一种适用于抛石地基的半刚性防渗帷幕及其施工方法与流程

本发明涉及水运工程建设，ipc分类号为e02d19/16，e02d9/02。具体涉及一种适用于抛石地基的半刚性防渗帷幕及其施工方法。

背景技术：

1、防渗帷幕是工程中一种较为常见的止水方案，传统的防渗帷幕包括旋喷桩、水泥搅拌桩、混凝土连续墙等，适用于粉土、砂土、素填土或碎石土等地基。主要施工办法是在与挡水建筑物相接的地基和岸坡内,灌注抗渗材料所形成的连续竖向阻截渗流的设施，如混凝土防渗墙、水泥土截水墙、板桩或灌浆帷幕等，是渗透变形的防治措施。根据实际需要，帷幕可完全切断地基的透水层，彻底解决地基土的渗透变形问题，也可不完全切断透水层，做成悬挂式，起延长渗流途径、降低下游的逸出坡降。

2、抛石地基存在抛填块石粒径大、块石之间空隙大的特点，导致传统的防渗帷幕方案采用的钻头冲击设备磨损消耗大。中国专利cn117569263a(公开日期2024年1月16日)公开了一种大坝防渗墙及其施工方法，大坝防渗墙包括防渗墙本体，防渗墙本体采用c20砼结构，防渗墙本体位于黏土心墙和岩石层之间，该施工方法包括临时工程、防渗墙钻孔、混凝土浇筑形成防渗墙、防渗墙槽段连接、穿墙帷幕钻孔和钻孔灌浆和心墙基座浇筑。该项专利使用钻头冲孔，不仅难度大，还对钻头的损耗大，冲孔效率低下且造价高。

3、其次，地层受到高压冲击扰动作用，注入的浆液会沿着空隙通道发生严重的漏浆问题，不仅影响成桩质量，而且消耗大量的水泥浆。中国专利cn117466606a(公开日期为2023年12月28日)提供了一种灌浆材料及其在大坝帷幕灌浆方面的应用，虽然该项专利使用改良工艺通过改善浆液的流动性，在一定程度上缓解漏浆问题，但是漏浆问题仍未得到根本解决。

4、此外，传统的防渗帷幕成型后属于刚性薄板结构，若在周边土体的变形作用下易产生裂缝，将影响防渗效果。中国专利cn109930592a(公开日期为2019年6月25日)公开了一种具有较低渗透系数的垂直防渗帷幕的施工方法，在导沟内筑成一道连续的钢筋固化土防渗帷幕。因为是连续的固化土防渗帷幕，所以容易受到土体的变形作用影响从而影响防渗效果。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明设计了一种适用于抛石地基的半刚性防渗帷幕及其施工方法，针对在大空隙抛石地基中实施防渗帷幕成孔难度大、漏浆严重、成桩质量差的问题，本发明的目的在于提供一种既能快速成孔、不塌孔，又能防止漏浆、避免变形开裂的半刚性防渗帷幕及其施工方法。

2、一种适用于抛石地基的半刚性防渗帷幕，其包括a号桩，b号桩和冠梁；

3、所述a号桩、b号桩互相间隔搭接实施，咬合形成连续的半刚性防渗帷幕的主体；

4、所述冠梁位于半刚性防渗帷幕主体的顶部，浇筑制成用于加强半刚性防渗帷幕的整体性。

5、优选的，所述a号桩、b号桩单桩直径为800mm～1200mm，搭接宽度200mm～300mm。

6、优选的，所述冠梁宽度是帷幕宽度+200mm，厚度300mm～800mm。

7、优选的，防渗材料具体配合比需要每次实验确定，依据具体土质具体配比。

8、优选的，风动冲击设备钻头下沉速度在0.5m/min，在桩上加有滑槽，钻杆钻进的同时钢套筒沿滑槽下沉。

9、优选的，防渗体达到一定强度指的是防渗体初凝前，根据时间判断为45min～60min。

10、优选的，钢套筒和桩壁之间是贴合无空隙的，成桩以后钢套筒内为空腔，按灌注桩的一套工艺实施,即通过注浆管将防渗材料注入桩内，注浆管逐步提升至桩顶，浆液灌满整个套筒。

11、优选的，所述半刚性防渗帷幕顶标高应高于地下最高水位0.3m～0.5m，底标高应进入低渗透性土层2m～3m。

12、上述一种适用于抛石地基的半刚性防渗帷幕的施工方法，其特征在于包括以下步骤：

13、s1：将水，粘性土、膨润土、水泥及砂石料按比例混合均匀，开展室内试验，确定防渗材料的配合比；

14、s2：采用风动冲击设备破碎抛石层，清孔将破碎后的石屑带出孔外，成孔过程中钢套筒同步跟进，钢套筒跟进深度同冲孔深度；

15、s3：向a号桩的钢套筒中通过注浆管注入防渗材料，注浆管逐步提升至桩顶，浆液灌满整个套筒，当防渗体达到一定强度后拔出钢套筒，移动至b号桩位置；

16、s4：在b号桩位置冲孔并同步跟进钢套筒，成桩后通过注浆管将防渗材料注入桩内，注浆管逐步提升至桩顶，浆液灌满整个套筒，当防渗体达到一定强度后拔出钢套筒；

17、s5：a号桩、b号桩互相间隔搭接实施，最终咬合形成连续的半刚性防渗帷幕主体，半刚性防渗帷幕主体进入低渗透性土层一定深度；

18、s6：半刚性防渗帷幕主体的顶部浇筑一定厚度的冠梁，加强半刚性防渗帷幕的整体性。相对于现有技术，本申请的技术方案优点和效果如下：

19、1、采用风动冲击设备成孔，可破碎深厚的抛石层并将破碎后的石屑带出孔外，大大提高了成孔效率，成孔效率为传统钻头冲击钻进效率的3～10倍。

20、2、成桩过程中采用钢套筒跟进护壁，避免了传统方式注浆时浆液渗漏进入抛石层的大空隙中，有效保障了成桩质量的同时，节约了注浆用量。

21、3、防渗材料中添加了粘性土、膨润土等材料，提高了防渗体的塑性指数和粘结能力，避免了传统防渗帷幕因变形开裂造成的渗漏问题。

22、上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，从而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下以本申请的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

23、根据下文结合附图对本申请具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本申请的上述及其他目的、优点和特征。

技术特征：

1.一种适用于抛石地基的半刚性防渗帷幕，其特征在于，包括：a号桩(1)、b号桩(2)和冠梁(3)；a号桩(1)、b号桩(2)互相间隔搭接实施，最终咬合形成连续的半刚性防渗帷幕的主体；冠梁(3)位于半刚性防渗帷幕主体的顶部，浇筑制成用于加强半刚性防渗帷幕的整体性；半刚性防渗帷幕主体需经过抛石层(4)，进入低渗透性土层(5)一定深度。

2.根据权利要求1所述的一种适用于抛石地基的半刚性防渗帷幕，其特征在于：a号桩(1)和b号桩(2)单桩直径为800mm～1200mm。

3.根据权利要求1所述的一种适用于抛石地基的半刚性防渗帷幕，其特征在于：a号桩(1)和b号桩(2)互相间隔搭接实施，之间的搭接宽度为200mm～300mm。

4.根据权利要求1-3任一项所述适用于抛石地基的半刚性防渗帷幕的施工方法，其特征在于，包括：

5.根据权利要求4所述的一种适用于抛石地基的半刚性防渗帷幕的施工方法，步骤s1还有如下特征：具体配合比需要每次实验确定，依据具体土质具体配比。

6.根据权利要求4所述的一种适用于抛石地基的半刚性防渗帷幕的施工方法，步骤s2还有如下特征：风动冲击设备钻头下沉速度在0.5m/min，在桩上加有滑槽，钻杆钻进的同时钢套筒沿滑槽下沉。

7.根据权利要求4所述的一种适用于抛石地基的半刚性防渗帷幕的施工方法，步骤s3还有如下特征：防渗体达到一定强度指的是防渗体初凝前，根据时间判断为45min～60min。

8.根据权利要求4所述的一种适用于抛石地基的半刚性防渗帷幕的施工方法，步骤s4还有如下特征：钢套筒和桩壁之间是贴合无空隙的，成桩以后钢套筒内为空腔，按灌注桩的一套工艺实施,即通过注浆管将防渗材料注入桩内，注浆管逐步提升至桩顶，浆液灌满整个套筒。

9.根据权利要求4所述的一种适用于抛石地基的半刚性防渗帷幕的施工方法，步骤s5还有如下特征：所述半刚性防渗帷幕主体顶标高应高于地下最高水位0.3m～0.5m，底标高应进入低渗透性土层2m～3m。

10.根据权利要求4所述的一种适用于抛石地基的半刚性防渗帷幕的施工方法，步骤s6还有如下特征：(1)当防渗体做在绿化带里时，不浇冠梁；(2)其余情况需考虑冠梁，宽度是帷幕宽度+200mm，厚度300mm～800mm。

技术总结本发明公开了一种适用于抛石地基的半刚性防渗帷幕及其施工方法。半刚性防渗帷幕包括A号桩B号桩以及冠梁三部分，A号桩和B号桩互相间隔搭接实施组成半刚性防渗帷幕的主体，冠梁位于主体的顶部。该施工方法通过风动冲击设备破碎抛石层，利用钢套筒同步跟进护壁，钢套筒内灌注按比例混合均匀而成的防渗材料，防渗材料包含水、粘性土、膨润土、水泥及砂石料。防渗材料达到一定强度后拔出钢套筒移至下一个桩位，最终形成连续咬合的半刚性防渗帷幕。本方案用钢套筒护壁，解决了浆液在抛石大空隙中的漏浆问题，保障了成桩质量；采用风动冲击设备成孔，大大提高了抛石地基中的成孔效率；形成半刚性防渗帷幕，缓解了地基变形引起的帷幕开裂渗漏问题。技术研发人员：刘阳,程泽坤,高晓兵,韩时捷,姜雄受保护的技术使用者：中交第三航务工程勘察设计院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/5