深层搅拌法(DSM)施工技术介绍
深层搅拌法(DSM)是处理软弱地基和地下工程围护墙施工中的一种现代解决方案。本文将详细分析DSM技术的原理、施工流程、优缺点及实际应用。
1. DSM技术的概念与概述
深层搅拌法(Deep Soil Mixing,简称DSM)是一种先进技术,广泛应用于软弱地基处理及地下工程围护墙施工。该技术利用特殊钻机,将原状土与粘结剂(通常为水泥或石灰)在地下混合,形成具有高承载力和良好防水性的土—水泥混合体。
DSM技术已在日本、韩国、美国等发达国家得到广泛应用,近年来因施工速度快、对环境影响小、且能灵活适应狭小城市地形等优点,正逐渐在越南得到推广。
2. 设备构造及工作原理
2.1 DSM施工设备构造
DSM设备主要包括以下部件:
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搅拌轴(Mixing Shaft):可为单轴或多轴平行组合,长度根据处理深度而定。
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搅拌叶片(Mixing Blades):安装在搅拌轴上,负责切割并搅拌土壤与粘结剂。
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注浆喷嘴(Injection Nozzle):位于搅拌轴内,用于将粘结剂注入土壤中。
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灌浆泵系统:高压泵送水泥浆或粘结剂混合物至需处理区域。
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自动控制系统:控制施工深度、旋转速度、浆液流量及搅拌时间,保证施工质量稳定。
2.2 工作原理
DSM技术基于在地下进行原状土与粘结剂的切割、搅拌和混合,具体步骤如下:
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搅拌轴旋转并插入土体至设计深度。
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在钻进和拔出过程中,通过注浆喷嘴持续注入粘结剂,搅拌叶片高速旋转使其与土壤充分混合。
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土—粘结剂混合物随后发生水化反应并硬化,形成高强度且低渗透率的柱体或板块。
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多根柱体紧密或重叠排列,形成连续的墙体,作为围护墙发挥挡土、防渗和地基加固作用。
3. DSM方法围护墙施工流程
3.1. 勘察与设计
施工前需进行详尽的地质勘察,以确定:
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需处理土层的物理力学特性(含水率、强度、颗粒组成等)。
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防渗层位置(如有)。
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地下水位。
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围护墙的设计深度及尺寸要求。
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选择合适的粘结剂类型(水泥、波特兰水泥、石灰、专用添加剂等)。
由此,设计工程师确定DSM柱的布置方案(圆形、方形、矩形)、柱径、分布密度及柱间重叠度,以保证墙体的密实性。
3.2. 施工准备
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清理施工场地,按设计图定位各钻孔点。
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建立安全围栏,布置搅拌站和浆液泵站。
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检查并校准施工设备。
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安装GPS或激光定位系统,支持自动化施工控制。
3.3. DSM柱施工
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操作钻轴下降至预定深度。
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钻进过程中,粘结剂由注浆喷嘴持续注入。
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钻轴旋转并回抽时,搅拌叶片充分搅拌土壤与浆液。
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保证搅拌时间充足(通常为1至3分钟,视柱径和土质而定),确保混合均匀。
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按设计布置依次完成所有围护墙柱施工。
3.4. 养护与检测
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施工完成后,柱体需养护7至28天,具体视技术要求而定。
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现场取样或制作样块进行检测:
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单轴抗压强度(UCS)
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渗透率
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粘结剂分布均匀性
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若强度不达标,可现场追加混合或局部处理。
4. DSM技术在围护墙施工中的优点
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无废土产生:由于不将土壤挖出地表,降低了运输和处理土壤的成本。
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震动小:适合在城市内施工,靠近居民楼、桥梁、公路、旧挡土墙等邻近建筑物。
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施工速度快:现代设备使施工进度快于传统钻孔灌注桩围护墙方法。
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防渗效果好:DSM围护墙渗透率极低,适合作为地下工程的地下水挡水层。
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承载能力强:既能防渗,又能作为基坑支护或基础结构,保证稳定性。
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降低成本:在大型项目中,特别是深基坑或大面积软土地基处理方面,具有显著的成本优势。
5. DSM使用中的一些限制和注意事项
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难以施工于含砾石、岩石或障碍物较多的土层:因为钻轴和搅拌叶片无法穿透硬土或异物。
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对设备和人员要求高:需要高技能的技术团队、先进设备及严格的质量控制流程。
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质量受施工条件影响大:若土质不均匀或操作不规范,DSM柱的强度可能不均匀。
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不适合松散砂层或强地下水流:浆液可能在反应硬化前被冲走。
6. DSM技术在越南的实际应用
DSM技术在越南越来越多地应用于以下工程:
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地铁基坑围护墙(胡志明市、河内)
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地下室、地下停车场的防渗墙
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高层建筑基础加固,变电站基础加固
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堤坝、蓄水池底部防渗层建设
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山区道路软土地基边坡稳定
此外,DSM还常与其他技术如喷射注浆(jet grouting)、土钉墙(soil nailing)结合使用,以增强结构效果。
深层土体混合(DSM)围护墙施工技术是现代地下工程建设中最先进且高效的解决方案之一。凭借优异的防渗性能、高承载力、对环境影响小以及适合城市施工等特点,DSM技术在基础设施建设领域的地位日益凸显。
深入理解其原理、施工流程,并合理选择土壤类型、粘结材料及合适设备,将有助于充分发挥DSM技术在经济效益和技术性能上的最大优势。
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