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        鋸槽法在漢江遙堤防滲墻工程中的應(yīng)用

        2010-06-26 13:38:22卜云峰
        黑龍江水利科技 2010年1期
        關(guān)鍵詞:成墻堤段槽孔

        卜云峰,王 龍

        (中國水電基礎(chǔ)局有限公司,天津 301700)

        1 工程簡介

        漢江遙堤位于湖北省鐘祥市和天門市境內(nèi),處于漢北平原最上端的漢江左岸,是漢北平原及武漢市的防洪屏障,全長55.265 km。歷史上遙堤曾多次出現(xiàn)潰口,為保證當(dāng)?shù)厝嗣竦纳敭a(chǎn)安全,長江水利委員會決定對漢江遙堤進(jìn)行防滲加固處理,施工項目由護岸工程、防滲處理工程、堤身加固工程組成。其中防滲處理工程項目主要由3個標(biāo)段的堤身和堤基的防滲墻組成,堤段總長23 km,各標(biāo)段與漢江相臨,為一級防洪堤段。

        在漢江遙堤防滲加固工程中,袁家洼部分堤段采用了鋸槽機造防滲墻的施工工藝,其施工范圍為樁號286+000~286+800,設(shè)計防滲墻軸線長度800 m,軸線布置在堤頂,距外坡邊線3 m處,設(shè)計施工墻厚25 cm,設(shè)計孔深19.5~23.1 m,實際成墻面積1 8709.77 m2。

        因鋸槽成墻工藝在致密的粉細(xì)砂中工效較高,為加快施工進(jìn)度,確保施工質(zhì)量及工期要求,經(jīng)設(shè)計、監(jiān)理同意,在王家營段292+400~292+800和293+775~294+160由原來的抓斗施工變更為鋸槽施工,設(shè)計防滲墻軸線長度795 m,設(shè)計施工墻厚30 cm,設(shè)計孔深18.9~21.6 m,實際成墻面積16 745.75 m2。兩段施工均取得了良好的經(jīng)濟效益。

        2 施工條件

        2.1 施工現(xiàn)場情況

        286+000~286 +800堤段位于漢江遙堤下游袁家洼段,堤頂為碎石路面,寬度在6~10 m,堤內(nèi)邊線上每隔200m有一水泥界碑,上標(biāo)有樁號及制作日期,在該段內(nèi)分布有兩個施工控制點,用于防滲墻軸線的測量放樣,堤壩自下游至上游呈“J”型走向,堤內(nèi)側(cè)為兩層壓浸平臺,單層平臺寬約6m,可作為設(shè)備和原材料存放的場地,并可根據(jù)施工需要合理布置泥漿池。

        292+400~292 +800和293+775~294+160位于漢江遙堤中游王家營段,此段與同時施工的土方加培工程交叉作業(yè),施工干擾較大,堤頂碎石路面全部被拆除,加之雨季施工堤上泥濘不堪,給鋸槽施工及澆澆帶來了較大的困難,從而使施工難度增大。

        2.2 施工地質(zhì)情況

        堤身填筑土多為就地取用,主要為素填土,少量為雜填土。素填土主要為粉細(xì)砂、砂壤土和粉質(zhì)壤土,其中粉細(xì)砂層主要分布在8.2~20.5 m高程范圍內(nèi),粉細(xì)砂密實堅硬,不易抓取,故本段采用鋸槽機切削成槽。雜填土分布較少,主要為當(dāng)年潰口處堵口雜物和生活垃圾,并夾雜少量塊石。

        3 塑性混凝土防滲墻施工

        3.1 施工準(zhǔn)備

        鋸槽機施工前以防滲墻軸線為中心線開挖導(dǎo)槽,截面尺寸為長×寬=0.6 m×0.8 m。為防止施工過程中因機械振動以及短時槽孔內(nèi)漿面降低造成槽口坍塌,槽壁用長1.5 m、寬0.8 m的護槽板支護。對稱于防滲墻軸線鋪設(shè)道軌,間距2.58 m,使用水準(zhǔn)儀或經(jīng)緯儀對同一斷面兩軌頂高差進(jìn)行測量監(jiān)控,要求不超過9 mm;合格后順次安裝鋸槽機、清槽機及混凝土澆筑機。

        3.2 施工方法

        3.2.1 施工設(shè)備及其成槽原理

        本工程使用2臺YK-160型和2臺“慶-50”型液壓鋸槽機進(jìn)行防滲墻施工,鋸槽最大深度60 m,寬度0.1~0.4 m,配套主要設(shè)備有卷揚機8套、清槽機4套及澆筑機4套等。鋸槽機刀排及成槽原理如圖1和圖2所示。

        3.2.2 導(dǎo)孔施工

        為實現(xiàn)鋸槽機全斷面向前鋸槽,首先在施工起點(286+400、292+600、294+000)鉆一個導(dǎo)孔,要求其直徑及深度應(yīng)以能將鋸槽機刀排順利下入孔底為原則。本工程選用回轉(zhuǎn)鉆機鉆導(dǎo)孔,孔徑為1 200 mm,根據(jù)防滲墻設(shè)計圖紙確定導(dǎo)孔孔深,并要求加深10~30 cm,保證刀排所鋸深度滿足設(shè)計孔深。

        3.2.3 槽段劃分

        根據(jù)堤身地質(zhì)條件,在具有代表性的堤段先期進(jìn)行生產(chǎn)性試驗,并做了合理調(diào)整和總結(jié)。結(jié)合鋸槽機的施工能力、泥漿下混凝土澆筑的需要以及已往的施工經(jīng)驗,將槽段長度定在8~16 m,槽段連接采用“土工布隔離法”。施工過程中,可視實際情況合理調(diào)整槽段長度,以保證施工順暢。

        3.2.4 鋸槽施工

        鋸槽機主要是利用油缸產(chǎn)生的推力和卷揚機產(chǎn)生的拉力,帶動裝有切削刀排的鋸板上下往復(fù)運動切削土體,邊切削邊向前移動,被切掉的土體和切屑,落入槽孔底部后由反循環(huán)排渣系統(tǒng)排出槽孔;工作中使用一定濃度的泥漿護壁,切削不間斷,從而形成一個規(guī)則的連續(xù)的長形槽孔。其主要施工工序為:

        圖1 萬排示意圖

        圖2 鋸槽機成槽原理圖

        1)下刀排:在吊車的配合下,按導(dǎo)孔孔深組裝刀排和鋸板,連接過程中用水準(zhǔn)儀或經(jīng)緯儀監(jiān)測刀排和鋸板的垂直度,偏差必須<1%,以確保成槽后孔斜率滿足設(shè)計要求。組裝后用吊車吊放至導(dǎo)孔內(nèi),鋸齒貼近施工前進(jìn)方向一側(cè)中心線上,上部用法蘭盤與油缸連接、用鋼絲繩與卷揚機相連,以提供動力。

        2)開機鋸進(jìn):檢查刀排和鋸板安裝是否牢固,開機空轉(zhuǎn)調(diào)試各部件運轉(zhuǎn)正常后,鋸槽機方可正式向前鋸進(jìn)。本工程采用2臺鋸槽機一組控制施工連續(xù)堤段,導(dǎo)孔位在各施工段中間,2臺鋸槽機向兩側(cè)同時施工。鋸進(jìn)期間,可以根據(jù)地質(zhì)條件和機具狀態(tài)來控制油缸的運行頻率和卷揚機的工作速率,以使鋸槽機達(dá)到最佳鋸進(jìn)狀態(tài)。同時,鋸槽機的行走要平穩(wěn)勻速,使刀排鋸進(jìn)時負(fù)載均勻不傾斜。刀排和鋸板與油缸之間的連接可以適當(dāng)留有一定的間隙,以便刀排和鋸板靠自身重量受地球引力而趨向垂直,從而有利于保證槽孔的孔斜率。

        3)下設(shè)土工布隔離體:鋸槽機施工成槽一段距離后,使用清槽機采用置換法進(jìn)行清孔。清孔驗收合格后選取適當(dāng)位置下設(shè)土工布隔離體(澆筑時能按孔形伸展,長度為2.5 m),首先,根據(jù)所選取位置的孔深確定隔離體的長度,一般控制在大于孔深0.5 m,然后,在隔離體底部水平放置一定數(shù)量凈重約100~120 kg的混凝土預(yù)制塊,并使隔離體底部充分展開,在重力作用下將隔離體垂直下放至孔底,下放過程中,每下放3 m停置1 min,以保證隔離體垂直穩(wěn)定下設(shè);下設(shè)完畢后,土工布隔離體頂部采用腳手架鋼管固定;并使用泥漿泵將新鮮的泥漿泵送至隔離體內(nèi),使隔離體完全展開緊貼孔壁,確保墻厚。為防止隔離體在澆注過程中向鋸槽方向移動,在隔離體鋸槽一側(cè)下設(shè)工字鋼支撐,確保土工布隔離體澆注過程穩(wěn)定。

        4)槽孔澆筑:按規(guī)范要求在槽孔和土工布隔離體內(nèi)下設(shè)導(dǎo)管,隔離體內(nèi)下設(shè)1套澆筑導(dǎo)管即可澆筑,待隔離體內(nèi)混凝土澆至2~3 m后,再澆筑槽段內(nèi)混凝土,澆筑過程中,使隔離體內(nèi)混凝土面與槽段內(nèi)混凝土面始終保持高差在2 m左右,從而確保隔離體的穩(wěn)定垂直,混凝土接頭的質(zhì)量良好。由于槽段間采用土工布隔離體連接,這樣既不影響鋸槽繼續(xù)向前鋸進(jìn),又節(jié)省了類似抓斗起拔接頭管的輔助時間,而且減少了墻體接頭,從而保證了墻體的連續(xù)性,提高了施工工效。

        現(xiàn)澆塑性混凝土按試驗配合比拌合,澆筑時按要求檢測混凝土的坍落度、擴散度(坍落度為18~24 cm擴散度35~40 cm),同時做抗壓、抗?jié)B及彈模試塊,填寫泥漿下塑性混凝土澆筑記錄表。

        3.3 墻體質(zhì)量

        鋸槽機施工成墻過程中,按設(shè)計要求定量對現(xiàn)澆塑性混凝土取樣做試件,進(jìn)行了抗壓、抗?jié)B及彈模試驗,本次防滲墻施工共進(jìn)行了95組抗壓、16組抗?jié)B和3組彈模試驗,其試驗數(shù)據(jù)如表1。

        表1 墻體質(zhì)量試驗數(shù)據(jù)表

        統(tǒng)計分析結(jié)論:平均抗壓強度2.63 MPa,離差系數(shù)0.12,強度保證率97.7%。

        該段防滲墻施工完畢后,進(jìn)行了墻體開挖檢查,下圖即為鋸槽機施工成墻的墻體開挖照片,可以看出,鋸槽機成墻墻體均勻平整,連續(xù)性良好。

        3.4 工效分析

        該段鋸槽機施工成墻在第二標(biāo)段分段施工中是最早完工的,根據(jù)其施工原始記錄做簡要的工效分析,如表2所示。

        表2 工效分析表

        在本堤段的施工中,鋸槽機發(fā)揮了在粉細(xì)砂、砂壤土中的最大效率,在保證墻體質(zhì)量的前提下,圓滿地完成了該段25 cm和30 cm厚塑性混凝土防滲墻的施工,并積累了在堤防上施工防滲墻的寶貴經(jīng)驗。

        4 結(jié)語

        在本工程防滲墻施工中,鋸槽機成墻工藝相對來說是非常成功的,但只能說在顆粒較小、松散或是硬度低的地層中,鋸槽機能發(fā)揮其最大效率。在施工期間,地層中曾出現(xiàn)部分塊石,使鋸槽機的施工速度減慢,工效降低。不同的施工工藝是根據(jù)不同的地層及施工要求而產(chǎn)生的,鋸槽機也不是無所不能的。根據(jù)我們對本堤段施工過程的總結(jié),有以下幾點體會:

        1)在防滲墻施工前,應(yīng)組織人員認(rèn)真編寫生產(chǎn)性試驗方案,并選取具有代表性的堤段進(jìn)行生產(chǎn)性試驗,從而依據(jù)本工程特點確定適宜的施工技術(shù)參數(shù),為順利完成后續(xù)墻體施工創(chuàng)造了良好的先決條件。

        2)在該堤段鋸槽機施工過程中,因堤身地質(zhì)條件差,加之連續(xù)雨天,堤頂出現(xiàn)了裂縫,對此項目部組織人力進(jìn)行堵漏處理,同時采用縮短槽段長度及時澆筑的方法控制裂縫發(fā)生及發(fā)展,這對鋸槽法來說難度不大,只要調(diào)整土工布隔離體的下設(shè)位置,槽段的長度即可確定。

        3)當(dāng)?shù)貙又泻猩倭繅K石時,鋸槽機無法正常工作,必須調(diào)整油缸推進(jìn)速度放慢卷揚,使刀排能將塊石順利剝離,而后通過反循環(huán)系統(tǒng)將塊石排出槽孔。這也體現(xiàn)了鋸槽機的局限性,還需不斷改造機具性能,以滿足更高的施工要求和更廣的適用范圍。

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