一种膜袋充砂结合钢板桩围堰施工方法与流程

1.本技术涉及围堰施工领域，更具体地说，它涉及一种膜袋充砂结合钢板桩围堰施工方法。


背景技术：

2.围堰是指在水利工程建设中，为建造永久性水利设施，修建的临时性围护结构。其作用是防止水和土进入建筑物的修建位置，以便在围堰内排水，开挖基坑，修筑建筑物。
3.目前常见的围堰方式包括钢板桩围堰、钢筋混凝土板桩围堰、土石围堰等。各种围堰方式都有自己的优缺点，所以现下流行将多种围堰方式结合使用，取长补短。将钢板桩与膜袋砂围堰两种方式结合，既起到了膜袋砂围堰的高机械化程度、快施工速度、良好整体性能的效果，又起到了钢板桩抗冲刷能力强、防腐蚀效果好的效果。
4.在围堰迎水面，钢板桩不仅需要经受水流的撞击，还要提供给膜袋一个抵靠的力，所以钢板桩底部的稳定程度至关重要。如果钢板桩底部没有做好封堵，将会导致渗水、摇晃不稳等问题。因此，还有待改善。


技术实现要素：

5.为了提高围堰结构的稳定性，本技术提供一种膜袋充砂结合钢板桩围堰施工方法。
6.本技术提供的一种膜袋充砂结合钢板桩围堰施工方法采用如下的技术方案：一种膜袋充砂结合钢板桩围堰施工方法，包括以下步骤：步骤1)：前期准备；步骤2)：铺设膜袋；步骤3)：膜袋充砂：往自下往上逐层砂带充砂，先填充膜袋四角，再填充膜袋中部，直至所有膜袋的高度填充至设计标高；步骤4)：铺设防渗土工布：在围堰迎水面、外侧铺设防渗土工布；步骤5)：吹填砂：采用吹填方式取砂对相邻的膜袋进行封闭；步骤6)：钢板桩施工：以围堰中间为起点，施打第一根钢板桩；然后向两边施打其余的钢板桩，膜袋抵靠于钢板桩；钢板桩每隔1-2m预埋注浆管，往注浆管内注入混凝土对钢板桩底部进行封堵；步骤7)：在位于最顶层的膜袋顶部设置护栏；其中，步骤6)中的混凝土由混凝土拌合料制备而成，混凝土拌合料包括以下重量份数的组分制备而成：400-425份水泥，150-165份水，950-1100份粗骨料，685-720份细骨料，0.8-2份韦兰胶，3-7份聚醋酸乙烯酯，0.8-1.6份萘系减水剂。
7.通过采用上述技术方案，在施工钢板桩时，还通过注浆管在钢板桩底部灌浆进行进一步的封堵，在混凝土封堵下，不仅提高了钢板桩的牢固性，还提高了钢板桩的挡水效果，使得整体围堰结构更加稳定。
8.在水泥与水拌和后，水泥粒子会迅速与水发生水化反应，体系中游离多种离子，如钙离子、铁离子、铝离子等。体系中的阴离子由于大半径移动速度变慢，首先吸附在水泥粒子表面形成第一层。为了保持电荷的动态平衡，移动速度相对慢但是电荷高的钙离子等就会被吸引在水泥粒子外，形成第二层，具有两层结构的水泥粒子由于重力往下沉降。
9.此时，在持续的搅拌制备中，在韦兰胶、聚醋酸乙烯酯、萘系减水剂的共同配合下，增强了体系中散乱链状的滚动旋转，削弱粒子之间的钩挂现象，使得体系容易被搅拌；不断下沉的水泥粒子在一定范围内被均匀打散，不再下沉。不仅如此，三者在搅拌过程中，带有大分子阴离子的聚醋酸乙烯酯会被吸附在水泥粒子的双层结构上，改变水泥粒子的结构；并且三者混合加强了聚醋酸乙烯酯在飘浮的颗粒之间的架桥作用，使得水泥粒子保持稳定的分散状态，形成稳定的絮团结构。稳定状态的混凝土在进入到水下后，不容易被冲散，可以很好地灌注在钢板桩外，从而实现良好的封堵效果。并且，在三者的共同配合下，形成了弱的凝胶状网络；胶凝状网络结构具有一定的柔性，所以混凝土在水下被冲击时，不容易被冲散。
10.优选的，所述韦兰胶与聚醋酸乙烯酯的重量比为1：(4-5)。
11.通过采用上述技术方案，进一步限定韦兰胶与聚醋酸乙烯酯之间的使用比例，有利于加强聚醋酸乙烯酯所能产生的架桥作用，使得整个体系分散更加稳定，在水下不容易被冲散，从而具有更好的混凝土性能。
12.优选的，所述混凝土拌合料还包括55-75份无机填料，无机填料包括膨润土、粉煤灰、二氧化硅、高岭土中的一种或多种混合。
13.通过采用上述技术方案，无机填料在混凝土拌合料中起到填充作用，减少了成型混凝土中的孔洞，从而提高了防渗效果。并且特定选择的无机填料具有胶凝效果，有利于辅助增强所形成凝胶状网络结构的稳定性。
14.优选的，所述无机填料为膨润土和二氧化碳，膨润土与二氧化碳的重量比为1：(0.3-0.6)。
15.韦兰胶的平面具有较大的扩展范围，其主链、侧链都带有羟基。通过采用上述技术方案，在特定种类、比例的无机填料配合下，大量膨润土颗粒牢固吸附在韦兰胶上，从而使得韦兰胶、聚醋酸乙烯酯、萘系减水剂所形成的网状结构能够充分伸展，更加牢固、稳定，在高温下也能保持较稳定的性能。
16.优选的，所述混凝土拌合料的制备方法包括以下步骤：步骤01)：将水泥与水混合均匀，得到预混料；步骤02)：将韦兰胶、聚醋酸乙烯酯、萘系减水剂混合均匀，然后再投入到预混料内搅拌均匀，得到中混料；步骤03)：将细骨料、粗骨料与中混料混合均匀，得到成品。
17.通过采用上述技术方案，将各种原料分别逐步搅拌混合，一开始水泥和水发生水化反应，形成特殊的、有沉降趋势的水泥粒子。然后再把已经混合好的韦兰胶、聚醋酸乙烯酯、萘系减水剂投入到预混料内，与水泥粒子作用，使其分散并保持悬浮，形成网络结构。然后再加入细骨料、粗骨料将中混料包裹，制得成品。
18.优选的，当所述混凝土拌合料还投入有55-75份无机填料时，水泥先与无机填料混合均匀，然后再加入水混合，得到预混料。
19.通过采用上述技术方案，无机填料在一开始投入以制备预混料，可以更加均匀地在体系中分散，以便后期改善混凝土的防渗效果。
20.优选的，所述步骤02)的搅拌转速设定在65-75r/min。
21.发明人发现，在较低转速下，整个体系会互相钩挂缠结，粘度较大，不易分散。通过采用上述技术方案，在该特定的转速下，体系的粘度变小，容易搅拌，各种原料具有良好的分散效果。
22.优选的，当所述膜袋沉降不均匀时，在膜袋凹陷处设置补填口，通过补填口往膜袋内补充砂土。
23.综上所述，本技术具有以下有益效果：1、在施工钢板桩时，还通过注浆管在钢板桩底部灌浆进行进一步的封堵，在混凝土封堵下，不仅提高了钢板桩的牢固性，还提高了钢板桩的挡水效果，使得整体围堰结构更加稳定。
24.2、在持续的搅拌制备中，在韦兰胶、聚醋酸乙烯酯、萘系减水剂的共同配合下，体系容易被搅拌；不断下沉的水泥粒子在一定范围内被均匀打散，不再下沉。且带有大分子阴离子的聚醋酸乙烯酯会被吸附在水泥粒子的双层结构上，改变水泥粒子的结构；加强了聚醋酸乙烯酯在飘浮的颗粒之间的架桥作用，使得水泥粒子保持稳定的分散状态，形成稳定的絮团结构。稳定状态的混凝土在进入到水下后，不容易被冲散，可以很好地灌注在钢板桩外，从而实现良好的封堵效果。
25.3、在特定种类、比例的无机填料配合下，大量膨润土颗粒牢固吸附在韦兰胶上，从而使得韦兰胶、聚醋酸乙烯酯、萘系减水剂所形成的网状结构能够充分伸展，更加牢固、稳定，在高温下也能保持较稳定的性能。
具体实施方式
26.以下结合实施例对本技术作进一步详细说明。
27.以下实施例及对比例中所用的原料均为市售产品。实施例
28.实施例1一种膜袋充砂结合钢板桩围堰施工方法，包括以下步骤：步骤1)：前期准备：按照测量确定钢板桩防渗墙的中心线、膜袋的位置、膜袋砂围堰每层的坡脚线位置。
29.步骤2)：铺设膜袋：选择低潮平流的区域开始施工，顺着水流方向铺设膜袋。膜袋铺设时，上下膜袋搭接成错缝，错缝间距为3米。
30.步骤3)：膜袋充砂：往自下往上逐层砂带充砂，将泵砂管与砂带的灌砂口采用活结处理的方式绑结扎实，然后刷冲河床上的泥沙使其形成流体，再利用抽水机将流体通过泵砂管送到膜袋内。充砂时先填充膜袋四角，再填充膜袋中部，直至所有膜袋的高度填充至设计标高。
31.步骤4)：铺设防渗土工布：在围堰迎水面、外侧铺设防渗土工布。
32.步骤5)：吹填砂：采用吹填方式取砂，直接灌注到相邻的膜袋之间，进行封闭。
33.步骤6)：钢板桩施工：以围堰中间为起点，施打第一根钢板桩；然后向两边施打其
余的钢板桩，膜袋抵靠于钢板桩；钢板桩每隔1-2m预埋注浆管，往注浆管内注入混凝土对钢板桩底部进行封堵。当发现膜袋沉降不均匀时，在膜袋凹陷处开设补填口，通过补填口往膜袋内补充砂土。
34.步骤7)：在位于最顶层的膜袋顶部设置护栏、护面。
35.其中，步骤6)中的混凝土由混凝土拌合料制备而成，混凝土拌合料包括以下组分：400-425份水泥，150-165份水，950-1100份粗骨料，685-720份细骨料，0.8-2份韦兰胶，3-8份聚醋酸乙烯酯，0.8-1.6份萘系减水剂，无机填料。
36.粗骨料为碎石，细骨料为天然砂，无机填料为膨润土。
37.各原料的具体用量详见表1。
38.混凝土拌合料的制备方法包括以下步骤：步骤01)：将水泥与无机填料投入到反应釜内混合搅匀。然后再往反应釜内加水，在30r/min的条件下搅拌混合均匀，得到预混料。
39.步骤02)：先把韦兰胶、聚醋酸乙烯酯、萘系减水剂混合均匀，然后再投入反应釜内与预混料内混合，调整转速至65r/min，搅拌至均匀，得到中混料。
40.步骤03)：保持转速，继续往反应釜内投入细骨料、粗骨料，与中混料混合均匀，得到成品。
41.实施例2-3一种膜袋充砂结合钢板桩围堰施工方法，与实施例1的不同之处在于，无机填料、粗骨料、细骨料的选择不同，各种原料的用量不同。步骤02)的转速设定为75r/min。
42.具体原料使用量详见表1。
43.实施例4一种膜袋充砂结合钢板桩围堰施工方法，与实施例1的不同之处在于，韦兰胶与聚醋酸乙烯酯的重量比为1：5，即韦兰胶的使用量为1.2kg，聚醋酸乙烯酯的使用量为6kg。
44.实施例5一种膜袋充砂结合钢板桩围堰施工方法，与实施例1的不同之处在于，韦兰胶与聚醋酸乙烯酯的重量比为1：2.5，即韦兰胶的使用量为1.2kg，聚醋酸乙烯酯的使用量为3kg。
45.实施例6一种膜袋充砂结合钢板桩围堰施工方法，与实施例1的不同之处在于，无机填料为膨润土和二氧化碳，膨润土与二氧化碳的重量比为1：0.3，即膨润土的使用量为48kg，二氧化碳的使用量为14kg。
46.实施例7一种膜袋充砂结合钢板桩围堰施工方法，与实施例1的不同之处在于，无机填料为膨润土和二氧化碳，膨润土与二氧化碳的重量比为1：0.6，即膨润土的使用量为39kg，二氧化碳的使用量为23kg。
47.实施例4-7中各种原料的具体用量同样汇总于表1。
48.表1
实施例8一种膜袋充砂结合钢板桩围堰施工方法，与实施例1的不同之处在于，步骤02)的搅拌转速设定在30r/min。
49.实施例9一种膜袋充砂结合钢板桩围堰施工方法，与实施例1的不同之处在于，省略使用无机填料。
50.对比例对比例1一种膜袋充砂结合钢板桩围堰施工方法，与实施例1的不同之处在于，将韦兰胶替换为等重量的黄原胶。
51.对比例2一种膜袋充砂结合钢板桩围堰施工方法，与实施例1的不同之处在于，将聚醋酸乙烯酯替换为等重量的聚丙烯酰胺。
52.对比例3一种膜袋充砂结合钢板桩围堰施工方法，与实施例1的不同之处在于，将萘系减水剂替换为等重量的聚羧酸减水剂。
53.对比例4一种膜袋充砂结合钢板桩围堰施工方法，与实施例1的不同之处在于，韦兰胶的使用量为4kg，聚醋酸乙烯酯的使用量为1kg，萘系减水剂的使用量为4kg。
54.对比例5一种膜袋充砂结合钢板桩围堰施工方法，与实施例1的不同之处在于，水泥的使用
量为450kg，水的使用量为150kg。
55.性能检测试验检测对象为实施例1-9、对比例1-5的成品。
56.1、分散性：按照dl/t5117—2000《水下不分散混凝土试验规程》，使用称重法测检测对象的水泥流失量。
57.2、抗压强度：按照dl/t5117—2000《水下不分散混凝土试验规程》检测对象的抗压强度。
58.3、抗渗性：参照gb/t50082-2019《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》检测对象的抗渗等级。
59.以上试验1-3的检测数据汇总于表2。
60.表2类目分散性抗压强度抗渗性实施例10.838.6p10实施例21.236.8p10实施例31.336.3p10实施例40.938.9p10实施例51.137.5p10实施例60.739.6p12实施例70.839.9p12实施例81.436.7p8实施例91.037.8p8对比例11.932.2p6对比例21.833.1p6对比例32.132.8p6对比例41.734.3p6对比例51.635.2p6根据表2中实施例1与对比例1-3的检测结果对比可知，实施例1的混凝土在水中的分散程度较对比例1-3的小，实施例1的抗压强度比对比例1-3的高，实施例1的抗渗级别也明显比对比例1-3的高。说明实施例1的混凝土较对比例1-3的在抗分散效果、抗压强度、抗渗效果都有更优异的效果。在混凝土搅拌制备过程中，韦兰胶、聚醋酸乙烯酯、萘系减水剂的共同配合使体系中的粒子具有良好的分散、悬浮效果，并且在网络结构的作用下，保持稳定的团聚效果。再结合对比例4的检测结果对比可知，韦兰胶、聚醋酸乙烯酯、萘系减水剂的配合需要在一定的比例下才能发挥良好效果，当使用比例不在本技术所提供的比例内，所制得的混凝土性能大打折扣。同样的，结合对比例5的检测结果，改变体系中水泥与水的用量后，即使三者在特定比例配合，所得到的混凝土效果得到较大影响。
61.混凝土通过注浆管灌注到钢板桩底部后，包裹在钢管桩外。在水下被水冲刷时，由于混凝土的特殊性质不易被冲散，能够保持长效稳定，从而提高了围堰整体结构的稳定、防渗水效果。
62.根据表2中实施例1、4与实施例5的检测数据对比可知，实施例1、4的混凝土在抗分
散和抗压方面性能略优于实施例5的，说明进一步调整韦兰胶、聚醋酸乙烯酯、萘系减水剂在特定比例下配合，有利于使网状结构、絮凝效果得到更加充分的发挥。
63.根据表2中实施例1与实施例6-7的检测数据对比可知，实施例6、7的混凝土在抗渗性上得到了进一步的提升。韦兰胶、聚醋酸乙烯酯、萘系减水剂所形成的网络结构对于混凝土的抗渗效果有一定程度的提升。而在进一步调整无机填料的种类与比例后，又对混凝土的结构有了更优选的改进。
64.根据表2中实施例1与实施例8的检测数据对比可知，体系中的原料配合一定高速转速的搅拌，在制备时具有较低的粘度，从而降低了制备过程中的难度及对设备的要求。而在搅拌结束后，原料又恢复了较大粘度，从而有利于保持在水中的抗分散效果。
65.根据表2中实施例1与实施例9的检测数据对比可知，若省略无机填料，则会对混凝土的抗渗效果有较大影响。
66.本具体实施例仅仅是对本技术的解释，其并不是对本技术的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。