发布时间 : 星期二 文章堤防填塘固基压渗吹填施工技术研究更新完毕开始阅读7337fccb7cd184254b3535e0
第40卷第6期
2009年3月
文章编号:1001-4179(2009)06-0025-02
人 民 长 江
Yangtze River
Vol.40,No.6
Mar.,2009
堤防填塘固基压渗吹填施工技术研究
张文辉
(武警水电第六支队,湖北宜昌443133)
摘要:在堤防背水侧进行填塘(洼地)固基、压渗盖重是防止渗流管涌破坏的一项有效措施。它利用水枪、泥浆泵等机械设备汲取江河中的泥沙,由管道水力输送到堤身背水侧沉淤。实践证明:该技术操作简单、造价低、工
效高,还可以起到疏浚河道的作用,具有很大的经挤效益。结合湖北黄冈市蕲春县长江赤东支堤内填塘固基的施工情况,主要介绍水力吹填工作原理、施工流程、质量控制、施工注意事项以及在堤防工程的应用。关 键 词:水力吹填;填塘固基;压渗盖重;施工控制中图分类号:TV871.1 文献标识码:A
填塘压浸的厚度可通过计算确定,一般高出背河堤坡出逸
点1.5m;宽度则难以通过计算简单确定。计算结果可能达到数百米宽,显然难以实现。为此,需要根据经验和历史上出险范围来确定。根据长江堤防出现险情的调查情况,一般填塘压浸的宽度,险工地段按150～200m宽控制;平工堤段按5O～15Om宽控制。根据赤东堤防实际情况,设计范围为50m。因此在赤东堤防背水侧进行填塘固基和压渗盖重具有重要意义。
1 工程概况
湖北黄冈市蕲春县长江赤东支堤内分布着大量的鱼塘,鱼塘土体主要为淤泥和腐殖土。由于鱼塘离堤内脚较近,内平台宽度不够,洪水时大堤散浸、脱坡、渗漏、管涌等险情时有发生,严重影响了大堤的安全稳定,故需对堤内脚50m范围内的鱼塘加以填筑。同时对砂土堤渗漏、管涌严重部位的内平台进行压渗盖重,盖重范围50m。
赤东支堤鱼塘分布于桩号0+000～2+300、2+800～6+308、6+400～7+400、7+500～7+600、7+600～10+000、10+450～10+660、12+500～12+650范围内。填塘工程量88万m3。压渗平台布置于桩号11+072～13+989、16+500～18+750两段范围内。压渗平台总长5.17km,宽度50m,工程量约
358万m。
2.2 水力吹填施工原理
采用高压泵产生压力,通过水枪喷出一股密实的高速水柱,
切割、粉碎土体,使之液化、崩解,形成一定浓度的泥浆,再由立式泥浆泵及输泥管吹送到堆土场。泥浆经过自然沉淀、脱水、固结最终形成土层,可用来填平低洼地或圈堤筑坝。
2 水力吹填工作原理
2.1 填塘固基压渗作用
堤防安危对堤内国民经济的发展和人民生命财产的安全至关重要。我国许多堤防修筑历史悠久,填土混杂,修筑质量差,堤身内存在洞穴以及坟墓、坑道等多种隐患。堤基管涌大都发生于堤基的薄弱环节,如水塘、取土坑、水井及表层土相对较薄的地方。为防止堤身、堤基渗流破坏,应采取防渗加固措施。在堤防背水侧进行填塘(洼地)固基、压渗是防止渗流管涌破坏的一项有效措施。它利用水枪、泥浆泵等机械设备,汲取江河中泥沙,由管道水力输送到堤身背水侧沉淤。它的优点是:①可以避免在压重范围内发生管涌破坏,即使在淤背范围外发生管涌破坏,也加大了管涌距堤脚的距离,可以降低管涌的发展速度和危害程度;②可以填盖取土坑、水塘和洼地等,提高地基抵抗承压水头能力,减少管涌破坏;③在江河汲取的淤泥多为沙性土,渗透系数较大,淤积在堤身背水侧,有利于导渗;④淤背较宽,可有效地加固堤防,提高堤防整体稳定性。
收稿日期:2009-01-15
作者简介:张文辉,男,武警水电第六支队,高级工程师。2.3 水力吹填方式
利用高速、高压水流进行土方开挖、运送和填筑的水力机械化施工方法,通常有水枪挖土(陆上土方开挖)和挖泥船挖泥
(水下土方开挖)两类。水力冲挖机械一般功率较小,多用于水上作业,利用高压水将土层冲成泥浆,然后再将泥浆抽输到作业面,由于其技术和设备都不复杂,很适用于堤防填塘固基和压渗盖重的吹填施工。
用水枪冲挖土方时,要搅拌泥浆并向填筑区输送泥浆。冲挖土壤的方法有自下向上冲刷的逆掌法和自上向下冲刷的顺掌法两种。逆掌法效率高,但工作条件差、排泥较难;顺掌法效率低,相应耗水量大,但排浆容易,工作条件较好。
2.4 吹填机械
(1)水力吹填机械由1台高性能立式泥浆泵、1台高压水泵、输水与输泥导管、高压水枪、输泥管、配电箱和浮体组成。用水力吹填机械水力开挖取土,即用高压水泵从江中取水,通过高压水枪将砂土冲拌成浆液,并用6PNL-15型泥浆泵输送到吹填区。本工程共配备13台套水力吹填机械。
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(2)6PNL-15型泥浆泵的主要性能为:功率22kW,柴油机直联驱动,额定流量250m/h,扬程15m。(3)使用直径400mm的软管作为输泥管,管道穿过大堤铺设至吹填区,输送距离一般200～300m,当超过600m时要采用泥浆泵接力增压。
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填塘区。②根据吹填的要求,输泥管管口设在堤脚处,必要时辅以柔性管将输泥管管口引至吹填区死角进行吹填。为便于泥沙沉淀,退水口设在临时围堰输泥管出水口远端,两区围堰交角地势较低处。污水通过退水口前邻近处临时开挖的排水沟排放。排水沟应通向邻近的江、河、湖、海,并具有一定坡降,以利排泄。当吹填区附近无排水通道时,应开挖排水沟与邻近的水域沟通。③对吹填区平整度要求比较高的区域,应不断变更排泥管出口的位置。排泥管出口之间的距离宜根据土料的颗粒大小控制在20～80m。吹填料沥水后,吹填盖重平整度如不能满足技术要求,则采用推土机将吹填区推平至设计要求。④吹填粗粒土时,应防止少量细粒土在吹填区内聚积成淤泥囊。应尽量从陆域向水域吹填,避免在吹填区内形成洼坑水塘。吹填区的泥面宜高出水面2～3m,以利排水。⑤吹填细粒土时,应设置2个或2个以上的排泥区,轮流交替吹填,必要时还应采取措施加速排水固结。⑥在超软地基上分层吹填时,第1层吹填高度宜高出最高水位0.5～1.0m左右,其后逐层加高,每层厚度控制在1.0m左右,分段间歇施工,分层吹填。
3 水力吹填施工技术
3.1 水力吹填施工方案
根据设计要求,填塘范围为堤内脚50m,具体根据每个独
立的鱼塘和围堰分仓的范围进行。
因施工在枯水期进行,水位低不适于挖泥船水上作业,所以采用大功率泥浆泵加高压水枪冲淤取料、排泥管送料进行吹填施工。吹填施工沿堤轴线方向分段分区、分层进行。
填筑工作开始前,要排干塘水,在内平台范围清淤后回填。采用22kW潜水泵排水清淤和22kW泥浆泵吹填。塘堰填筑采用反铲在土料场挖装、10t自卸车运输进行回填。
3.2 围堰结构方案
围堰分为外埂围堰和分隔围堰两种。围堰要严格按照设计断面修筑,参照碾压式土方工程施工要求进行施工。考虑输浆管铺设和填塘压浸区平整的要求,为便于多次复填,填塘压浸区内每间隔100m修筑隔堤,将填塘压浸区划分为若干个格区,成为长条形。隔堤高度同分期围堰高度齐平,内外边坡1∶2,顶宽2.0m,随着填塘压浸区的升高,围堰分期修筑。(1)采用1台1.2m反铲就地取土修筑吹填区临时围堰,土料不足可使用符合设计要求的挖除的江堤土料或到指定取料场的土料。
(2)围堰断面尺寸。堰塘吹填区只需填至原地面线以上0.5m即可。因此吹填前,只需沿堰塘周边填筑一道1.0m高的围堰,围堰顶宽1.0m,内坡为1∶1,外坡为1∶1.5。
(3)退水口采用开敞溢流式,堰顶宽度为5m,堰体为砂袋修筑堆码而成,退水口两端用双层砂袋裹头,裹护长度4.0m,每一个吹填区设两处,以便轮换使用。
(4)围堰断面形式应为梯形,填筑应从低处开始,分层压实,堰顶高程差应小于15cm。不得边吹填边加高围堰。(5)构筑吹填区围堰时,取土坑不得连续贯通,应隔适当距离留土坎,防止泥浆串流冲刷围堰。
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4 水力吹填施工质量控制
(1)测量定位。按设计图纸尺寸要求进行测量与施工放样,保证吹填范围和边线平顺。
(2)断面尺寸控制。每20m测一横断面,每横断面测点不小于4个,根据断面顶部高程和原地面高程计算高差,预留20～30cm沉降量。
(3)平整度要求。吹填工程细粒土平整度满足0.5～1.2m。粗粒土满足0.8～1.6m。吹填区的平均高程误差控制在0～+0.3m范围内。吹填区宽度≥50m时,宽度允许偏差控制在±1.0m。
5 水力吹填施工注意事项
5.1 做好堰体边坡防护及排水处理
(1)水力吹填时,要做好堰体边坡防护工作。填筑前应在堰体迎浆面铺设彩条布,以防止堰体坍塌,沙土流失;同时要保持场地良好的排水状态,临时排水设施与永久排水设施相结合,应防止排出的水流冲刷附近的田地和建筑物,也不得引起淤积或冲刷问题。
(2)在保证泥浆输送的条件下减少泥浆的含水量,控制泥浆浓度,以减少吹填排水量。沙壤土泥浆含水量应控制在30%～40%,细、中沙含水量控制在40%～50%。
3.3 吹填施工
(1)测量放样。根据招标文件和施工要求,吹填施工前及吹填施工完成后,要对吹填区进行测量记录,并绘制测量成果图。对泥浆泵取土位置的河道进行测量,并采用标杆、浮标、灯标等标志显示,在平直河段每隔50～100m设立一组标志,弯道处则进行加密。
(2)水枪冲挖施工。水枪冲挖施工包括:冲挖顺序、掌子面尺寸、流泥沟、集泥井及管路的布置等。开挖方式为2种:①预先设置先锋掌子面;②无先锋掌子面。冲挖时水由输水管送到水枪,泥浆由掌子底部沿流泥沟汇入集泥井,再经水泵抽出。有先锋掌子面施工是预先挖出先锋掌子面,然后开挖等等,各掌子面开挖中流出的泥浆在先锋掌子面的流泥沟中汇集至集泥井。
(3)吹填。①吹填施工采用大功率泥浆泵进行,先填筑围堰,根据围堰分仓的范围,水上开挖逐条、逐段依次进行,再对该分仓范围进行吹填。泥浆泵浮箱采用钢桩定位,污水泵用扇形横挖法施工,用浮排泥管及在河堤上铺设的岸管输泥至指定的5.2 排水门布置应注意的问题
(1)一般排水门位置距排泥管出口越远越好,使泥浆流程长,有利于泥沙沉淀,排出水较清。泄水口必须满足排泥区退水的需要,每个排泥区的泄水口不少于两个。
(2)泄水口应设置在具有排水通道的部位,当吹填区附近无排水通道时,应设置在利于开挖排水沟的部位。(3)排水门要布置在泥场死角(静水)处。一般泥浆压不到死角,造成泥面不平整。因此,较大的死角应设排水门,较小者可用活动排水门。
(4)排水门和排水沟的位置,要考虑浑水排出后的冲淤影响,特别对排水沟附近各种布设方式都是在排泥管线不再接长
(下转第41页)
第6期
水泥浆及灰尘污染混凝土外观。
王 雁:白莲河电站防浪墙镜面混凝土施工技术
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拆轻放。拆模时,不得碰撞镜面混凝土结构;拆模后立即进行养护,用塑料薄膜包裹,边角接槎严密并压实,防止人为及后续施
工的污染。
5.6 镜面混凝土外观修补技术
镜面混凝土施工中成品混凝土缺陷修补是不可缺少的环节。对于出现麻面、漏浆等部位用普通水泥、白水泥、水玻璃等材料调色抛磨处理。修补工艺为:凿开麻面、漏浆部位,清洗后抹水泥素浆,用1∶2水泥砂浆修补,表面磨板搓平。待水泥砂浆稍干后(约2h),用海绵块泡水拧干,洗深表面3～5mm,并清除表面砂粒;24h后,用42.5R硅酸盐水泥与42.5R白水泥按1∶1.5比例混合拌匀(视具体修补部位稍作比例调整以控制色差),加入1∶1比例水与水玻璃拌成的混合液,拌成糊状水泥素浆,抹于构件缺陷处表面,反复压平、刮净。整个修补过程尽量控制在30min内完成。自然风干约12h后,用水磨砂纸干磨一遍,达到粗平程度即可,再用白色塑料胶纸缠包,淋水养护4d后,解开胶纸,用电动手磨机带120目大理石抛光片进行粗磨,然后换上220目大理石抛光片进行精磨,最后用水磨砂纸干磨数遍。经以上方法处理的构件表面,基本可达到与镜面混凝土相一致的表面效果。
6 降低成本的措施
提高模板材料的重复利用率,是降低镜面混凝土施工成本最重要的措施。具体措施为:单块覆膜模板周边采用角钢包边,用轻型角钢及钢管等做骨架,背枋采用50mm×100mm方木,用开槽沉头螺栓将酚醛覆膜胶合板与枋木连接牢固。混凝土浇筑过程中,采用螺栓将单块模板连接成大模板后,模板使用次数大大增加,可以节约材料使用费,降低施工成本。
7 结语
随着建筑行业新技术、新材料、新工艺的不断应用,人们的精品质量意识的不断增强,对工艺要求的不断提高,越来越多的工程将不再进行二次装修。镜面混凝土在电力建设方面得到广泛推广应用的同时,也逐渐用于民用建筑方面,自然,人们对追求其完美效果的愿望也愈来愈强烈。同时从长远考虑,镜面混凝土模板体系应向定型化、模具化方向发展;通过提高模板周转率来降低生产成本,从而使这项新施工技术得到广泛的推广和应用,笔者愿与广大工程技术人员继续研究探讨,推动镜面混凝土工艺水平的进一步提高。
(编辑:常汉生)
5.7 成品保护
混凝土浇注前先按具体要求做好预埋,避免事后剔凿。每次浇筑上层结构前,在下层梁边铺满夹板,防止水泥浆污染下层
构件混凝土面,浇筑时对偶尔出现的流砂浆要立即擦洗干净。混凝土拆模要先退出对拉螺栓两端的扣件,再拆模。模板应轻
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的情况下,用排水门来调节泥浆流向,使泥场吹填得平整。(5)在管线出口处装设消能板,以利于降低流速,加快泥沙沉淀,从而减少泄水口处的泥浆流失。
元/m3,而碾压式运输填筑单价一般在15～20元/m3,具有较大的经济效益。
(2)工效高。吹填法相对于碾压式运输填筑,全部机械化,工效高、速度快。(3)利用水力吹填在江河滩地取土进行填塘压浸,对河道有一定的疏浚作用。充分利用其弃土对堤身两侧的池塘洼地进行充填从而达到堤基加固的目的。同时,也减少挖毁农田,有利于农业生产。
(4)吹填法施工不受气候影响,能连续作业,施工效率较高,施工质量不受天气影响。
在土质符合要求的情况下,吹填法也可用来填堵决口或者填筑新堤。
水力吹填填塘压浸不足之处为:①并不是任何土质都可以用来吹填筑堤的,水力吹填施工对土质有一定要求;②吹填土层施工初期的淤泥干密度较小,含水量较大,堤身的抗剪强度较低,固结沉降需要较长时间;③与碾压填筑相比较,吹填法施工堤坡要求较缓,堤身断面需要加大,可能增加设计工程量。
5.3 排泥管铺设应注意的问题
(1)排泥管(岸管)布置应以污水排出为原则:以泄水口为基点,先远后近;在不影响水流畅通的情况下先低后高,加快污水流速,缩短污水流程,减少淤泥沉淀;有些低洼和死角由于水流不畅,易积水成潭,淤泥量大,后期处理十分困难,且很难取得满意的效果。在这种情况下,可考虑先将低洼和死角筑堤围起,再根据工程进展情况安排推土机用周围干净的填料填平。
(2)管线应平坦顺直,弯度力求平缓,出泥管管口伸出围堰坡脚以外的长度,不宜小于5m,并应高出排泥面0.5m以上。(3)排泥管接头应紧固严密,整个管线和接头不得漏泥漏水,如发现泄漏,应及时修补或更换。
(4)排泥管支架必须牢固可靠,不得倾斜和摇动;水陆排泥管连接应采用柔性接头,以适应水位的变化。(5)水上浮筒排泥管线应力求平顺,可视水流及风浪条件,每隔一定距离抛设一只浮筒锚。
(6)浮筒排泥管卸泥时,其浮筒末端可采用打桩或抛锚等措施加以固定,但须防止锚缆埋死。
7 结语
水力吹填施工能因地制宜就地取用河滩的丰富砂料,有利于环保,且机械化施工程度较高,施工速度较快,还可以起到疏浚河道的作用,具有很大的经济效益。在赤东堤防填塘固基压渗施工中,针对现有的土料,选择水力吹填方法,既节省了施工时间,经济上合理,又能保证质量,故水力吹填施工在堤防工程中起到了关键作用,值得推广应用。
(编辑:常汉生)
5.4 水力吹填安全注意事项
人工利用水枪陆上挖坑制浆要注意深坑边坡的稳定,防止
边坡坍塌造成安全事故;要严密监控配电箱、电机、电缆和变压系统的变异情况,严格检查各路布管情况,严防堵泵漏浆现象;注意防止水枪伤人、触电等事故发生。
6 水力吹填在填塘压渗工程中应用的优缺点
(l)成本低。在本工程中,吹填法填塘工程一般单价6～8