一种陡坡填石场地垂直防渗墙施工方法

技术领域

本发明属于防渗墙施工领域，尤其是涉及一种陡坡填石场地垂直防渗墙施工方法。

背景技术

垂直阻隔技术是通过构筑地下阻隔墙体，控制并隔离被污染的土壤和地下水，切断墙内外水体水力联系，制约地下水横向迁移的技术。垂直防渗墙除了具备良好的完整性、耐侵蚀性、持久性，以及低渗透性(一般为渗透系数≤1.0×10-7cm/s)；根据垂直阻隔墙的建筑材料和施工方式的不同，垂直阻隔包括泥浆墙、灌浆墙、板桩墙、原位土壤搅拌桩墙、土工膜墙等类型。

但在陡坡填石场地，受地形、地质条件的影响，施工机械设备和工艺的适用性发生改变。如较为倾斜的地形地貌，导致大型机械设备无法施工，小型机械设备的施工能力和可靠处理深度无法满足设计要求；浅部的杂填土和山皮土因砂砾碎石较多导致的塌孔和浆液渗漏问题，致使难以成槽等等。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种陡坡填石场地垂直防渗墙施工方法，通过浅部旋喷、下部灌浆的组合工艺，实现了复杂地质条件下的防渗墙建设，既规避了搅拌桩在该类场地不适用的问题，也避免了成槽过程中因塌孔、浆液漏失等导致的成槽困难等问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种陡坡填石场地垂直防渗墙施工方法，包括以下步骤：

S1、地质考察；根据不同地质环境设定不同的施工工艺；

S2、修建平台；建造楔形作业平台；

S3、修建道路，根据地形及防渗墙建设位置修建施工道路；

S4、高压旋喷桩施工；

S5、帷幕灌浆；

S6、灌浆终止。

进一步的，步骤S3中，建设施工道路具体还包括以下步骤：

S31、根据防渗墙的轴线挖设导槽，建设导墙；保证施工道路和导墙的倾斜角度不超过60°；

S32、导墙两侧提前预埋与楔形作业平台连接的螺母，后续使用中，楔形作业平台就位后，使用螺栓与导墙相连，确保设备处于水平施工状态；

S33、根据施工轴线长度，每隔一段距离在导墙外侧设置一平台，作为施工后台及材料堆场；间隔距离不超过100m为宜；

S34、机械设备就位，开始施工。

进一步的，步骤S4中，高压旋喷具体包括以下的步骤：

S41、高压旋喷钻机设备就位；使用液压步履装置使高压喷射灌浆台车的井口装置对准孔口，然后升降液压支腿调平，并进行试喷检查，各管路及机械正常，各参数均达到要求后方可下入喷杆；

S42、制备浆液；

S43、旋喷钻进至孔底；钻进过程中，按设计掺入量的10％～30％进喷浆钻进，遇到填石无法进尺到位时，采用岩心钻或潜孔锤引孔；

S44、喷射提升；孔底静喷30s以查验各参数及设备状态，确认各项正常后开始边提升边喷浆，旋转速度和提升速度满足规范和设计要求；

S45、补浆；待钻头提升至设计顶标高时，保持供浆直至钻头抬升至地表。

进一步的，步骤S5中，帷幕灌浆具体包括以下步骤：

S51、灌浆孔钻孔；帷幕灌浆采用岩心钻成孔，使用柱塞泵通过注浆导管低压灌浆；

S52、灌浆孔平面布设；在旋喷桩上开孔，同样两排布置，孔径75mm，孔间距1000mm，以旋喷桩中心轴线为对称轴，分于两侧。帷幕灌浆孔的开孔孔位与设计位置的偏差不得大于10cm；进行钻孔作业时，所有钻孔应统一编号，并注明各孔的施工次序；

S53、岩心钻钻机安装应平整稳固，钻孔遇有洞穴、塌孔或掉块难以钻进时，宜先进行灌浆处理后再钻孔；如发现集中漏水或涌水，则查明情况分析原因，采取措施后再行钻进；

S54、灌浆孔孔底应深入中风化岩层不少于1.0m。

进一步的，帷幕灌浆施工过程中，灌浆过程中发生浆液漏失严重的情况，通过注浆孔注入粘土浆，而后再行灌入水泥浆。

进一步的，帷幕灌浆施工过程中，

a、帷幕灌浆按分序加密的原则进行，由两排孔组成的帷幕，应先灌注下游排孔，然后灌注上游排孔，每排可分为二序或三序；

b、帷幕灌浆的水泥浆与基岩接触段必须先行单独灌注并待凝24h后，再进行下一段的钻灌作业；接触段在岩石中的长度不得大于2.0m；

c、帷幕灌浆先导孔采用自上而下分段钻孔、分段五点法压水、分段灌浆的方式进行；

d、灌浆孔的基岩段长小于6m时，可采用全孔一次灌浆法；基岩段长大于6m时，选用自上而下分段灌浆法、自下而上分段灌浆法、综合灌浆法或孔口封闭灌浆法；

e、帷幕灌浆段长采用5～6m，特殊情况下可适当缩减或加长，但不得大于10m。

f、采用自上而下分段灌浆法时，灌浆塞塞在已灌段段底以上0.5m处，以防漏灌；孔口无涌水的孔段，灌浆结束后可不待凝；

断层、破碎带等复杂地区则应待凝，待凝时间应根据地质条件确定。

进一步的，步骤S6中，灌浆的终止条件：

采用自上而下分段灌浆时，灌浆段在最大设计压力下，当注入率不大于1L/min时，继续灌注60min，可结束灌浆；

采用自下而上分段灌浆时，灌浆段在最大设计压力下，当注入率不大于1L/min时，继续灌注30min，可结束灌浆；

采用孔口封闭法分段灌浆时，灌浆段在最大设计压力下，当注入率不大于1L/min时，继续灌注60～90min；当灌浆段在最大设计压力下，注入率不大于1L/min，继续灌注30min，可结束灌浆。

相对于现有技术，本发明所述的一种陡坡填石场地垂直防渗墙施工方法具有以下优势：

(1)本发明所述的一种陡坡填石场地垂直防渗墙施工方法，采用小型化机械设备，实现了陡坡场地的垂直防渗墙施工，规避了液压抓斗等大型成槽机及吊车等辅助设备的投入，降低了设备对工作环境的要求。

(2)本发明所述的一种陡坡填石场地垂直防渗墙施工方法，通过浅部旋喷、下部灌浆的组合工艺，实现了复杂地质(浅部山皮土、中部填石、下部风化岩层)条件下的防渗墙建设，既规避了搅拌桩在该类场地不适用的问题，也避免了成槽过程中因塌孔、浆液漏失等导致的成槽困难等问题。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的一种陡坡填石场地垂直防渗墙施工方法所应用的该地地质条件的示意图；

图2为本发明实施例所述的一种陡坡填石场地垂直防渗墙施工方法中建造楔形平台的示意图；

图3为本发明实施例所述的一种陡坡填石场地垂直防渗墙施工方法中旋喷桩的布局示意图；

图4为本发明实施例所述的一种陡坡填石场地垂直防渗墙施工方法中灌浆工艺示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

一种陡坡填石场地垂直防渗墙施工方法，包括以下步骤：

S1、地质考察；根据不同地质环境设定不同的施工工艺；如图1所示，

该类型场地地质条件可以概括为：浅部杂填土、山皮土，中部尾矿砂、尾矿泥和砂砾石等，下部为强风化岩层、中风化岩层和微风化岩；

其中浅部杂填土，成为较为复杂，一般由粘性土、碎石和砂土组成，硬质物含量不同；且随着山坡地形呈现不均匀厚度分布；

尾矿砂包括尾矿细砂和尾矿粉砂，中间夹杂尾矿泥，可达到密实状态；尾矿泥一般呈现软～流塑状态。该两种类型地质容易在成槽成孔过程中产生塌孔；风化岩层，岩体成分、结构、强度等情况不一。

S2、修建平台；建造楔形作业平台，用楔形作业平台更方便，且成本更低，如图2所示。

S3、修建道路，根据地形及防渗墙建设位置修建施工道路；

建设施工道路具体还包括以下步骤：

S31、根据防渗墙的轴线挖设导槽，建设导墙；保证施工道路和导墙的倾斜角度不超过60°，且导墙在建设过程中，应保证在一段长度范围内采用同种倾斜角度，为后续设置楔形作业平台提供便利；

S32、导墙两侧提前预埋与楔形作业平台连接的螺母，后续使用中，楔形作业平台就位后，使用螺栓与导墙相连，确保设备处于水平施工状态；

S33、根据施工轴线长度，每隔一段距离在导墙外侧设置一平台，作为施工后台及材料堆场；间隔距离不超过100m为宜；

S34、机械设备就位，开始施工；根据机械尺寸及中心，设备长度方向与导槽轴线同轴布置机械设备，设备宽度方向横跨在导墙上(与大型设备位于导槽侧向不同)。经对位、调平后开始施工。

本申请施工工艺的重点：旋喷和灌浆的工艺的结合；

S4、高压旋喷桩施工；其中，

1)高喷旋喷桩使用双重管或三重管高压旋喷桩；

2)旋喷桩的布设；旋喷桩直径850mm，双排布置，桩间咬合250mm；如图3所示；

3)常规旋喷桩使用的材料为水泥，考虑到填石场地的特殊性，需要提升浆液的润滑性、粘结密封性、黏稠度以及胶凝性，故在浆液中增加优质纳基膨润土，具体掺入量根据试验确定，一般以20％～30％为宜；

4)作为其中一个施工的实施例，旋喷桩的施工工艺参数可参考下列数值；

S31、间距布置；

S32、高喷旋喷桩使用双重管或三重管高压旋喷桩；

S33、高压旋喷灌浆施工参数：

压力(MPa)0.7～0.9；

流量(m3/min)0.8～1.0；

气嘴数量(个)2；

环状间隙(mm)1.0～1.5；

压力(MPa)20～45；

流量(L/min)80～120；

密度(g/cm3)1.4～1.6；

浆嘴个数(个)2；

浆嘴直径(mm)1.8～3.2；

孔口回浆密度(g/cm3)不小于1.3；

提升速度(m/min)碎石层/砂砾石层0.12～0.25；

旋转速度(r/min)20

优选的，步骤S4中，高压旋喷具体主要的工艺流程包括以下的步骤：

S41、高压旋喷钻机设备就位；使用液压步履装置使高压喷射灌浆台车的井口装置对准孔口，然后升降液压支腿调平，并进行试喷检查，各管路及机械正常，各参数均达到要求后方可下入喷杆；

S42、制备浆液；

S43、旋喷钻进至孔底；钻进过程中，按设计掺入量的10％～30％进喷浆钻进，遇到填石无法进尺到位时，采用岩心钻或潜孔锤引孔；

S44、喷射提升；孔底静喷30s以查验各参数及设备状态，确认各项正常后开始边提升边喷浆，旋转速度和提升速度满足规范和设计要求；

S45、补浆；待钻头提升至设计顶标高时，保持供浆直至钻头抬升至地表。

高压旋喷结束后进行帷幕灌浆；

S5、帷幕灌浆；如图4所示，

优选的，步骤S5中，帷幕灌浆具体包括以下步骤：

S51、灌浆孔钻孔；帷幕灌浆采用岩心钻成孔，使用柱塞泵通过注浆导管低压灌浆；

S52、灌浆孔平面布设；在旋喷桩上开孔，同样两排布置，孔径75mm，孔间距1000mm，以旋喷桩中心轴线为对称轴，分于两侧。帷幕灌浆孔的开孔孔位与设计位置的偏差不得大于10cm；进行钻孔作业时，所有钻孔应统一编号，并注明各孔的施工次序；

S53、岩心钻钻机安装应平整稳固，钻孔遇有洞穴、塌孔或掉块难以钻进时，宜先进行灌浆处理后再钻孔；如发现集中漏水或涌水，则查明情况分析原因，采取措施后再行钻进；

S54、灌浆孔孔底应深入中风化岩层不少于1.0m。

需要注意的是，因地质条件原因，帷幕灌浆施工过程中，灌浆过程中发生浆液漏失严重的情况，可以通过注浆孔注入粘土浆，而后再行灌入水泥浆。

灌浆施工还需要满足以下技术要点：

a、帷幕灌浆按分序加密的原则进行，由两排孔组成的帷幕，应先灌注下游排孔，然后灌注上游排孔，每排可分为二序或三序；

b、帷幕灌浆的水泥浆与基岩接触段必须先行单独灌注并待凝24h后，再进行下一段的钻灌作业；接触段在岩石中的长度不得大于2.0m；

c、帷幕灌浆先导孔采用自上而下分段钻孔、分段五点法压水、分段灌浆的方式进行；

d、灌浆孔的基岩段长小于6m时，可采用全孔一次灌浆法；基岩段长大于6m时，选用自上而下分段灌浆法、自下而上分段灌浆法、综合灌浆法或孔口封闭灌浆法；

e、帷幕灌浆段长采用5～6m，特殊情况下可适当缩减或加长，但不得大于10m。

f、采用自上而下分段灌浆法时，灌浆塞塞在已灌段段底以上0.5m处，以防漏灌；孔口无涌水的孔段，灌浆结束后可不待凝；但在断层、破碎带等复杂地区则应待凝，待凝时间应根据地质条件确定。

灌浆终止的条件：达到下述的条件，则进入到步骤S6、灌浆终止；

具体包括以下终止条件：

采用自上而下分段灌浆时，灌浆段在最大设计压力下，当注入率不大于1L/min时，继续灌注60min，可结束灌浆；

采用自下而上分段灌浆时，灌浆段在最大设计压力下，当注入率不大于1L/min时，继续灌注30min，可结束灌浆；

采用孔口封闭法分段灌浆时，灌浆段在最大设计压力下，当注入率不大于1L/min时，继续灌注60～90min；当灌浆段在最大设计压力下，注入率不大于1L/min，继续灌注30min，可结束灌浆。

最后，本施工方法中通过浅部旋喷、下部灌浆的组合工艺，实现了复杂地质条件下的防渗墙建设，既规避了搅拌桩在该类场地不适用的问题，也避免了成槽过程中因塌孔、浆液漏失等导致的成槽困难等问题。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。