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水泥地皮下截水帷幕静压成型道理和工艺
公布工夫:2012-11-18 21:04:11

 

水泥地皮下截水帷幕静压成型道理和工艺
 
寇海磊1,欧阳甘雨2,殷作鹏3
1. 青岛理工大学,山东青岛 266033,23 青岛静力工程有限公司,山东青岛 266071)
 
[择要] 经由过程对发明专利《水泥地皮下截水帷幕静压式成型装配及要领》(专利号200910230169.5)的成型道理和工艺的进一步研讨,对照了其取水泥土桩的优缺点,得出了水泥地皮下截水帷幕实际盘算公式,为其应用于工程理论供应理论依据。
[关键词]水泥土;地下截火帷幕;静压;事情道理;工艺;
[永利网站]TU473.1              [文献标识码]        [文章编号]
 
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Kou hailei1, Ouyangganlin2
(1.Qingdao Technological University,Qingdao 266033,2.Qingdaojingli Engineering Co.Lit,Qingdao 266071)
 
Abstract:Through the further research of the molding principle and technology of the invent patent《The jacked molding device and method of cement-soil underground restraing water tent》(Patent number200910230169.5),we compare the advantages and disadvantages with the cement-soil pile and propose the computational formula of cement-soil underground restrainting water tent in theory.It supplies the theory sustain to the practise applition .
Keywords:cement-soil;underground restraintng water tent;jacked;operation principle; technology;

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水泥地皮下截水帷幕是正在发明专利《水泥地皮下截水帷幕静压式成型装配及要领》(专利号200910230169.5)基础上,借助于静压式成型装配而构成的用于基坑防渗截火的正在流动容器内因地制宜搅拌成型的截火帷幕。水泥地皮下截水帷幕静压成型道理,要害为一种地下截火帷幕静压成型装配。如图1所示。
本装配应用静力桩机将其压入土层历程,响应的岩土量被挤入成型装配内腔,安装正在成型装配内的搅拌器,伴同成型装配的压入而迁移转变。搅拌轴下部一小段间隔设有螺旋叶片,该螺旋叶片带有钻进和运送功用,重要是辅佐成型装配的压入及将进入成型装配内土敏捷往上部运送;搅拌轴上部为强度很下的一字形叶片,那局部的
主要功能是将进入成型装配内的土块打坏并强制性搅拌使差别性子岩土拌合匀称。凭据岩土的性子,预先设想搅拌工夫、放射量,待成型装配内腔岩土被搅拌(打坏)成巨细匀称的颗粒后,搅拌轴最先反转并放射浆液或干粉,桩机夹持成型装配同时迟缓提拔成型装配底端暴露空中直至离开另外一成型装配导向体,—单位段幕体形成。因为成型装配的容积率是定量的,进入内腔的土量和设想水泥掺入量也是相对定量的,则定量的固化剂取定量的土颗粒正在定量的容积内有用拌和(简称为三定),似乎肯定配比的石子、砂、水泥、火正在混凝土搅拌筒内停止搅拌一样,根基不受周围环境的影响,固化剂取土颗粒凝聚后所构成的凝结体一定是相符预设水泥土配比、体形匀称和轮郭尺寸同等、强度幻想的一种幕体状凝结体(简称为一体)。
图1地下截火帷幕静压成型装配
 
正在基坑防渗截火方面,现在用得最广泛的要领是水泥土搅拌桩(简称水泥土桩)。取水泥土搅拌桩比拟,静压式水泥地皮下截水帷幕具有以下长处:                                       
1.环保效应好。主机为静力桩机,搅拌器为液压马达,无振动、无排放、无污染,所有搅拌、放射、混淆包罗混凝土的振动成形等一系列事情均正在土层深处的成型装配内完成,不影响周围环境,也不被核心身分所影响。
2.止水帷幕质量牢靠。岩土性子转变万千,地层埋藏、水文地质条件的复杂性和不均匀性,每每形成勘探数据的离散性大,或桩体设想变强度时,和还没有被探明的朴陋、阴沟、通道等,那对其他情势的止水帷幕桩成桩质量会有很大影响,但相对本成型手艺,进入成型装配内的土犹如将定量的砂石水泥放进混凝土搅拌机的搅拌桶内一样,搅拌固化历程根基不受情况滋扰而搅拌异常匀称,整体性好,处理了水泥土桩质量的离散性题目。单位段帷幕之间联合里靠机器导向体自行掌握,影响成型质量的人为因素被扫除,逢含水量大、有朴陋的土层可接纳增加速凝剂,放射干粉,轻微停止后再拔起等要领,对止水帷幕成型质量仍有保障。特别是压入成型装配的终究压力、深度一览无余。
3.运用局限普遍。只要能压预制桩(包孕预应力管桩)的岩土地基,都可以接纳本手艺和工艺。
4.施工工艺轻易简便。现有水泥土桩,都是单桩离别成型,桩取桩的联合面是靠桩体重叠一部分去到达密封性,这工法有以下几个不利因素:(1)施工机器果挪动频仍而定位啰嗦,逢岩土目标差别较大时成桩才能下落显着,不容易处置惩罚;(2)岩土性子、水文地质的转变影响放射固化柱体直径的匀称性而减低咬合密闭性,要求工程技术人员仆从随时处置惩罚;(3)设想变掺量的放射或冒浆处置惩罚,要求操纵职员凭履历正确判定对照难题。水泥地皮下截水帷幕静压成型装配,要求施工时两个装配组合事情,幕体轴线长度为1.2m,单位段幕体取单位段幕体之间联合里的密闭性由机器自行掌握构成严密咬合,不需要操纵职员太多履历,操纵简朴快速。
5.收缩施工周期。永利网站
(1)静力桩机压入速度比深层搅拌机器及旋喷机器进尺快很多,其实不需复搅复喷,“三定一体”一次成型;一致工程地质前提其成型速度为:搅拌桩的1.3倍;旋喷桩的16倍。
(2)止水帷幕的有用宽度沿轴线偏向为0.6m,搅拌桩一样平常成型直径0.5m阁下,但有用宽度一样平常为0.35m,其他为堆叠局部,旋喷桩成桩直径较大,但有用宽度一样平常为直径的80%,且需先钻孔后置放射管,放射搅拌工夫比别的桩型相对少;
(3)静力桩机驾驶室内设有全方位水平仪,调仄对中快速轻易正确,操纵职员劳动强度低,而搅拌机毎挪动一次皆要定位校中,对照耗时,操纵职员劳动强度下。
2 静压水泥地皮下截水帷幕无隙对接成型“三定一体”工法
2.1“三定一体”工法 道理
本工法是应用齐液压静力压桩机伟大的夹持力构成的既可压又可拔的功用,接纳了全新观点的组合式幕段成型装配,让水泥土正在一个预先设定外形体积的容器中搅拌混淆成形。然后每次只拔出前进方向前面的一只成型装配,将留在土中另外一只成型装配作为基准导向,顺次轮回压拔而构成联合里严密衔接的地下水土壤止水帷幕。
2.2“三定一体”工法详细实行工艺                                                                                1)由两个以上同型号的成型装配组合实行,是靠成型装配取成型装配外缘凸凹形导向体停止导向和咬合,机器性掌握单位段幕体之间联合里的严密咬合;
2)运用齐液压静力桩机夹持压入预定土层,正在压入历程中响应的岩土量被挤入成型装配内腔,安装正在成型装配内的搅拌器,伴同成型装配的压入而迁移转变,将进入成型装配内的土块打坏并强制性搅拌使差别性子岩土拌合匀称。
(3)凭据岩土的性子,预先设想搅拌工夫、放射量,正在流动容积的成型装配内,将土体搅拌成匀称的颗粒后,正在不受周围环境的影响条件下,固化剂取土颗粒凝聚后构成相符预设水泥土配比、体形匀称和轮郭尺寸同等、强度幻想的矩形状。
4)实现无污染,无乐音,无泥浆排放,保护环境。
5)经济实用,比水泥土桩组合强度进步较大,止水帷幕整体性好、质量无离散性,节约工期,勤俭大量水泥(或其他固化剂),一致有用防水行渗面积固化体积比率:为搅拌桩的1/2.8;旋喷桩的1/5;一致有用防水行渗面积水泥耗量比:为搅拌桩的1/2.7;旋喷桩的1/11,一致地质条件下桩体进尺比:为搅拌桩的1.3倍,旋喷桩的16倍。
2.3“三定一体”工法 成型工艺
作为防水行渗功用的水泥地皮下截水帷幕静压装配端部无活瓣,主要原料为本土及少许水泥浆(或干粉),属于因地制宜的非挤密型水泥土墙。成型装配随差别工程对防水行渗及挡土要求的差别能够有多种矩形截面。图2截面为600mmx200mm。澳门永利官方网站
图2水泥地皮下截水帷幕凝结状图15856D.com
1)单壁式幕体施工工艺是运用最多的情势,果幕体较薄,重要用于截水止渗,关于挡土应合营刚性支护运用。
2)丁字形、门形止水帷幕施工工艺能够大大加强截面的抗直才能,顺应于基坑开挖较深的状况,便可防水行渗又有挡土成效,并可削减所需支持。
3)轿形止水帷幕施工工艺 将单壁式和门型幕体组合而构成截面为轿形的地下止水帷幕,大大增添截面抗直机能,并可使帷幕构造的自主稳定性明显进步,经济性好,如将成型装配端进入坑底恰当深度,挡土、截水、抗渗功用稀奇强,可用于大型修建的深基坑。
4)重力式止水帷幕施工工艺是以本土为重要质料的非挤密性水泥土单壁式并列两排以上组合构成厚度≮1.0m的重力式地下止水帷幕。这类止水帷幕自己因为成型装配端进入持力层,具有很大自主稳定性,若是压入骨料,用于开挖深度不大于7m的基坑的挡土和抗渗经济实惠。别的用于条形地基的加固,也异常经济快速,平安。
5)作为矩形复合桩。运用单个成型装配可间接作为矩形复合桩运用正在建筑物桩基中,取上部有特定外形要求的构造有用链接。按桩基施工工艺、桩基技术规范施工。
3 水泥地皮下截水帷幕的设想和整体质量掌握
3.1水泥地皮下截水帷幕设想原则
水泥土止水帷幕的中荷载应包孕止水帷幕顶荷载、止水帷幕自重、止水帷幕后土里超载、坑中止水帷幕高度的自动土压力、水压力、坑底以下被动土压力,不思索地动荷载,荷载肯定后厚度达1m以上可参照重力式挡土墙停止盘算,小于1m可按板面盘算,并应验算抗渗机能:即先凭据止水帷幕所处前提制定截面尺寸(指止水帷幕高度、宽度、插入坑底深度等),然后对止水帷幕停止抗推翻、抗滑移、稳定性验算,关于基坑,还要做地基承载力验算,基坑抗底部隆起、整体稳定性、抗渗性(抗管涌)的盘算。止水帷幕厚度小于800mm,应合营支护桩或正在水泥土桩幕体中压入骨架,也可采用抗弯性好、自主稳定性下的丁字形、门形、轿形等幕体形式作为一样平常挡土墙运用,因为水泥土幕体止渗感化好,止水帷幕前后土的抗剪强度目标C,φ值宜接纳不凝结不排水(UU)剪切实行求得,关于硬土求得的φ值能够很小,可凭据区域履历恰当进步。正在较深软土中,应注重墙跐地基发生过大的塑性变形致使幕体变形过大或失稳。
3.2地下截火帷幕作为抗渗截水功用时其设想参数的挑选
水泥地皮下截水帷幕重要用于基坑防渗截火方面时,截火帷幕的厚度应知足基坑防渗要求,截火帷幕的渗出系数宜小于1.0*10-6cm/s。
落底式竖向截火帷幕应插入下卧不透水层,其插入深度可按下式盘算:
式中,为帷幕插入不透水层的深度;为感化水头;为帷幕厚度。
正在抗渗方面,要求幕体单元面积最大渗水量小于单元面积允许渗水量,即
式中,为幕体单元面积最大渗水量,cm3/s,可按下式肯定:
式中,为水泥土渗出系数,可经由过程实验肯定;为水力坡降,,永利网站
个中为基坑表里水位差,为幕体厚度; 为单元换算面积(按lmхlm的单元面积换算);为肯定根据工程设计的排水才能所肯定的单元面积允许渗水量,cm3/s;由此可得水泥土墙的厚度盘算公式为:澳门永利娱乐
当地下含水层渗透性较强,厚度较大时,可采用吊挂式竖向截火取坑内井点降水相结合或接纳吊挂式竖向截火取程度封底相结合的计划。
当上部为不透水层,坑底下某深度处有承压水层时,基坑底抗渗流稳定性可按下式盘算:
式中,为透水层以上土饱和重度(g/cm3),为透水层顶面距基坑底面的深度(m),为含水层水压力(kPa)。
当基坑表里存在水头差时,粉土和砂土应停止抗渗稳定性验算,渗出的水力梯度不应凌驾临界水力梯度。
当基坑底为隔水层且层底感化有承压水时,应停止坑底突涌验算,需要时可接纳程度封底隔渗或钻孔减压步伐包管坑底土层稳固。
3.3水泥浆或干粉量掺入量的设定
水泥浆或干粉量的掺入量若干间接影响地下截火帷幕整体质量。干粉量按成型装配内土体积比盘算,一样平常水泥干粉为50kg/m3被加固土体,水泥浆为0.4~0.5水灰比浆液110kg/m3被加固土体,详细借应凭据现场岩土性子、地下工程水文地质并经掺入量实验肯定。
4静压地下幕段的压力掌握及静力桩机选型
1)成型装配的压入施工可参照静压预制混凝土桩施工停止设想盘算,压入成型装配时总阻力为土层极限侧阻力+土层极限端阻力+导向体摩擦力―桩机沉台自重,总阻力Qu可按下式盘算:Qu= Qs+Qp =u∑qsiLi +qpAp + μap -pg       
式中: Qu——单个成型装配竖向极限总阻力特征值,KN;
       Ap——成型装配端面积,m2
       Qp——极限端阻力尺度值,KPa;
qs——极限侧阻力特征值,KPa
       qsi——成型装配周第i 层土的极限侧阻力特征值,KPa;
       u——成型装配身周长,m;
       Li——成型装配周第i 层土厚度,m;
μ——导向体摩阻力值,KPa
       ap——导向面子积,m2
pg——桩机沉台自重,Kpa
值得阐明的是,成型装配压入时,因为快速剪切土体,重要阻力表现正在端土,将侧阻力按土层极限值盘算偏偏守旧。施工前必需凭据工程地质材料和工程具体要求,挑选静力压桩机机型,其静力桩机总重应为盘算得出Qu值的1.1倍,对照稳妥。
2)提拔成型装配。成型装配压入预定土层后,因为土体的凝结时效感化,发生静吸附力,霎时抗拔力比压入时明显增高,一样平常可到达压力值的3倍以上,硬粘土中更加凸起。但拔动后即转入动吸附力状况,而动吸附力约为静吸附力的10%阁下,提拔阻力明显低落,因为这个缘由,成型装配的入土深度遭到应战,也就是地下幕段的高度遭到制约。为处理这个困难,我们正在导向体中安装了多组高频振动器,振动器引发的振幅也就是工资的将静吸附状况转为动吸附状况,可有用削减提拔阻力,同时对混凝土或水泥土也起到了非常好的振动密实感化,使幕体更密实,强度明显提高。成型装配正在粘土中入土深度已到达≦50m。值得阐明的是,振动虽对提升成型装配极其有益,但振动过大工夫过长也会引发水泥土的离析征象,正在工夫和振频、振幅方面应接纳可调控设置。
为了使成型装配正在伟大夹持力及压拔力等庞大受力状态下不容易变形,除增添静力桩机夹持钳口取成型装配触压面积中,少边>0.5m的成型装配内设纲支持板,高低板间距取静力桩机压桩缸一个路程恰好符合,包管每次夹持钳口恰好位于支持板处,以加强成型装配钢板的抗变形才能,从而进步桩机的压拔成效。成型装配带振动器支座凸形导向体,带振动器支座振凹形导向体中,设有多组高频振动器,高频振动器目前国内有用振动深度可达50m,接纳激振力达13kN,振频197Hz,振幅为1.2mm的高频振动器,那对压入特别是提拔和水泥土或混凝土的密实度是非常有益的,但要掌握过振形成混凝土离析。因为成型装配导向体是通长设置,则振动器也可凭据需求增减。以是,本成型装配和工法进步了正在用静力桩机压拔功用,使入土深度已到达50m。
5 结论
   (1)经由过程对水泥地皮下截水帷幕静压成型道理和工艺的引见,剖析了取水泥土搅拌桩的不同之处,显现了其优越性。
(2)经由过程对静压水泥地皮下截水帷幕无隙对接成型“三定一体”工法道理的引见进一步阐明“三定一体”工法的优越性,并得出了用于种种工程现实的新型工艺。
(3)给出了静压水泥地皮下截水帷幕设想参数和整体质量掌握尺度,为其工程运用供应理论依据。
(4)静压地下幕段的压力掌握及静力桩机选型关系到地下水土壤截火帷幕成型质量。发起安装高频振动器处理提拔成型装配难题的题目。
参考文献
 [1] 徐芝纶.弹性力学(上册)[M].北京:人民教育出版社, 1982.(XU Zhi-lun. Elasticity (volume one) [M]. Beijing: People Education Press, 1982.)

 

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