趙勝珠,劉景濤,黃繼峰
(山東臨沂水利工程總公司,山東 臨沂 276006)
銑削深層攪拌技術是2003年由德國寶峨公司結合液壓銑槽機和深層攪拌技術而進行創新的巖土工程施工新技術,是通過對施工現場原位土體與水泥漿及添加劑等進行攪拌,形成地下水泥土連續墻,可以用于防滲墻、擋土墻、地基加固等工程。
雙輪銑成墻厚度一般都會在招標圖紙和招標文件中有明確的說明,但是也有個別圖紙采用模糊標注,用墻厚不小于多少米來表示,因此在施工中必須對模糊概念進行澄清,明確具體尺寸。
投標中要多咨詢相關設備廠家和施工單位,落實好是否有設計要求的相關設備尺寸,確保成墻厚度滿足設計要求,另外也避免超出設計要求而造成施工方的損失。以黃水東調應急工程東營段雙輪銑防滲墻為例:設計圖紙要求成墻厚度不小于0.6 m,成墻深度平均21.0 m,水泥摻入量20%;實際施工中,由于目前雙輪銑最小成墻寬度為0.65 m,有效長度2.6 m,因此每副雙輪銑要比設計寬0.05 m;依此計算水泥設計用量和實際用量。經計算,設計每副水泥用量11.204 t,實際每副水泥用量為12.138 t。
每副水泥在不計算損耗的情況下,實際用量要比設計用量多0.934 t,黃水東調應急工程東營段全長24.69 km,按無間斷理論連續施工,實際需要多用水泥量為8 870.198 t。該部分的額外費用若經過事前調查的話,可以均攤到投標單價之中,避免造成施工單位的損失。
制漿系統一般有二級攪拌或三級攪拌,主要是保證水泥能充分溶解,形成漿液,確保輸送設備運行流暢,降低管路堵塞的風險。該過程主要控制要點為漿液比重的控制,雙輪銑防滲墻水泥摻入量一般小于20%,黃水東調應急工程東營段經過現場實驗墻確定水泥摻加量為20%,水灰比初定為1∶1,經過實際施工檢驗,水灰比過大影響現場置換出水泥土的黏稠度,水泥土沒有流動性全部堆放于現場工作面上,影響整個工程的外觀形象,而且水泥土凝固后需要耗費大量機械進行清理。
經過現場微調后,改用1.2∶1的水灰比,現場置換的水泥土呈現輕微流動性,既不全部堆存于工作面,又不會對外部坡面造成沖刷,因此在制漿過程中要結合實際施工情況,隨時檢查后臺的電腦自動稱重和計量裝置,精確控制水泥漿液水灰比,確保水泥摻加符合設計和試驗標準;在施工現場要定時用比重計或其它檢測手法量測控制漿液的質量,在保證水泥摻入量滿足的條件下,根據實際地質條件調整水灰比。
制氣系統主要由空氣壓縮機和供氣管路組成;適當的氣壓可以減少銑頭在銑削過程中與土體的接觸,降低銑輪的磨損,提高銑削的速度,而且可以對土體產生沖擊作用,能有效的打散土塊,保證水泥漿液與土壤有效結合,保證成墻質量;氣壓過低容易形成真空負壓,孔壁坍陷,造成墻體空隙;氣壓過高會在泥漿中形成氣泡,隨導桿的運動而上升至地面,在地表附近形成爆裂,即對原狀土體造成擾動,又會帶走大量泥漿,即造成浪費又降低了土體的密實性和成墻質量。施工中要隨時觀察氣壓表的變化,及時調整閥門,根據土層密實度和銑削速度適當調整供氣壓力。
墻體的均勻度和連續性是地下連續墻施工最關鍵的一道工序,在液壓雙輪銑槽機掘進、注漿、供氣、銑、削和攪拌的過程中,兩個銑輪相對相向旋轉,銑削地層;銑削下沉時通過圓形導桿施加向下的推進力掘進切削,在此過程中,通過供氣、注漿系統同時向槽內分別注入高壓氣體、水泥漿液,其注漿量為總注漿量的50%~60%,直至要求的設計深度;此后,兩個銑輪作相反方向相向旋轉,通過導桿向上慢慢提起銑輪,并通過供氣、注漿管路系統再向槽內分別注入氣體和水泥漿液,其注漿量為總注漿量的40%~50%,并與槽內的基土相混合,從而形成由基土、水泥漿、水等形成的混合物。在施工時嚴格控制墻(樁)位并做出標識,確保搭接符合設計和試驗要求,以達到墻體整體連續,確保墻體平面的平整(順)度。
成墻質量的關鍵點在于輸漿量和銑削時間,黃水東調應急工程東營段采用SC-50液壓銑削攪拌鉆機,配備MLF-1型深層攪拌樁監測儀,實時監測輸漿量,根據攪拌時間,到底漿量,提升漿量等多方面控制施工質量。下沉時銑削速度慢,需要控制輸漿速度,避免水泥漿順導桿冒出產生浪費,提升時土體已經被擾動,需要加大輸漿量,確保土壤和水泥漿有效結合,從而保證成墻質量。
雙輪銑地下連續墻會根據水泥的摻入量從原狀土體中置換出等量的水泥土,該部分水泥土如果沒有其他的后續應用將會成為棄土,水泥中的Ca、Si、Al等化學成分會對周圍土壤、水源、植被等產生腐蝕作用,破壞周圍環境的平衡;在施工過程中由于有氣體的輸入,容易使水泥漿產生飛濺,對周圍的環境特別是植被形成覆蓋,影響環境的代謝作用。