盐渍土地区混凝土基础防侵蚀保护层施工工艺及工法的制作方法

本发明属于混凝土基础施工工艺技术领域，具体涉及一种盐渍土地区混凝土基础防侵蚀保护层的施工工艺及工法。

背景技术：

随着我国经济的快速发展，我国地下空间的开发利用进入了快速发展阶段，需要开展建设大量的地下构筑物。而我国盐渍土分布范围广泛，呈集中分布形态，主要集中在滨海和西北内陆地区。地下构筑物滨海盐渍土主要为卤水浸入土层形成含盐量不超过10％的氯盐盐渍土，工程病害主要是氯盐的侵蚀性破坏；内陆盐渍土含盐种类较多、含盐率变化较大，主要包括氯盐、硫酸盐及碳酸盐，部分地区的盐渍土含有20％～95％不等的岩盐，极易溶解于水中，造成侵蚀性破坏，工程病害问题较为突出。盐渍土对建筑物、构筑物、大型桥梁等地下设施具有结晶类、分解类和结晶分解复合类侵蚀，主要特点是盐渍土中的易溶盐(主要是Cl-或SO42-)，通过混凝土空隙和裂缝，在水的运输作用下与混凝土发生物理或化学反应，生成聚合物，进而膨胀、分解水泥中的胶凝物质，对混凝土及钢筋进行侵蚀，加之盐渍土地区恶劣的气候环境下(碳化、冻融循环等)，盐渍土形成一种非常严重的侵蚀环境，严重影响建筑物、构筑物以及大型桥梁等混凝土基础的安全性和耐久性，造成了极大的资源浪费和经济损失。

多年来，针对盐渍土地区的混凝土防侵蚀，我国相关科研机构以及设计施工企业已经提出了很多侵蚀机理和工程措施。一般对于裸露地面的结构可以定期刷涂各种防侵蚀的材料。但是，对于地下构筑物的防腐就比较困难，一方面构件与强侵蚀的盐渍土和卤水直接接触,二是无法定期刷涂防侵蚀材料。目前对于盐渍土地区的混凝土基础的防腐主要有以下两类措施：(1)用厚壁钢管/钢板包裹防混凝土基础，钢板壁厚一般>10mm，即在使用的寿命内侵蚀不到混凝土基础。但是由于地下构筑物的施工量很大，导致使用的钢材量很大，工程造价很高，而且施工过程工艺复杂，施工周期延长，容易在施工过程出现塌孔等新的问题；(2)采用防腐混凝土或加入防腐剂材料的混凝土灌注桩或预制桩，防腐剂材料和防腐混凝土价格高，增加工程造价。

因此，提出一种施工过程简便、现场操作性强、自动化程度高、成本低廉以及适应性强的盐渍土地区地下构筑物(混凝土基础)的防侵蚀施工工法工艺，显得非常迫切、必要。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种盐渍土地区地下构筑物的混凝土基础防侵蚀保护层的施工工法及工艺，要解决现有盐渍土地区混凝土基础防侵蚀的技术施工难度大、工艺复杂、工程造价高、适应面窄的问题。

本发明采用以下技术方案：

盐渍土地区混凝土基础防侵蚀保护层施工工艺，包括以下步骤：

S1：根据施工地区地下水环境制备护壁泥浆；

S2：根据施工地区地下水环境制备防侵蚀浆料；

S3：埋设防侵蚀浆料注入系统；

所述防侵蚀浆料注入系统包括防侵蚀浆料进浆管道和控制阀系统，所述防侵蚀浆料进浆管道包括进浆主管道和进浆辅助管道，所述控制阀系统包括与进浆主管道连接的底端专用控制阀系统和与进浆辅助管道连接的侧向专用控制阀系统；

S4：向步骤S3中所述注入系统中注入所述防侵蚀浆料，在现有混凝土基础表层形成防侵蚀保护层。

进一步的，所述步骤S1包括：

S101：选用施工地区的卤水制备护壁泥浆配浆水，所述护壁泥浆包括膨润土、增粘剂CMC、分散剂FCI、PHP加重剂、烧碱或者纯碱；

S102：以不低于摄氏零下5度的搅拌温度混合制备所述护壁泥浆并检验质量；

S103：使用配置好的护壁泥浆进行混凝土基础施工。

进一步的，所述步骤S102中，根据相对密度、粘度、胶体率、含砂率、失水率和酸碱度指标来检验所述护壁泥浆质量。

进一步的，所述步骤S2包括：

S201：根据施工地区卤水成分，确定基料、相应防侵蚀材料以及外加剂标号；

S202：根据防侵蚀设计要求，按照当地卤水试验成果配比基料、防侵蚀材料和外加剂；

S203：将基料、防侵蚀材料、外加剂充分混合搅拌，制备防侵蚀浆料。

进一步的，所述步骤S203中：根据浆液稳定性、流动性或粘度、析水率或沉渣速度，将所述防侵蚀浆料和泥浆及卤水混合后，根据浆液的凝结时间和结石强度，以及结石透水性指标检验所述防侵蚀浆料的质量。

进一步的，步骤S3中，所述防侵蚀浆料注入系统的埋设具体为：

在混凝土基础的钢筋笼上安装进浆主管道和进浆辅助管道；

在所述进浆主管道末端安装所述底端专用控制阀系统，在所述进浆辅助管道上安装侧向专用控制阀系统；

所述进浆主管道和钢筋笼采用管螺纹管螺纹或焊接方式连接，焊接时交叉套管不小于5cm；

所述进浆辅助管道和钢筋笼采用钢丝绑扎连接，在所述钢筋笼末端，将所述进浆辅助管道绑扎于加劲箍内侧，与所述钢筋笼主筋靠紧绑扎，固定绑扎点为每一道加劲箍处，所述进浆辅助管道绑扎于箍筋外侧，绑扎点间距为0～1.5m；

将所述进浆主管道通过接头和进浆辅助管道连接，并暂时封闭进浆管道的出浆口。

进一步的，所述进浆主管道为内径20～70mm，管壁厚度不小于2.00mm的钢管，用于安装在混凝土基础底端和侧向位置；

所述进浆主管道为内径50mm，管壁厚度3.00mm的钢管，用于所述进浆主管道末端为声测管兼进浆管时；

所述进浆辅助管道为直径25mm的钢丝挂壁软管。

进一步的，根据施工要求，将所述钢筋笼埋设到工程设计指定位置，所述防侵蚀浆料注入系统埋设完毕，所述防侵蚀浆料注入系统在混凝土基础施工完成后能够单向开阀使用。

进一步的，所述步骤S4具体为：在混凝土浇注完成至少48小时后，开始注入防侵蚀浆料，根据地下水位、岩土位置和压力设计防侵蚀浆料注入的工艺压力和流量，达到防侵蚀保护设计要求后，停止注入防侵蚀浆料，关闭所述进浆管道管口，待防侵蚀浆料在混凝土基础表层和原岩土地层之间形成防侵蚀保护层。

盐渍土地区混凝土基础防侵蚀保护层施工工法，包括以下步骤：首先在地下构筑物的混凝土基础浇注前进行施工护壁泥浆处理，形成一层泥皮；然后在混凝土基础施工完成一定时间后，将防侵蚀浆料压入到现有混凝土基础的表层，待防侵蚀浆料与地下卤水和泥浆充分反应、固结后形成厚度为15～35mm的保护层，覆盖保护层用于阻止卤水继续侵蚀混凝土基础。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

本发明公开了一种盐渍土地区混凝土基础防侵蚀保护层施工工艺，根据施工地区地下水环境制备防侵蚀浆料，并通过进泵管道和控制阀系统对其进行管控，能将防卤水侵蚀材料紧密覆着于混凝土基础外表面，形成稳定、致密的水下防侵蚀保护层。

进一步的，选用施工现场的卤水环境，确定护壁泥浆的配比，加入CMC、分散剂、加重剂，烧碱或纯碱等，使得制备的护壁泥浆的相对密度，粘度，胶体率，含砂率，失水率和酸碱度均满足现场环境要求，再按照防侵蚀要求配比防侵蚀材料，使其在浆液稳定性、流动性或粘度；析水率，沉渣速度等满足要求，制备的防侵蚀材料能够有效阻隔地下卤水(特别是Cl-或SO42)继续渗入混凝土基础内部，阻止地下水对地下构筑物的混凝土基础侵蚀破坏，对地下构筑物的混凝土基础起到持久的保护作用，保证地下构筑物结构安全并延长其使用寿命。

进一步的，防侵蚀浆料在混凝土外围通过压力注入，对钢筋混凝土基础的外围土体，通过渗入(粗颗粒土)、劈裂(细粒土)和压密(非饱和松散土)防侵蚀浆料对混凝土基础周边岩土起到在一定程度上的加固作用，克服了传统的盐渍土地区混凝土基础防侵蚀处理可能降低混凝土基础强度的缺点，可以保证防侵蚀处理后力学性能不降低。

进一步的，根据安装位置选用不同规格的钢管作为进浆管道并采用焊接方式进行连接，保证防侵蚀浆料顺利通过进浆管道压入到混凝土基础外围，管道末端的专用阀门系统能够有效防止防侵蚀浆料注入的整个过程中回流倒灌问题的发生，保证保护层的稳定。

本发明还公开的一种盐渍土地区混凝土基础防侵蚀保护层施工工法，不改变地下构筑物的一般施工过程，对其他相关施工作业造成的影响小；施工工法原理简便、可靠；施工设备简单。

综上所述，本发明公开的一种盐渍土地区混凝土基础防侵蚀保护层施工工艺及工法，流程简便；工程造价低廉；其对盐渍土地区的混凝土基础防侵蚀保护适应性强，不因地下构筑物的类型不同而更改基本的施工内容以及工艺流程。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

【附图说明】

图1是本发明施工工艺流程图；

图2是本发明灌注桩钻孔准备施工工艺示意图；

图3是本发明清孔施工工艺示意图；

图4是本发明加工安装防侵蚀浆料注浆系统施工工艺示意图；

图5是本发明钢筋笼安装施工工艺示意图；

图6是本发明混凝土灌注施工工艺示意图；

图7本发明防侵蚀浆料注入系统示意图。

其中：1.钻机；2.注浆泵；3.注浆导管；4.起重机；5.混凝土；6.钢筋笼；7.进浆主管道；8.底端专用控制阀系统；9.排浆泵；10.排浆导管；11.桩孔；12.混凝土注浆导管；13.卤水泥浆；14.桩孔护筒；15.防侵蚀保护层；16.混凝土桩体；17.进浆辅助管道；18.侧向专用控制阀系统；19.淡水；20.防侵蚀浆料；21.泥皮。

【具体实施方式】

在下面的描述中，只通过说明的方式对本发明的某些示范实例进行描述，毋庸置疑，本领域的技术人员应该明白，在不偏离本发明的宗旨和范围的情况下，可以用各种不同方式对所述的实施方案进行修正。因此附图和说明在本质上只是说明性质的，而不用于限制权利要求的保护范围。在本说明书中，相同的附图标记表示相同的内容。

本发明提供了一种盐渍土地区混凝土基础防侵蚀保护层的施工工艺及工法，对混凝土基础形成稳定、致密、均匀的保护层，该保护层具备防侵蚀功能。

请参阅图1所示，本发明一种盐渍土地区混凝土基础防侵蚀保护层施工工法具体为：

首先在地下构筑物的混凝土基础浇注前进行泥浆护壁处理，形成一层厚度不小于15mm的泥皮；

然后在混凝土基础浇注完成一定时间后，将防侵蚀浆料注入到混凝土基础的外围，其中防侵蚀浆料与地下卤水和泥浆充分反应、固结形成均匀、致密、稳定的保护层；

最终形成的保护层的厚度为15～35mm，可以有效阻隔地下卤水对混凝土基础的侵蚀。

本发明一种盐渍土地区混凝土基础防侵蚀保护层施工工艺具体为：

S1：根据施工地区地下水环境制备护壁泥浆；

具体包括以下步骤：

步骤S101：为保证护壁泥浆在卤水环境使用的稳定性和耐久性，并降低护壁泥浆的制备成本，特选用施工地区的卤水来制备护壁泥浆的配浆水，卤水环境下的护壁泥浆至少应包括膨润土、增粘剂CMC(羧甲基纤维素钠)等护壁泥浆的基本成分，还可针对性的选择添加剂，例如分散剂FCI(铁铬木质素磺酸盐)PHP(聚丙烯酰胺絮凝剂)加重剂以及烧碱或者纯碱，其中，成品泥浆比重1.05～1.15g/cm³，粘度10～25s，含砂率<6％，PH值7～10；

步骤S102：以不低于摄氏零下5度的搅拌温度混合制备护壁泥浆并检验护壁泥浆的质量；

步骤S103：使用配置好的护壁泥浆进行混凝土基础施工。

其中，护壁泥浆制备完成后，应从如下所述指标来检验护壁泥浆的质量：

相对密度、粘度、胶体率、含砂率、静切力和酸碱度。

S2：根据施工地区地下水环境制备防侵蚀浆料

具体包括以下步骤：

步骤S201：根据施工地区卤水成分，确定基料、防侵蚀材料以及外加剂的标号；

步骤S202：基料、防侵蚀材料以及外加剂混合比应根据防侵蚀设计要求进行配比；

步骤S203：将基料、防侵蚀材料以及外加剂等充分混合搅拌，制备防侵蚀浆料。

其中，制备时环境温度不低于摄氏零下5度，搅拌速度以60转/分钟，现场搅拌时间不少于30秒，不大于20分钟，基料、防侵蚀材料、外加剂混合搅拌后，将制备好的防侵蚀浆料和泥浆、卤水进行充分混合，从以下4个方面检查检查防侵蚀浆料的质量：

1)浆液稳定性、流动性或粘度；

2)析水率，沉渣速度；

3)防侵蚀浆料和泥浆、卤水混合后，浆液的凝结时间和结石的强度；

4)结石的透水性。

S3：埋设防侵蚀浆料注入系统；

具体包括以下步骤：

步骤S301：防侵蚀浆料注入系统的加工。防侵蚀浆料注入系统包括防侵蚀浆料进浆管道和专用阀门系统，其中防侵蚀浆料进浆管道分为进浆主管道7和进浆辅助管道17；其中专用阀门系统包括与进浆主管道连接的底端专用控制阀系统8和与进浆辅助管道连接的侧向专用控制阀系统18：

(1)浆料进浆主管道：为保证进浆管连接强度，混凝土基础首端和侧向位置管道宜采用φ20～70的钢管，管壁厚度为不小于2.00mm使用机械连接。进浆管道末端为声测管兼进浆管时采用φ50钢管，管壁厚度为3.00mm采用焊接，焊接时交叉套管不少于5cm。

(2)浆料进浆辅助管道：采用直径不小于φ20mm的钢丝挂胶水管；

(3)专用阀门系统。为保证防侵蚀浆料能顺利通过进浆管道压入到混凝土基础外围，采用专用控制阀系统，其根据施工要求设计要求进行定制；

步骤S302：防侵蚀浆料注入系统的安装：

(1)在防侵蚀浆料进浆主管道末端安装底端专用控制阀系统；

(2)在进浆辅助管道上安装侧向专用控制阀系统，侧向专用控制阀系统的位置和数量根据施工现场的工程技术要求确定；

(3)在混凝土基础的钢筋笼上安装浆料进浆管道，进浆主管道与钢筋笼连接可采用焊接方法固定或采用16#铅丝十字绑扎方法固定，绑扎应牢固、均匀；进浆辅助管道和钢筋笼的连接可采用钢丝绑扎连接，进浆管道的安装位置和数量，具体根据施工现场的工程技术要求确定，在钢筋笼末端，将进浆管绑扎于加劲箍内侧，与钢筋笼主筋靠紧绑扎，固定绑扎点为每一道加劲箍处，进浆辅助管道绑扎于箍筋外侧，绑扎点间距为0～1.5m；

(4)将进浆主管道和辅助管道通过接头连接；

步骤S303:防侵蚀浆料注入系统安装完毕后，根据施工要求，将钢筋笼埋设到指定工程设计指定位置，防侵蚀浆料注入系统随之埋设完毕。

S4：向步骤S3中所述注入系统中注入所述防侵蚀浆料，在现有混凝土基础表层形成防侵蚀保护层；

具体为：在混凝土浇注完成至少48小时后，开始注入防侵蚀浆料，根据地下水位和压力设计防侵蚀浆料注入的工艺压力和流量，达到防侵蚀保护设计要求后，停止注入防侵蚀浆料。关闭防侵蚀浆料进浆主管道和进浆辅助管道管口，等待一段时间后，防侵蚀浆料便在混凝土基础外围和地层之间形成厚度为15～35mm的防侵蚀保护层。

实施案例

参见图1至图7所示，具体是将本发明提出的盐渍土地区混凝土基础防侵蚀保护层施工工法及工艺应用于盐渍土地区灌注桩混凝土基础防侵蚀保护层施工之中，具体为：

首先，根据施工地区地下水环境制备护壁泥浆：

为保证护壁泥浆在卤水环境使用的稳定性和耐久性，并降低护壁泥浆的制备成本，特选用施工地区的卤水来制备护壁泥浆的配浆水；卤水环境下的护壁泥浆至少应包括膨润土、增粘剂CMC(羧甲基纤维素钠)等护壁泥浆的基本成分，还可针对性的选择添加剂，例如分散剂FCI(铁铬木质素磺酸盐)、PHP(聚丙烯酰胺絮凝剂)、加重剂以及烧碱或者纯碱；根据施工现场卤水环境和工程经验，设计实验确定护壁泥浆的各种组成成分的最佳配合比；混合制备护壁泥浆并检验护壁泥浆的质量；护壁泥浆制备完成后进行混凝土基础施工，应从如下所述指标来检验护壁泥浆的质量：(1)相对密度按照泥浆比重计1.10～1.15g/cm³；(2)粘度10～25s；(3)胶体率大于95％；(4)含砂率小于6％；(5)静切力1min内为20～30dPa,10min内为50～100dPa；(6)失水率小于30ml/30min；(7)PH值7～10。

然后进行钻孔：

请参阅图2所示，采用泥浆护壁钻孔工艺,按设计要求利用钻机1施工桩孔11，在施工桩孔11顶部安装有桩孔护筒14，用于防止桩孔塌陷，启动注浆泵2，将卤水泥浆13通过注浆导管3注入桩孔11内，在孔壁上形成一层厚度20mm左右的泥皮21；

然后进行清孔：

请参阅图3所示，同时启动注浆泵2和排浆泵9,一边注浆导管3注入淡水19，一边将桩孔内的卤水泥浆通过排浆导管10抽出,完成卤水泥浆置换后，抽出注浆导管3和排浆导管10；

然后根据施工地区桩孔内的地下卤水环境和设计防护要求，制备防侵蚀浆料20；

具体为：根据施工地区卤水成分，确定基料、防侵蚀材料以及外加剂的标号；基料、防侵蚀材料以及外加剂混合比应根据防侵蚀设计要求进行配比；将基料、防侵蚀材料以及外加剂等充分混合搅拌，制备防侵蚀浆料20；

制备时环境温度为摄氏5度，搅拌速度以60转/分钟，现场搅拌时间10分钟，基料、防侵蚀材料、外加剂混合搅拌后，将制备好的防侵蚀浆料20和泥浆、卤水进行充分混合，从以下四个方面检查防侵蚀浆料的质量：

浆液稳定性、流动性或粘度；

析水率，沉渣速度；

浆液的凝结时间和结石的强度；

结石的透水性，成品防侵蚀浆料密度不小于1.61g/cm3，2h析水率＜5％，马氏漏斗粘度(S)＜35，凝聚力(＜4N/m2)，28d水泥结石强度>15Mpa。

根据混凝土设计强度按照相关规范进行fcu.o＝fcu.k+1.645σ，式中fcu.o为混凝土配制强度(MPa)；fcu.k为混凝土的强度等级(MPa)；σ为混凝土强度标准差(MPa)。

然后加工、安装防侵蚀浆料注入系统；

请参阅图4所示，具体为：防侵蚀浆料注入系统包括设置在钢筋笼6内的防侵蚀浆料进浆管道和专用阀门系统，其中防侵蚀浆料进浆管道分为进浆主管道7和进浆辅助管道17；其中专用阀门系统包括与进浆主管道7连接的底端专用控制阀系统8和与进浆辅助管道17连接的侧向专用单向阀系统18。

(1)浆料进浆主管道：为保证进浆管连接强度，混凝土基础首端和侧向位置管道宜采用φ25mm钢管，管壁厚度为3.00mm使用机械连接。进浆管道末端如声测管兼进浆管时采用φ50钢管，管壁厚度为3.00mm采用焊接。

(2)浆料进浆辅助管道：采用直径φ25mm的钢丝挂胶水管；

(3)专用阀门系统。为保证防侵蚀浆料能顺利通过进浆管道压入到混凝土基础外围，采用专用控制阀系统，其根据施工要求设计要求进行定制；

防侵蚀浆料注入系统的安装：

(1)在防侵蚀浆料进浆主管道末端安装底端专用控制阀系统8；

(2)在进浆辅助管道上安装侧向专用单向阀18，侧向专用单向阀的位置和数量根据施工现场的工程技术要求确定；

(3)在混凝土基础的钢筋笼上安装浆料进浆管道，进浆主管道与钢筋笼连接可采用焊接方法固定或采用16#铅丝十字绑扎方法固定，绑扎应牢固、均匀；进浆辅助管道和钢筋笼的连接可采用钢丝绑扎连接，进浆管道的安装位置和数量，具体根据施工现场的工程技术要求确定；在钢筋笼末端，将进浆管绑扎于加劲箍内侧，与钢筋笼主筋靠紧绑扎，固定绑扎点为每一道加劲箍处，进浆辅助管道绑扎于箍筋外侧，绑扎点间距为1.5m。

(4)将进浆主管道7和进浆辅助管道17通过接头连接，并暂时封闭进浆管道的出浆口。

然后吊装钢筋笼，请参阅图5和图6所示，埋设防侵蚀浆料注浆系统；利用起重机4将安装有防侵蚀注入系统的钢筋笼6吊装至桩孔11内，并在钢筋笼6内放入混凝土注入导管12；

然后混凝土灌注，启动注浆泵2，将混凝土5通过混凝土注浆导管12注入桩孔11，桩孔11内的大部分清水泥浆被注入的混凝土挤出；待达到灌注桩设计要求后，将桩收口,拆除混凝土注浆导管12，混凝土桩体16浇注完成；

最后进行防侵蚀浆料20注入：

请参阅图7所示，在混凝土浇注完成至少48小时后，开始压注防侵蚀浆料20，具体为：启动注浆泵2，通过防侵蚀浆料注入系统(进浆主管道7、进浆辅助管道17，底端专用控制阀8，侧向专用控制阀18)，将防侵蚀浆料20注入到混凝土桩体16和桩孔11壁之间；压注防侵蚀浆料20时，要根据水下压力和水位情况控制防侵蚀浆料的注入压力和流量，待达到防侵蚀保护设计要求后，停止注入防侵蚀浆料20，收口防侵蚀浆料20注入导管管口，等待48小时后，通过与混凝土基础外围的卤水、泥皮21充分反应、固结在混凝土灌注桩和桩孔壁之间的缝隙内形成一层均匀致密、稳定耐久的防侵蚀保护层15，保护层厚度至少可以保证不小于泥皮21厚度，该保护层可以卤水和混凝土基础隔离，防止卤水对混凝土基础的侵蚀。

以上只是本发明的一个实施案例，本发明的实施不止于此。以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。