝著防傾斜監測筒中心方向發射雷射束，雷射測距儀發射雷射束射在跟管上，實時監測雷射測距儀與跟管之間的距離。
17.作為優選，步驟2)中，所述防傾斜監測筒通過支架固定在底座上，底座置於砂礫石層的上表面，防傾斜監測筒豎直狀態布置。
18.作為優選，步驟3)中，防傾斜監測筒內上、下兩層監測雷射測距儀所測的數值發生變化時，代表跟管或鑽杆發生了傾斜。
19.作為優選，步驟3)中，鑽杆的端部設有三個葉片固定端，葉片固定端以圓形陣列的方式設置在鑽杆的端部；葉片固定端上設有轉軸，切割葉片通過轉軸連接在鑽杆上；切割葉片上設置葉片缺口，葉片缺口位置處設有轉軸孔，轉軸轉動連接在轉軸孔中，切割葉片可繞轉軸轉動並進行張開與收縮。
20.作為優選，步驟9)中，相鄰兩個孔位的作業間隔時間不少於24小時。
21.本發明具有以下的特點和有益效果：
22.(1)本發明研製了防傾斜監測筒，可以實時監測鑽杆的豎直度及位置偏差，保證了鑽孔的精準。
23.(2)本發明在鑽桿頭部增設了加大的切割葉片，提高了砂礫石地層的切割率。
24.(3)本發明採用pvc管代替水泥漿進行鑽孔護壁，後期噴射水泥漿時高壓水將pvc管切割破碎，破碎後的pvc管片直接與切碎土體、水泥漿混合固結在一起，無需拔出pvc管，護壁效果好。
25.(4)本發明採用靜態破碎劑充分破碎大尺寸孤石，孤石被充分脹裂，有效與水泥漿混合，提高了防滲牆質量。
附圖說明
26.圖1是本發明砂礫石層液壓潛孔鑽機鑽孔示意圖；
27.圖2是本發明防傾斜監測設備監測跟管豎直度結構圖；
28.圖3是本發明防傾斜監測筒內部結構俯視圖；
29.圖4是本發明鑽杆與跟管位置結構圖；
30.圖5是本發明鑽杆與切割葉片連接結構俯視圖；
31.圖6是本發明鑽杆與切割葉片連接結構圖；
32.圖7是本發明砂礫石層內大尺寸孤石位置圖；
33.圖8是本發明靜態破碎劑破碎大尺寸孤石示意圖；
34.圖9是本發明鑽杆鑽至設計要求深度結構圖；
35.圖10是本發明砂礫石層鑽孔內pvc管下放結構圖；
36.圖11是本發明砂礫石層鑽孔內pvc管與跟管位置圖；
37.圖12是本發明砂礫石層高壓旋噴注漿管安裝結構圖；
38.圖13是本發明砂礫石層高壓旋噴防滲牆成型結構圖；
39.圖14是本發明施工工藝流程圖。
40.其中：1-液壓潛孔鑽機；2-基巖；3-砂礫石層；4-切碎砂礫石層；5-跟管；6-鑽杆；7-切割葉片；8-底座；9-支架；10-防傾斜監測筒；11-雷射測距儀；12-雷射束；13-破碎劑；14-葉片固定端；15-轉軸；16-葉片缺口；17-大尺寸孤石；18-膨脹裂縫；19-下料管；20-下料漏鬥；21-pvc管；22-塑料膠帶；23-注漿管；24-三管噴頭；25-水泥漿；26-高壓旋噴防滲牆。
具體實施方式
41.液壓潛孔鑽機工作原理，偏心式衝擊器衝擊跟管鑽進工作原理，雷射測距儀工作原理，破碎劑工作原理、高壓旋噴注漿工作原理，水泥漿製作技術要求，水泥漿灌注具體操作要求，水泥漿加固砂礫石層工作原理，焊接技術要求等，本發明不再累述，重點闡述本發明涉及結構的實施方式。
42.如圖1所示，液壓潛孔鑽機在砂礫石層進行鑽孔施工，包括液壓潛孔鑽機1、基巖2、砂礫石層3、切碎砂礫石層4、跟管5、鑽杆6、切割葉片7、底座8、支架9、防傾斜監測筒10，高壓旋噴防滲牆26採用液壓潛孔鑽機1配合跟管5進行鑽進施工，高壓旋噴防滲牆26所處的地層為砂礫石層3，高壓旋噴防滲牆26的底部位於基巖2上。液壓潛孔鑽機1在鑽進過程中採用防傾斜監測筒10內的雷射測距儀11發射的雷射束12對跟管5、鑽杆6的垂直度進行監測。
43.如圖2-3所示，圖2是本發明防傾斜監測設備監測跟管豎直度結構圖，圖3是本發明防傾斜監測筒內部結構俯視圖；防傾斜監測設備包括底座8、支架9、防傾斜監測筒10、雷射測距儀11、雷射束12，防傾斜監測筒10通過支架9固定在底座8上，底座8置於砂礫石層3的上表面，支架9呈l形，防傾斜監測筒10呈豎直狀態設置。在施工時，跟管5和鑽杆6通過液壓潛孔鑽機1垂直打入砂礫石層3中，跟管5從防傾斜監測筒10中通過，防傾斜監測筒10套在跟管5外側，跟管5套在鑽杆6的外側，防傾斜監測筒10內部上、下分別設置兩層雷射測距儀11，每層雷射測距儀11均包括四個沿著內壁周向均勻設置的雷射測距儀11，雷射測距儀11朝著防傾斜監測筒10中心方向發射雷射束12，雷射測距儀11發射雷射束12射在跟管5上，實時監測雷射測距儀11與跟管5之間的距離；雷射測距儀11所測的數據及時發送至監測設備上顯示，同一方向上、下兩層監測雷射測距儀11所測的數值發生變化時，代表跟管5或鑽杆6發生了傾斜。
44.如圖5、6所示，圖5顯示了鑽杆與切割葉片連接結構俯視圖，圖6顯示了鑽杆與切割
葉片連接結構圖；其中，鑽杆6的端部設置葉片固定端14；本發明中，鑽杆6的端部設有三個葉片固定端14，葉片固定端14以圓形陣列的方式設置在鑽杆6的端部；葉片固定端14上設有轉軸15，切割葉片7通過轉軸15連接在鑽杆6上；切割葉片7上設置葉片缺口16，葉片缺口16位置處設有轉軸孔，轉軸15轉動連接在轉軸孔中，切割葉片7可繞轉軸15轉動並進行張開與收縮。本發明中，加大了切割葉片7的尺寸，提高了對砂礫石地層的切割率。
45.如圖4所示，圖4為本發明鑽杆與跟管位置結構圖。鑽杆6在跟管5內，鑽杆6可沿著跟管5伸縮；當切割葉片7伸出跟管5時，切割葉片7隨著鑽杆6的旋轉而張開，鑽杆6轉動帶動切割葉片7轉動對砂礫石層3進行切割攪拌，將砂礫石層3打碎，形成切碎砂礫石層4。將鑽杆6從跟管5內抽出時，切割葉片7收攏並伸入跟管5內。
46.如圖7-9所示靜態破碎劑破碎大尺寸孤石示意圖，包括基巖2、砂礫石層3、切碎砂礫石層4、鑽杆6、破碎劑13、大尺寸孤石17、膨脹裂縫18、下料管19，砂礫石層3中局部存在大尺寸孤石17；當鑽杆6鑽至大尺寸孤石17時，將鑽杆6拔出，採用傳統的鑽機，將鑽機上的鑽頭伸入跟管中並在大尺寸孤石17上鑽一個孔洞，然後在跟管5中安裝下料管19，下料管19的下端通至大尺寸孤石17上的孔洞中，通過下料管19向大尺寸孤石17的孔洞中灌注破碎劑13進行破碎。其中，破碎劑13為現有技術，破碎劑13為高溫煅燒的氧化鈣為主體的無機化合物，摻入適量外加劑共同粉磨製成的具有高膨脹性能的非爆破性破碎用粉狀材料；破碎劑13灌入大尺寸孤石17上的孔洞中後，將大尺寸孤石17脹裂破碎，使得大尺寸孤石17上形成膨脹裂縫18；然後拔出下料管19，將鑽杆6重新裝入跟管5中並繼續鑽進，鑽杆6穿過破碎後的大尺寸孤石17後鑽至基巖2為止。
47.如圖10-11所示，圖11為本發明砂礫石層鑽孔內pvc管與跟管位置圖，圖12為本發明砂礫石層高壓旋噴注漿管安裝結構圖；包括跟管5、鑽杆6、pvc管21、塑料膠帶22，鑽杆6從跟管5拔出後在跟管5內放置pvc管21，pvc管21外徑小於跟管5的內徑，pvc管21底部用塑料膠帶22進行密封，並採用「注水法」對pvc管21進行下設至跟管5中的鑽孔中，pvc管21分段下設，下設過程中相鄰兩段pvc管21的接頭處採用塑料膠帶22密封牢靠，確保不脫節及漏漿，pvc管21放入後拔出跟管5，通過pvc管21對鑽孔進行護壁。
48.其中，本發明中用到的「注水法」，就是將pvc管底部封閉，向管內注水，pvc管在水重力作用下下沉至孔底，這是現有施工過程中常用的一種施工時手段。
49.如圖12所示，圖12為砂礫石層高壓旋噴注漿管安裝結構圖，包括跟管5、pvc管21、注漿管23、三管噴頭24，pvc管21內放入注漿管23，注漿管23與三管噴頭24連接，三管噴頭24位於注漿管23的下端，三管噴頭24噴射水泥漿25，並通過噴射水泥漿25時產生的高壓將pvc管21切割破碎；pvc管21破碎後，水泥漿25流入切碎砂礫石層4中。
50.如圖13所示，圖13為砂礫石層高壓旋噴防滲牆成型結構圖；水泥漿25與切碎砂礫石層4、破碎後的大尺寸孤石17共同固結形成高壓旋噴防滲牆26。
51.本法還提供了高壓旋噴防滲牆施工方法，其特徵在於包括以下步驟：
52.(1)施工準備：依據前期勘察設計文件進行圖紙會審，編制砂礫石層3高壓旋噴防滲牆26專項施工方案，按照方案進行技術及安全交底，對高壓旋噴防滲牆26具體位置進行測量放線，標記ⅰ、ⅱ序打孔的具體位置，鑽孔布置為單排，分二序施工。
53.(2)鑽機就位：在砂礫石層3上採用液壓潛孔鑽機1配合偏心式衝擊器衝擊跟管5鑽進；在鑽進過程中，通過防傾斜監測設備監測跟管5的垂直度；跟管5外側套上防傾斜監測筒
10，防傾斜監測筒10內安裝兩層雷射測距儀11，將雷射測距儀11與監測設備連接，雷射測距儀11的雷射束12對準跟管5的中心；用水平尺校正液壓潛孔鑽機1的機身，孔位偏差不大於5cm，調整鑽杆6、跟管5的豎直度，記錄上、下兩層雷射測距儀11四個方向的初始數值。
54.(3)造孔：將鑽杆6下端的切割葉片7從跟管5內伸出並在旋轉過程中張開，鑽杆6帶動切割葉片7轉動並對砂礫石層3進行攪拌切割鑽進，從而形成切碎砂礫石層4；液壓潛孔鑽機1在鑽進過程中，實時通過防傾斜監測筒10內上、下層雷射測距儀11數值的變化，及時調整鑽杆6、跟管5的豎直度，使之始終保持豎向狀態。
55.(4)孤石爆破：當鑽杆6在鑽進過程中，遇到砂礫石層3內有大尺寸孤石17時，停止鑽進，從跟管5內抽出鑽杆6，在大尺寸孤石17上鑽一個孔洞，然後在跟管5中安裝下料管19，下料管19的下端通至大尺寸孤石17上的孔洞中，通過下料管19向大尺寸孤石17的孔洞中灌注破碎劑13，利用破碎劑13將大尺寸孤石17靜態破碎形成多道膨脹裂縫18，待大尺寸孤石17破碎後，拔出下料管19，重新下入鑽杆6繼續鑽進，直至鑽至基巖2頂面為止；
56.(5)下pvc管護壁：當鑽杆6鑽至設計深度後，強風清孔，拔出鑽杆6，在跟管5內下設小於跟管5內徑的pvc管21取代跟管5進行孔內護壁，pvc管21底部用塑料膠帶22密封，採用「注水法」對pvc管21進行下設；pvc管21分段下設，下設過程中相鄰兩段pvc管21的接頭處同樣採用塑料膠帶22密封牢靠，確保不脫節及漏漿。
57.(6)下高噴管：在pvc管21下設至孔底後，採用液壓拔管機分節拔出跟管5，pvc管21滯留在鑽孔中；提前按設計的配比製作水泥漿25，高噴臺車就位後進行試噴，檢查水、氣、漿管的暢通和承壓情況，使噴嘴噴射方向與高噴軸線一致，設置好旋噴轉速後，將注漿管23下端的三管噴頭24下至pvc管21的底部。
58.在該步驟中，高噴臺車採用現有技術，高噴臺車包括攪拌機、水泥倉、漿桶、高壓泥漿泵、空壓機、注漿管23、三管噴頭24，水以及水泥倉中的水泥原料通過攪拌機攪拌後形成水泥漿25，水泥漿25通過高壓泥漿泵加壓後輸入至注漿管23中，三管噴頭24連接在注漿管23的下端，水泥漿25從三管噴頭24中高壓噴出。
59.(7)噴漿、提升：按規定參數向pvc管21中輸送水泥漿25，進行靜噴，待水泥漿25返出孔口後開始提升注漿管23，噴射過程連續進行，通過噴射時產生的高壓切割破碎pvc管21，pvc管21破碎後，水泥漿25流入切碎砂礫石層4中，使破碎的pvc管21、水泥漿25與切碎砂礫石層4固結在一起。
60.(8)封孔：噴射灌漿結束後，關閉高壓水及氣，繼續往鑽孔內送水泥漿25直至孔口漿液下降不明顯時，結束供漿，孔口回填封孔。
61.(9)移至下一孔位循環施工：封孔後移至下一孔位繼續按同樣的工藝施工，相鄰ⅰ、ⅱ序孔的作業間隔時間不少於24小時，確保ⅰ、ⅱ序牆體的可靠搭接，最終形成高壓旋噴防滲牆26。其中，相鄰ⅰ序孔與ⅱ序孔緊挨，施工後形成連續的高壓旋噴防滲牆26。