序列式柔性振动沉模板桩防渗墙施工工法操作原理

序列式柔性振动沉模板桩防渗墙施工工法适用范围

《序列式柔性振动沉模板桩防渗墙施工工法》适用于以砂、砂性土、砂质黏土、淤泥质土及砂砾地层为主的防渗墙施工。有较大体积的孤石、地下障碍物等地质条件时，需要其他方法配合预先处理，否则对沉桩效率有所影响。

序列式柔性振动沉模板桩防渗墙施工工法工艺原理

《序列式柔性振动沉模板桩防渗墙施工工法》的工艺原理叙述如下：

序列式柔性振动沉模板桩防渗墙技术，是利用大功率、高频振动锤产生的激振动力将工字形空腔的钢板模板沉入土体中，达到设计深度，在起拔模板的同时向空腔内连续灌注浆液（浆材根据具体防渗要求设计，砂浆适用于10~20厘米厚的防渗墙，塑性混凝土适用于大于20厘米厚的防渗墙），边振动边拔模边灌液，浆液在重力作用下留于槽孔中形成单块板墙，将单板连接起来，即形成连续、完整的防渗板墙帷幕；而且钢板模在振动沉入和振动提拔过程中，对土体进行了有效挤土，并对已注入模板和槽孔内的浆液有连续振捣作用，使墙体内浆液充分振动密实，同时又使浆液向两侧挤压、渗透，增大了板墙防渗的有效厚度。

序列式柔性振动沉模板桩防渗墙施工工法施工工艺

《序列式柔性振动沉模板桩防渗墙施工工法》的施工工艺流程及操作要点叙述如下：

• 工艺流程

工艺流程见图1。

• 操作要点

一、测量定位、放线

采用全站仪根据地面控制点进行实地放样，并做好定位桩，拉好用普通钢丝做标志的基线，作为防渗墙的位置控制线。

二、模板就位

先将桩机调平，使立柱垂直，再将A模板对准孔位，靠振动体系的自重落下，检测调整模板的垂直度达到工法要求。

三、振动沉模

1.启动振捶，先将A模板沿施工轴线沉入地层，达到设计深度。A模板为先导模板，有起始、定位、导向作用，故其垂直倾斜度要求小于3‰~5‰；A模板带阴连接。

2.再将B模板沿施工轴线紧靠A模板前沿沉入地层中，达到设计深度。B模板为前接模板，起到延长板墙长度的作用；B模板带阳连接。

3.根据设计要求检测桩墙的沉桩深度，并记录沉模深度和时间。

四、灌浆拔模

向A模板空腹内灌注浆液，然后边振动、边拔升、边灌注，直至将A模板拔出地面，浆液留于槽孔内，凝固后形成密实的单板墙体，并记录灌拔时间。

五、再沉A模

当A模板灌浆拔模至地面后，移至B模板前沿沉模时，B模板也起到定位、导向作用。此时A模板为前接模板，起到加长板墙的作用，A、B模板的定位、导向作用互换。

重复二~五工序，连续不断地施工，即可形成一道竖直连续的整体板墙，见图2。

• 关键技术

一、为了保证防渗墙的垂直度及能为后续模板正确导向，故模板沉模时的垂直度要求不超过3%。垂直度采用全站仪和桩机的垂直度尺来检测，通过调整桩机的底盘和桩架来达到要求。

二、施工中的特殊情况处理。

1.在振动沉模及拔模过程中，桩体周围一定范围内，地表面将产生一些裂缝和挤压变形，在灌浆过程中，桩体周围应有浆液冒出，若发现无浆液冒出，说明拔桩速度过快，应停止拔模，待有浆液冒出时再拔模。

2.在振动拔模过程中，由于浆液充填与槽孔相连的裂缝、空洞、漏水通道，使浆液的灌入量远远大于该板桩所需的灌浆量，形成漏浆，如遇到漏浆现象，这时要停止模板提升，直到浆液注满空洞，再继续拔模。如发现特别异常，应查明原因后再行施工。

3.新、老板桩墙的处理方法：

分段施工或施工如遇到特殊情况停止施工后再次施工时，会遇到新、老板桩墙的连接问题，处理该问题的方法可参照图3施工。即与成墙部分平接，再在接缝处内侧平接一根桩，该桩施工时先振动注浆拔桩，再原位沉模，静拔并注浆。

4.板桩墙开天窗的处理：

在每一施工段过程中，遇到特殊情况停工，造成板桩墙开天窗，处理措施按图4进行施工，即在开天窗处内侧面平接两根或数根板桩，封堵该天窗。

5.障碍物时的处理：

当施工时遇到沉模困难时，即将模板越过障碍物后再继续施工，留下的空缺处，用高喷灌浆造墙修补，高喷灌浆板墙与桩墙搭接长度为30~50厘米；如图5施工。

三、无缝连接的关键。

首先是成桩设备的独特性，可参见该工法相关的专利。其次是成墙工艺上，采用双序列钢模板。再次是浆材采用可塑性大的流态或凝塑性配合比。以保证连续施工，墙体材料固化形成整体。

《序列式柔性振动沉模板桩防渗墙施工工法》的工法特点是：

1.该工法建造的墙体垂直连续，无接缝，无纵横向开叉等缺陷，墙面平整，厚度均匀，因挤土、渗透、振动等因素所致的综合效应，防渗效果好。

2.该工法造墙工效高，每台班可造墙约400-500平方米无缝连接防渗墙。

3.该工法工艺简单，充分利用了空腹钢板的造槽、导向、护槽、灌注、振捣等功能一次连续成墙，易于控制施工质量。

4.该工法施工速度快，工程造价低，每平方米防渗墙造价较其他混凝土连续墙便宜1/3左右。

5.由于成墙浆材具有较大的可变形特性，具有一定的柔性，适合堤坝等有一定变形特点防渗要求的工程。

序列式柔性振动沉模板桩防渗墙技术，是在总结2009年前已有建造混凝土防渗墙工法的基础上研制成功的一项构筑柔性防渗墙的新型工法，在成槽、成墙工艺和设备及材料等方面均有所创新，利用高频振动桩锤将钢模板交替将序列Ai桩和序列Bi桩沉入土中的新工法，建造防渗墙，比单板工艺更具有独特的优越性，有效地保证了防渗墙体连续、完整、墙厚均匀，垂直度易控制，不仅不存在接缝、夹泥、断墙、缩板和纵横向开叉等缺陷，而且单板间接头处得到加厚加强。

《序列式柔性振动沉模板桩防渗墙施工工法》所用的材料及设备明细如下：

1.主要机具设备（表1）

2.施工人员安排表（表2）

参考资料：

《序列式柔性振动沉模板桩防渗墙施工工法》的质量控制要求如下：

1.桩墙定位控制

以设计的防渗墙中心线为放样基准，施工中每次移动桩机时，都用经纬仪校正，使夹头中心线、模板中心线与基准线吻合，控制桩墙定位误差在3厘米以内。

2.垂直精度控制

防渗墙施工作业前，调整桩架转盘及桩架斜撑，使模板中心与施工轴线的偏差不超过3厘米，模板铅垂倾斜度不超过3‰；垂直度采用全站仪和桩机的垂直度尺来检测，通过调整桩机的底盘和桩架来达到要求。

3.墙体质量控制

使用合格的原材料，现场严格控制每个桩的材料用量，严格掌握浆液的配比和均匀性，保证浆液具有良好的流动性，并在防渗墙体灌注浆料前，应备足一块单元板体所需的浆料确保浆液能连续灌注直至整个桩体饱满；灌注时，做到泵送量与模板提升速度相协调，保持模板内一定高度的浆面，不岀现脱光现象，灌注时保证浆料灌注充盈系数大于1.100，为防止提拔模板时有土块掉入已灌注浆料的槽孔中而影响墙体质量，在新浇筑浆料的单元中沿未拔模板侧壁沉入护板后再沉下一模板。

4.墙体接缝质量控制

该工法采用双模板交叉套接连续施工法，先沉入的模板作为后沉入模板的导向，由于单块墙体施工时间短，在浆料初凝前，相邻槽孔中的浆料在振动力作用下相互混合，可连续完成多块墙体，实现无缝连接。因采用了双模块施工工艺，能够保证定位的准确性，从而确保了单元墙体在一个平面内紧密结合，相邻墙体不分叉，加上高频振动力的作用，使施工冷接缝无夹泥现象，质量得到保证，在弧线段上采用改进的带转角的钢模板（专利申请中）套接打施工，保证了墙体的连续性。

5.柔性振动沉模板桩防渗墙质量检验标准见表3。

参考资料：

采用《序列式柔性振动沉模板桩防渗墙施工工法》施工时，除应执行国家、地方的各项安全施工的规定外，尚应遵守注意下列事项：

1.施工现场用电统一规划，由专职电工统一管理，严禁乱接、乱拉电缆和电线，电器设备做好三级漏电保护，保证用电安全；

2.设备运行前，各种机械应进行调试运转，检查工作是否正常，对各管路、接头要认真检查是否畅通；

3.各种施工机械要定期保养检修，经常检查，保证运转中不发生故障，严禁私自拆卸；

4.吊、放施工机具时，严禁下面站人；

5.正常施工时，要密切注视各机械的运转情况，如发现异常立即停机处理；

6.夜间照明要充分，运转桩机、振头、管路、搅拌系统、灌浆系统均应有充足的照明；

7.所有进入工地人员必须戴好安全帽；登高作业必须系安全带；

8.施工人员必须按规程操作，严禁违章作业。

《序列式柔性振动沉模板桩防渗墙施工工法》的环保措施如下：

1.该方法施工时因冲击振动产生噪声，因此夜间施工时，应取得当地政府部门颁发的夜间施工许可证并严格遵守不扰民制度；

2.多台机械施工时须合理安排时间，防止群机施工时造成噪声超标；

3.施工机械维修、保养时产生的废油等应合理收集，防止对土体产生污染；

4.施工过程中产生的废浆须沉淀后排放。

《序列式柔性振动沉模板桩防渗墙施工工法》的效益分析是：

1.社会效益

序列式柔性振动沉模板桩防渗墙施工速度快，工效高、造墙质量好、防渗性能好、施工安全有保障，利于创造良好的外部形象。

2.经济效益

序列式柔性振动沉模板桩防渗墙技术具有较好的经济效益：浆液可以根据具体需要，采用粉煤灰 水泥；粉煤灰 水泥 砂；粉煤灰 水泥 砂 石；水泥 砂 石等多种备选方案，因此具有良好的经济性。工程实践证明，其防渗成墙的综合成本，是大型机械成墙如深层搅拌、高压旋喷、铢挖等工艺的60%~70%；是铺塑、薄壁、射水法的90%，但其防渗效果优于该类方法。

《序列式柔性振动沉模板桩防渗墙施工工法》的应用实例如下：

• 实例1：青山热电厂岱家湖灰堤危险段加固工程

一、概况

岱家湖储灰场用于储存武汉市青山热电厂排放的粉煤灰及炉渣。由于发电能力的不断扩展，灰堤不断加高。在原灰堤部夹有许多粉煤灰及透水砂层，未予清除。储灰量加大后，原堤经常出现管涌、渗水、漏灰，严重影响大堤的安全、周围居民和工厂的正常生活，生产也受到相当的影响。因此，武汉市青山区政府、青山热电厂决定根治隐患。

二、工程方案

该方案主要采用堤内打设防渗板桩墙，堤坡铺设复合土工膜隔水，膜与防渗墙用沥青粘合，形成隔水体系。上覆黏土加厚堤身，干砌块石护坡，灰场中排水通过排水箱涵排至堤外。其中防渗墙长1.6千米，深度7~9米，计约15000平方米，工期8个月。

三、施工技术要求

工程先进行试验段施工，后正式施工。施工主要参数：

1.防渗墙要求：深度7~9米，厚度20厘米；渗透系数K<1.0×10^-7厘米/秒；抗压强度R₂₈>5.0兆帕。

2.施工机械：ZCB-1型静压振动两用打桩机4号机施工，振动锤功率20千瓦，静压力80千牛，激振力200千牛。

3.配合比：水泥:粉煤灰:水:PN-2:早强剂=1:1:1.65:0.5‰:3%。

4.灌浆压力：灌浆压力0.2兆帕；灌浆速率>0.35立方米/分钟。

5.沉桩拔桩速率：沉桩速率1~2米/分钟；拔桩速率<2米/分钟。

四、竣工后情况

工程完工后，彻底根治了渗灰漏水、管涌等现象。

• 实例2：湖北省洪湖长江干堤套口段处理工程

一、工程概况

工程所在地位于洪湖市龙口镇，长江北岸工程起讫桩号458 000——458 000，长800m。长江干堤该堤段有两个近“Z”字形弯点，形成“回水湾”的水文特点，堤外有沉积形成的外滩，滩上458 000——458 000段种有防浪林。在1998年的特大洪水中，该堤段多处出现管涌等险情，严重威胁着长江干堤的安全，湖北省各级政府决定采用地下防渗墙对该堤段进行综合整治。

二、工程方案

中标方案为柔性振动沉桩板桩灌注防渗墙，简称板桩防渗墙。地下防渗墙设计深度18.15米，防渗墙厚度20米，成墙材料为水泥、粉煤灰混合液，固化后形成连续防渗墙体。其中防渗墙14400平方米，工期6个月。

三、施工技术要求

施工时间为1999年4月一1999年7月。施工主要参数：

1.防渗墙：

1）施工深度（H）≥18.15米；

2）成墙厚度（B）≥20厘米；

3）墙体强度（R₂₈）≥6.0兆帕（实际>7.0兆帕）；

4）渗透系数（K₂₈）≤1.0×10^-7厘米/秒（实际<10^-8厘米/秒）；

5）搭接长度（L）≥5厘米。

2.施工机械：ZCB-1型振动打桩机3号机施工，振动锤功率60千瓦，激振力630千牛。

3.配合比：水:水泥:粉煤灰:外加剂=0.5:1:1:2%。

4.灌浆压力（P）≥0.2兆帕；灌浆速率（V）≥0.35立方米/分钟。

5.沉桩速率（V₁）≤2米/分钟；拔桩速率（V₂）≤2米/分钟。

四、竣工后情况

工程竣工后，正值1999年汛期，最高水位达历史第3，汛期项目部派人巡视现场，管涌现象未再发生，抗洪压力明显减小。

2011年9月，中华人民共和国住房和城乡建设部发布《关于公布2009-2010年度国家级工法的通知》建质[2011]154号，《序列式柔性振动沉模板桩防渗墙施工工法》被评定为2009-2010年度国家二级工法。 2100433B

编著者的话

前言

术语表

符号表

1 绪论

1.1工法定义

1.2应用范围

1.3发展简史

1.4发展趋向

2 工法原理

2.1作用机理

2.2工作原理

2.3刚性柱墙复合地基设计计算

3 施工材料与设备

3.1施工材料

3.2施工设备

4 施工工艺与流程

4.1KDS一90/120型单模板振动沉模板墙机施工工艺与流程

4.2山东华水公司双模板振动沉模板墙机施工工艺与流程

4.3SW311振动沉模H形超薄板墙机施工工艺与流程

4.4振动沉模现浇混凝土柱墙施工工艺与流程

5 施工质量控制及验收标准

5.1施工质量控制

5.2振动沉模板法防渗墙质量检测与标准

5.3振动沉模现浇混凝土用材质量检验与评定标准

5.4振动沉模板(柱)墙质量检验

6 工程应用典型案例

6.1振动沉模板法堤防防渗加固应用

6.2振动沉模板法水库防渗止水应用

6.3振动沉模板法港闸防渗加固应用

6.4振动沉模H形超薄板墙防渗试验及应用

6.5振动沉模现浇混凝土柱墙软基加固典型案例

附录

附录A 各类桩机主要检测项目与内容

附录B SL174—96《水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范》

附录C 与振动祝模板法有关的英语专业词汇

参考文献2100433B

中文名称

板桩灌注防渗墙

英文名称

sheet pile grouting wall

定　　义

将带有灌浆管的钢板桩打入软基中，然后缓慢拔出，边拔桩边灌入水泥砂浆而建成的墙形防渗墙。

应用学科

水利科技（一级学科），水利工程施工（二级学科），地基处理（水利）（三级学科）

本书系《中国堤防工程施工丛书》之一，书中还介绍了一些新的工艺技术与今后发展趋势。

本书可为从事水资源堤防工程者直接应用，并为土木建筑、公路交通、机场建设、冶金矿山、铁道桥隧、地基处理和工民建筑等领域设计、科研、施工、监理、生产与管理方面的人员以及中职、中专和高等院校的师生提供有益借鉴。