水泥攪拌樁生產(chǎn)性試驗(yàn)技術(shù)方案

1、方城四標(biāo)段水泥土防滲墻生產(chǎn)性試驗(yàn)技術(shù)方案 南水北調(diào)中線一期工程陶岔沙河南干渠工程方城段四標(biāo)段(樁號(hào)：145+651152+311)（合同編號(hào)：HNJ-2010/FC/SG-004）水泥攪拌樁防滲墻生產(chǎn)性試驗(yàn)方案批準(zhǔn)： _審核： _編制： _中國水利水電第一工程局有限公司南水北調(diào)中線工程方城段四標(biāo)項(xiàng)目經(jīng)理部二一二年八月二十四日水泥攪拌樁防滲墻生產(chǎn)性試驗(yàn)方案1.工程概況南水北調(diào)中線一期工程方城四標(biāo)段水泥土防滲墻工程位于河南省南陽市方城縣境內(nèi)。起點(diǎn)設(shè)計(jì)樁號(hào) 145+651，軸線坐標(biāo)為（X=3672702.790m， Y=492896.220m）（1954 年北京坐標(biāo)系，下同），終點(diǎn)設(shè)計(jì)樁號(hào) 152+

2、311，軸線坐標(biāo)為（X=3674339.701m，Y=499159.974m）, 方城-4 標(biāo)長度為 6.660km。根據(jù)方城渠道開挖揭露的情況，渠坡或渠底分布有中等強(qiáng)透水性的中砂，含礫粗砂、礫砂層、砂巖、砂礫巖，渠段累計(jì)長約4000km，且地下水高于渠底板。為合理選擇滲控措施，確保復(fù)雜地質(zhì)條件下渠段安全運(yùn)行，需要對(duì)中等強(qiáng)透水地層的滲流參數(shù)、滲控措施、滲控效果及施工工藝進(jìn)行研究。為此，結(jié)合工程施工開展生產(chǎn)性試驗(yàn)，以獲得滲控優(yōu)化設(shè)計(jì)所需的相關(guān)參數(shù)及選擇防滲體施工工藝。2.試驗(yàn)?zāi)康模?）結(jié)合實(shí)際工程地質(zhì)條件，研究渠道兩側(cè)設(shè)置水泥攪拌樁防滲墻的可行性與合理性；（2）參考相關(guān)資料，選擇合適的攪拌墻厚度

3、、水泥摻量、攪拌次數(shù)等施工控制參數(shù)及合適的施工設(shè)備進(jìn)行圍井試驗(yàn)，評(píng)價(jià)攪拌墻的滲控效果；（3）研究施工期降水井與渠道運(yùn)行期降水井結(jié)合的措施，選擇安全可靠、降水效果好的降水井和減壓井結(jié)構(gòu)；（4）為方城段渠道滲控優(yōu)化及其滲控效果評(píng)價(jià)提供基礎(chǔ)資料。3.試驗(yàn)依據(jù)1、方城四標(biāo)段渠道基坑降水、水泥攪拌樁防滲墻生產(chǎn)性試驗(yàn)大綱 ；2、深層攪拌法技術(shù)規(guī)范DL/T5425-2009;3、設(shè)計(jì)下發(fā)的方城四標(biāo)防滲墻縱斷面布置圖 ；4、設(shè)計(jì)下發(fā)的方城四標(biāo)強(qiáng)透水渠基滲控布置設(shè)計(jì)圖 ；5、其他關(guān)于防滲墻的施工規(guī)范。4.試驗(yàn)內(nèi)容4.1水泥土結(jié)石室內(nèi)試驗(yàn)本項(xiàng)試驗(yàn)采用型號(hào)為PO 42.5的水泥在室內(nèi)進(jìn)行，研究不同的漿液濃度、水泥摻

4、入量下，凝固時(shí)間，形成的水泥土結(jié)石的主要物理力學(xué)性能和滲透特性：主要試驗(yàn)內(nèi)容包括：取與砂性土地層對(duì)應(yīng)的土樣，采用不同水灰比的水泥漿液，在砂性土地層中水泥摻入比分別為10%、15%、15%水泥+5%膨潤土，在弱透水地層中（與強(qiáng)透水地層上方弱透水地層土對(duì)應(yīng)的地基土）摻入比分別為5%、7.5%、10%情況下，測(cè)試水泥土混合體凝固時(shí)間，不同齡期（3、7、28天）的水泥土結(jié)石的飽和單軸無側(cè)限抗壓強(qiáng)度、變形模量、滲透系數(shù)、允許滲透坡降參數(shù)。4.2.單樁生產(chǎn)及樁體水泥土結(jié)石試驗(yàn)4.2.1成樁施工工藝試驗(yàn)攪拌樁施工生產(chǎn)性試驗(yàn)主要目的為：確定攪拌樁施工水泥漿液水灰比，攪拌樁體水泥摻量，與之對(duì)應(yīng)的攪拌樁施工工藝及

5、主要控制參數(shù)。具體內(nèi)容包括：（1）選擇2種水灰比：0.8和1.2。（2）水泥摻入比考慮2種：室內(nèi)試驗(yàn)確定的摻入比、在室內(nèi)試驗(yàn)摻入比基礎(chǔ)上分別增加3%、5%。（3）提升速度與注漿壓力：攪拌樁施工時(shí)攪拌頭下沉及提升速度考慮0.5、1.0m/min兩種，并根據(jù)確定的摻入比及不同的注漿壓力下的漿體注入量確定注漿壓力。（4）在攪拌樁施工時(shí)，弱透水地層中采用兩攪一噴、強(qiáng)透水地層中采用4攪2噴。試驗(yàn)樁共12組，36根。單樁試驗(yàn)樁可布置在墻體滲透性試驗(yàn)圍井軸線上，作為圍井一部分。4.2.2樁體性能測(cè)試通過試驗(yàn)樁取芯，進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)測(cè)試樁體水泥土結(jié)石單軸飽和無側(cè)限抗壓強(qiáng)度、樁體滲透系數(shù)及允許滲透比降；取樣時(shí)間結(jié)合

6、工地實(shí)際施工進(jìn)度安排，在實(shí)際施工進(jìn)度要求的齡期及提前及滯后7天條件下。以上試驗(yàn)共取樣3×24組，根據(jù)齡期分3次取樣，共216個(gè)試樣。4.3防滲墻滲透特性檢驗(yàn)性試驗(yàn)為檢驗(yàn)攪拌樁形成的截滲墻防滲性能，為渠道工程滲控設(shè)計(jì)提供依據(jù)，需要通過試驗(yàn)檢驗(yàn)攪拌樁防滲墻綜合滲透特性。防滲墻滲透特性檢驗(yàn)性試驗(yàn)，需要利用水泥土攪拌樁形成封閉區(qū)域，并在封閉區(qū)域內(nèi)、外設(shè)置水位監(jiān)測(cè)井、抽水井，通過抽水、局部區(qū)域開挖直觀檢驗(yàn)等方式評(píng)價(jià)攪拌樁防滲墻截滲效果，并獲得相應(yīng)的設(shè)計(jì)參數(shù)。5試驗(yàn)方案5.1試驗(yàn)布置（1）試驗(yàn)時(shí)段：試驗(yàn)圍井施工將于8月24日開始，8月26日結(jié)束；（2）水電布置：生產(chǎn)性試驗(yàn)用電采用柴油發(fā)電機(jī)發(fā)電，

7、由于施工區(qū)段水源豐富，采用現(xiàn)場(chǎng)直接抽取。（3）施工道路：水泥等原材料采用施工便道運(yùn)輸。（4）試驗(yàn)位置：試驗(yàn)段選擇在樁號(hào)151+977151+997處進(jìn)行圍井生產(chǎn)性試驗(yàn)。該區(qū)段透水性較強(qiáng)、中強(qiáng)透水砂層厚度較大、地下水位較高、開挖深度相對(duì)較大的渠段，利用攪拌樁在渠道一側(cè)坡頂形成防滲墻封閉圍井，按矩形分2區(qū)布置，尺寸2×10×10m，圍井試驗(yàn)各墻段分區(qū)平面布置見圖5.1-1，立面布置見圖5.2-2。 圖5.1-1圍井試驗(yàn)各墻段分區(qū)平面布置及抽(降)水試驗(yàn)孔平面布置圖圖5.1-2圍井試驗(yàn)截滲墻及抽(降)水試驗(yàn)孔立面布置圖圍井試驗(yàn)與單樁試驗(yàn)結(jié)合進(jìn)行，各試驗(yàn)段的攪拌樁注漿漿液水灰比、水

8、泥摻入比等試驗(yàn)參數(shù)分別為：A段：攪拌樁注漿漿液水灰比0.8；水泥摻入比為室內(nèi)試驗(yàn)推薦滲入比，其中攪拌頭提升速度0.2、0.5m/min各占一半長度。B段：攪拌樁注漿漿液水灰比1.2；水泥摻入比為室內(nèi)試驗(yàn)推薦滲入比，其中攪拌頭提升速度0.2、0.5m/min各占一半長度。C段：攪拌樁注漿漿液水灰比0.8；水泥摻入比為室內(nèi)試驗(yàn)推薦滲入比增加3%，其中攪拌頭提升速度0.2、0.5m/min各占一半長度。D段：攪拌樁注漿漿液水灰比1.2；水泥摻入比為室內(nèi)試驗(yàn)推薦滲入比增加3%，其中攪拌頭提升速度0.2、0.5m/min各占一半長度。E段：攪拌樁注漿漿液水灰比0.8；水泥摻入比為室內(nèi)試驗(yàn)推薦滲入比增加5

9、%，其中攪拌頭提升速度0.2、0.5m/min各占一半長度。F段：攪拌樁注漿漿液水灰比1.2；水泥摻入比為室內(nèi)試驗(yàn)推薦滲入比增加5%，其中攪拌頭提升速度0.2、0.5m/min各占一半長度。 5.2.攪拌樁施工5.2.1攪拌樁施工人員布置為保證攪拌樁施工進(jìn)度、質(zhì)量，特制定相應(yīng)的施工措施，采用同工不同酬、超產(chǎn)獎(jiǎng)勵(lì)、經(jīng)濟(jì)手段，保證作業(yè)班組人員相對(duì)穩(wěn)定，提高效率，便于管理，并隸屬于項(xiàng)目經(jīng)理部統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)，統(tǒng)籌調(diào)度。其勞動(dòng)力組織安排如下：勞動(dòng)力用工一覽表序號(hào)職務(wù)人數(shù)職責(zé)備注1項(xiàng)目經(jīng)理1全面管理2項(xiàng)目副經(jīng)理1生產(chǎn)、文明管理3項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人1技術(shù)管理4質(zhì)檢員2質(zhì)量檢驗(yàn)5安全員1安全管理6資料員1資料整理歸檔7

10、財(cái)務(wù)核算員1資金計(jì)劃與預(yù)算8測(cè)量員1工程測(cè)量放樣9施工隊(duì)20工程施工10電工1電工操作11炊事員1膳食12合計(jì)315.2.2機(jī)械投入為保證本工程項(xiàng)目的順利完成，根據(jù)本工程項(xiàng)目的施工條件，合理配置資源，并充分利用機(jī)械的各自特點(diǎn)，確保后期工期目標(biāo)的順利實(shí)現(xiàn)，準(zhǔn)備組織1臺(tái)套多頭深攪設(shè)備。水泥土防滲墻總共為428.4m2，根據(jù)每天每臺(tái)能完成120m2，計(jì)劃4天完成，完全能夠滿足施工要求。5.2.3水泥土防滲墻施工方法該工程的水泥土防滲墻是運(yùn)用特制的多頭小直徑深攪鉆機(jī)，把水泥漿噴入土體并攪拌形成水泥土墻。水泥漿和土充分拌和后，水泥不但硬化凝固，而且和土體有離子交換和團(tuán)?；饔茫诙嘀匚锢砗突瘜W(xué)反應(yīng)下，形

11、成抗壓強(qiáng)度在0.51.0MPa左右，滲透系數(shù)<A×10-6cm/s（1<A<10）的塑性連續(xù)墻體。5.2.4水泥土攪拌樁施工流程本工程采用一次成墻法施工。具體工藝流程是：樁機(jī)就位、調(diào)平；啟動(dòng)主機(jī)，通過主機(jī)的傳動(dòng)裝置，帶動(dòng)主機(jī)上的鉆桿轉(zhuǎn)動(dòng)，鉆頭攪拌，并以一定的推動(dòng)力把鉆頭向土層推進(jìn)至設(shè)計(jì)深度；提升攪拌到孔口。在鉆進(jìn)和提升的同時(shí)，用水泥漿泵將水泥漿由高壓輸漿管輸進(jìn)鉆桿，經(jīng)鉆頭噴入土體，使水泥漿和原土充分拌和完成一個(gè)流程的施工。即完成一個(gè)單元墻的施工過程；在第二單元墻施工之前，主機(jī)縱向平移，讓第二單元墻中第一根樁和第一單元墻中最后一根樁相割搭接15cm，并重復(fù)上述第一單元

12、墻的施工過程，可形成第二單元墻。多次重復(fù)上述施工過程，即可連續(xù)形成一道防滲墻。多頭深攪施工工藝流程圖，見圖5.2-1。圖5.2-1 施工工藝流程圖5.2.5攪拌樁技術(shù)要求分 項(xiàng)設(shè)計(jì)要求備 注防滲墻有效厚度不小于0.23m最小孔徑選擇見下表打入深度設(shè)計(jì)深度鉆進(jìn)深度的確定鉆具垂直精度1/200樁間搭接長度不得小于150mm移位見下表單元移位移機(jī)就位水平移位誤差5cm防滲墻軸線偏差水泥摻入比根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果定5.2.6施工參數(shù)根據(jù)該工程的設(shè)計(jì)及試驗(yàn)要求，水泥土攪拌樁的主要施工技術(shù)要求見下表：序號(hào)項(xiàng)目名稱參數(shù)備注1鉆頭軸距325mm2鉆頭直徑390400mm3水灰比1.2:1土的密度：1.96g/cm

13、34送漿壓力0.20.4MPa5供漿流量3050L/min6鉆進(jìn)速度0.20.5m/min7提升速度0.30.5m/min8攪拌軸轉(zhuǎn)速4050r/min9水泥用量128.3kg/m25.2.7各工序控制要求施工準(zhǔn)備：包括軸線放樣、場(chǎng)地清理平整，以及根據(jù)情況如果需要可以開挖導(dǎo)向槽。導(dǎo)向槽開挖截面一般控制為400mm×500mm（寬×深），一方面控制施工軸線，另一方面作為廢漿流動(dòng)渠。樁機(jī)調(diào)位調(diào)平：樁機(jī)定位，對(duì)中調(diào)平，利用液壓支腿的升降調(diào)整樁機(jī)的水平度，控制樁機(jī)調(diào)平偏差不大于1/200。在鉆機(jī)垂直方向兩個(gè)側(cè)面使用長靠尺和各打一個(gè)吊錘來控制垂直度。漿液制備：樁機(jī)正攪注漿下沉前完成拌

14、制合格的水泥漿，存入貯漿桶中，為保證漿液質(zhì)量，高速攪拌機(jī)制漿液的時(shí)間不少于30s，漿液在使用前均應(yīng)過篩，漿液自制備用至用完時(shí)間不大于4h。正攪注漿下沉：依次啟動(dòng)泥漿泵和樁機(jī)主機(jī)，通過主機(jī)的動(dòng)力傳動(dòng)裝置，正向帶動(dòng)主機(jī)上多個(gè)并列的鉆桿轉(zhuǎn)動(dòng)，并以一向下的推進(jìn)力使鉆頭向土層推進(jìn)，自上而下邊注漿邊鉆進(jìn)直至設(shè)計(jì)深度，其下沉速度與供漿流量根據(jù)下切地層實(shí)際確定。反攪注漿提升：樁機(jī)下沉達(dá)設(shè)計(jì)深度，繼續(xù)開啟泥漿泵，反向調(diào)整主機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向，控制參數(shù)邊噴邊攪，直至提出堤頂。樁機(jī)提升階段，孔口應(yīng)保持輕微返漿，無返漿時(shí)，應(yīng)加大供漿量，返漿過大時(shí)，可提高提升速度或降低供漿量。嚴(yán)格控制漿液水灰比，第一，采用比重計(jì)隨時(shí)抽查、檢測(cè)

15、；第二，采用數(shù)據(jù)控制，配量分裝，配制好的漿液一次性注完，再進(jìn)行第二罐的配制與攪拌。加強(qiáng)返漿控制，保證成樁質(zhì)量，減少浪費(fèi)。5.2.8注意事項(xiàng)（1）在施工時(shí)注意切削和提升攪拌的負(fù)荷不可過大，應(yīng)控制在額定電流以內(nèi)。（2）泵口壓力、流量應(yīng)精確控制，水泥漿水灰比亦應(yīng)控制精確。（3）施工停漿面必須高出樁頂高程設(shè)計(jì)標(biāo)高0.30.5m，墻體凝固后，將高出部分才挖除。（4）一旦供漿中斷，應(yīng)將攪拌葉下沉到停漿面以下0.2m處，待供漿恢復(fù)后再次攪拌提升。（5）當(dāng)下沉到樁底，開動(dòng)泥漿泵輸漿30s后方可提升，以利漿液完全到達(dá)樁端。5.2.9特殊情況處理（1）施工中斷后的銜接及接頭處理因停電、機(jī)械故障等原因致使施工中斷，

16、及時(shí)記錄施工中斷位置及孔深，若在24小時(shí)內(nèi)能恢復(fù)施工，則在復(fù)攪時(shí)，將樁機(jī)攪拌下沉至施工中斷深度以下0.5m處，繼續(xù)正常施工；若中斷時(shí)間超過24h或由于分段施工產(chǎn)生的部位，則采取錯(cuò)位同原樁墻相切搭接，如下圖所示，待樁墻水泥主體具有相當(dāng)強(qiáng)度后于接頭處鉆孔（110mm）,再灌注水泥漿液的方法進(jìn)行處理。（2）鉆頭鉆桿帶泥的處理 若水渠內(nèi)存在含水量低、較密實(shí)的粘土地層，且樁機(jī)下沉噴漿攪拌時(shí)均采用慢檔供漿，鉆削攪拌地層使之成流態(tài)，會(huì)造成鉆頭鉆桿帶泥嚴(yán)重?？刹扇〖哟笕~片間距，減少葉片厚度，在水渠密實(shí)粘土地層施工時(shí)適當(dāng)增大灌注漿液流量等措施，可有效解決此類問題。5.2.10質(zhì)量檢驗(yàn)質(zhì)量檢驗(yàn)包括原材料檢驗(yàn)、中間

17、產(chǎn)品檢驗(yàn)、施工過程檢驗(yàn)、最終的成品檢驗(yàn)。在施工過程中，請(qǐng)監(jiān)理共同復(fù)核各項(xiàng)檢測(cè)數(shù)據(jù)，全程專人依照監(jiān)理要求作施工記錄，施工記錄存檔作為原始的質(zhì)量記錄。最終成品檢驗(yàn)：成樁15到20天后,對(duì)墻體進(jìn)行開挖檢驗(yàn)，檢查攪拌樁的均勻質(zhì)量，墻體厚度、搭接情況及整體性。并在開挖長3m深3m寬的防滲墻中人工取試塊，送實(shí)驗(yàn)室養(yǎng)護(hù)，到齡期后做無側(cè)限抗壓強(qiáng)度和滲透實(shí)驗(yàn)，取得抗壓強(qiáng)度和滲透破壞比降指標(biāo)。在降抽水試驗(yàn)結(jié)束后，通過開挖方式，檢查攪拌樁防滲墻的外觀質(zhì)量，檢查內(nèi)容包括：（1）樁體結(jié)石的密實(shí)情況，水泥漿液分布的均勻性；（2）樁與樁之間的搭接情況；（3）地下水位及滲漏情況。5.2.11質(zhì)量控制措施組織保證：項(xiàng)目經(jīng)理負(fù)責(zé)

18、，技術(shù)負(fù)責(zé)主抓，逐層落實(shí)到人，項(xiàng)目部組織技術(shù)交底，并組織培訓(xùn)，由機(jī)長帶領(lǐng)全體機(jī)組人員認(rèn)真學(xué)習(xí)施工規(guī)范，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)員負(fù)責(zé)對(duì)工人進(jìn)行技術(shù)交底，詳細(xì)交待質(zhì)量要求、操作要點(diǎn)、安全措施，并做好書面記錄。測(cè)量放樣：每隔一段和轉(zhuǎn)彎處設(shè)控制點(diǎn)，并作妥善保護(hù)，使用前進(jìn)行復(fù)測(cè)和檢查。施工現(xiàn)場(chǎng)：做好各項(xiàng)指標(biāo)，樁位做準(zhǔn)確的標(biāo)識(shí)牌，避免斷樁等事故。過程檢驗(yàn)：質(zhì)檢員、各機(jī)長按要求及時(shí)檢查記錄、樁位、漿量及水灰比，將一切質(zhì)量隱患消滅在萌芽中?？刂埔c(diǎn)：樁機(jī)鉆桿垂直度、鉆頭直徑、樁位對(duì)正精度、提升、下沉速度、漿量及水灰比。5.3降（抽）水井施工5.3.1施工流程在試驗(yàn)圍井完成后，立即進(jìn)行降水井及地下水位觀測(cè)井施工。降水井主要采

19、用沖擊鉆進(jìn)，鉆進(jìn)工藝與地層結(jié)構(gòu)、鉆機(jī)類型、護(hù)壁形式以及降水井結(jié)構(gòu)有關(guān)。其主要施工工藝流程是：鉆機(jī)就位鉆機(jī)安裝與校準(zhǔn)降水井開口并安裝井口護(hù)壁管鉆進(jìn)與護(hù)壁洗孔護(hù)孔進(jìn)一步鉆進(jìn)終孔井管安裝回填反濾料。5.3.2施工技術(shù)要求（1）成井質(zhì)量降水井降水效果如何，成井質(zhì)量是關(guān)鍵，成井的好壞將直接影響降水井出水量。成井質(zhì)量技術(shù)要求主要包括以下幾個(gè)方面：1)成井設(shè)備的完好情況。設(shè)備能力與設(shè)備完好是保證成井質(zhì)量的關(guān)鍵，保持設(shè)備安裝穩(wěn)定且水平，不產(chǎn)生水平移位和擺動(dòng)，對(duì)損壞的設(shè)備要進(jìn)行及時(shí)更新。2)開孔直徑與成孔直徑，不小于600mm，在成井施工中隨時(shí)測(cè)量井孔直徑，保證井孔走私滿足要求。3)井孔鉛直度：井孔偏差一般小于

20、0.5%，方便井管安裝，保持井孔的圓度和井壁壁面平整。（2）外井管安裝技術(shù)要求1）外井管安裝采用扶正器和對(duì)中器下管，將外井管安裝在井孔中間。2）依據(jù)井深以及進(jìn)徑，計(jì)算井管自重，設(shè)計(jì)合理的井管壁厚。3）井管連接采用凸凹槽連接，滿足井管安裝時(shí)的強(qiáng)度要求和平順要求。4）對(duì)井管的扁平率、彎曲度進(jìn)行抽樣檢測(cè)，其合格率要求達(dá)到100%。5）安裝井管時(shí)，井管底部必須安裝扶正器，保證井管居中。（3）反濾料填筑技術(shù)要求1）反濾料級(jí)配要求：依據(jù)被保護(hù)地層級(jí)配，選擇合適級(jí)配的反濾料，滿足土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范要求的反濾準(zhǔn)則。2）反濾料含泥量的控制標(biāo)準(zhǔn)：反濾料含泥量控制在1以內(nèi)。3）反濾料填筑要均勻，嚴(yán)禁在井管一側(cè)填入反濾料，以免造成井管側(cè)向受壓而彎曲。4）分期測(cè)量反濾料填筑位置，與計(jì)算結(jié)果比較，如果差別較大，應(yīng)該查找原因，及進(jìn)處理。5）反濾料回填到位后，采用粘土球回填以便隔絕反濾料與大氣降雨的聯(lián)系，以免雨水順反濾料流入井內(nèi)，影響井的使用壽命。5.4降（抽）水試驗(yàn)5.4.1降（抽）水試驗(yàn)技術(shù)要求本試驗(yàn)采用單井分級(jí)降水，測(cè)試圍井內(nèi)外穩(wěn)定水位的方法，根據(jù)試驗(yàn)檢測(cè)成果，分析防