高壓噴射注漿在基坑防滲工程中的應(yīng)用

摘要：文章介紹了高壓噴射注漿防滲的設(shè)計(jì)及鉆孔技術(shù)要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：高壓噴射注漿；防滲；設(shè)計(jì)；鉆孔

一、概述

高壓噴射注漿是利用高壓射流（水或漿液）切割地基土，形成預(yù)定的切割空間，注入漿液充填空間或與部分土體混合凝成固結(jié)體，以達(dá)到改造土體或其他工程目的的一種方法。主要應(yīng)用于地基加固、地下工程、防滲帷幕、邊坡加固等工程中。

本文介紹高壓噴射注漿技術(shù)在泉州地區(qū)基坑防滲中的一個(gè)應(yīng)用實(shí)例，對(duì)一般的高壓水系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、漿液系統(tǒng)、回灌及串漿的控制與事故處理方法，參考資料中有較多介紹。本文主要介紹防滲設(shè)計(jì)內(nèi)容及對(duì)工程施工中總結(jié)的鉆孔技術(shù)要點(diǎn)。

二、工程應(yīng)用實(shí)例

泉州某綜合樓設(shè)計(jì)的兩層地下室采用人下成孔地下連續(xù)墻支擋結(jié)構(gòu)。因場(chǎng)地存在厚約8m的砂層，且含承壓地下水須作基坑防滲措施以確保地下連續(xù)墻的順利開挖及開挖過程中的環(huán)境安全。

（一）場(chǎng)地地質(zhì)條件

據(jù)場(chǎng)地工程地質(zhì)勘察報(bào)告，場(chǎng)地地層自上而下依次為：

1、雜填土：厚1.6-4.lm，平均厚2.4m。含磚、混凝土碎塊及雜物，松散。

2、淤泥：厚2.5-8.5m，平均厚5.3m。含大量貝殼及粉細(xì)砂。

3、砂層。細(xì)砂：厚1.2-6.4m，平均厚4.1m。埋深4.6-10.8m，標(biāo)貫擊數(shù)4-9擊，松散狀態(tài)。粗砂：厚2.1-5.3m，平均厚3.9m。標(biāo)貫擊數(shù)20-28擊，中密狀態(tài)。兩砂層合計(jì)厚度5.4-10.2m平均8.3m。滲透系數(shù)用抽水試驗(yàn)測(cè)定為13.4m3/d（水位下降1.7m流量為106.7m3/d）。

4、強(qiáng)風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖：埋深14.5-18.0m，平均埋深16.0m。

地下水具承壓性與附近河道水力聯(lián)系較密切，主要受河水補(bǔ)給，水面距地面深度約1.0m。

（二）設(shè)計(jì)說明

工程基坑防滲的對(duì)象為封堵砂層和雜填土中地下水設(shè)計(jì)采用“擺噴-壓漿”聯(lián)合防滲方案，即土層擺噴，基巖帷幕灌漿，基坑折點(diǎn)旋噴加固，雜填土加密半圓旋噴的聯(lián)合方式。

1、設(shè)計(jì)前的圍井試驗(yàn)。為確保防滲工程的可靠性，在施工設(shè)計(jì)前應(yīng)進(jìn)行圍井試驗(yàn)，以確定設(shè)計(jì)施下參數(shù)。（1）設(shè)計(jì)兩組高壓噴射注漿施下參數(shù)，通過圍井試驗(yàn)來驗(yàn)證或調(diào)整。圍井噴射形成后28天方可進(jìn)行抽水孔的施工和抽水試驗(yàn)。（2）抽水孔采用清水跟管鉆進(jìn)，孔徑?覬130，終孔后下入?覬108濾管，濾管與套管間填入中粗砂至地面，然后拔出套管。（3）將深井泵卜入孔內(nèi)，進(jìn)行抽水洗孔，洗孔后即正式作抽水試驗(yàn)。（4）對(duì)抽水試驗(yàn)資料進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。（5）若不能滿足要求，應(yīng)在原抽水孔旁另打一抽水孔，孔深穿過雜填上即可，做抽水試驗(yàn)，以分析是雜填上中防滲有問題，還是砂層中的防滲有問題，再做參數(shù)修改。（6）若滿足防滲要求，則按試驗(yàn)的設(shè)計(jì)參數(shù)施下或?qū)?shù)微調(diào)后再進(jìn)行施下。

2、噴射孔深及防滲工藝。（1）布孔原則：孔位基線距基坑開挖邊線≥3.0m。（2）基本孔：入強(qiáng)風(fēng)化巖≥1.0m，孔深約17.0m，孔距1.6m，全長(zhǎng)擺噴，折點(diǎn)處全長(zhǎng)旋噴。（3）淺孔：穿過淤泥入砂層1.0m，孔深約9.lm，孔距1.6m。淤泥中高水切割能力弱，射程短，且淤泥底面界線起伏大，故采用加密半圓旋噴，可消除地層界線起伏因素對(duì)防滲效果的影響。（4）壓漿孔：高壓噴射注漿完成后，在淺孔位置重新成孔，孔深達(dá)中風(fēng)化巖深約22.0m做基巖壓力灌漿，封堵基巖裂隙水。

3、壓噴射注漿技術(shù)規(guī)定。（1）漿液：采用425#普通硅酸鹽水泥，W/C=1∶1，孔底噴射可摻2%水玻璃。（2）噴射角度：采用三重管噴射，噴咀夾角140°，噴射方向與防滲墻夾角20°，朝基坑外噴射，擺動(dòng)10°（即擺角20°）。折點(diǎn)處與旋噴樁搭接的擺噴孔，其噴咀夾角為160°，指向旋噴樁方向的噴咀，其噴射方向與基線重合，擺角30°。（3）噴射參數(shù)：水壓為35-40MPa、水量：為75-80L/min、漿壓為0.5-0.7MPa、漿量為70-80L/min、風(fēng)壓為0.7MPa、風(fēng)量為2-3m3/min。（4）噴桿提升速度：噴射管噴射正常啟動(dòng)后，在底部靜噴lmin后方可開始提升?？椎?.0m范圍，提升速度為5cm/min。砂層及砂層頂面以上1.0m處，提升速度為7- 9cm/min。砂層底往上1.0m至地面，提升速度為10-14cm/min。旋噴樁旋轉(zhuǎn)速度為10r/min，提升速度統(tǒng)一為10cm/min。（5）基巖壓漿技術(shù)要求：壓漿時(shí)按漿液由稀到濃，終灌壓力1.0MPa、W/C=1∶1的原則進(jìn)行。（6）施工順序與跳噴隔時(shí)：先噴基本孔，再進(jìn)行半圓旋噴和壓漿?；究追秩诟艨滋鴩姺绞?。如先噴1、4、7號(hào)孔，然后噴2、5、8號(hào)孔，最后噴3、6、9號(hào)孔。相鄰孔間隔時(shí)間，擺噴孔2-3d，旋噴孔為1-2d，要求有足夠數(shù)錄的機(jī)械設(shè)各以滿足相鄰孔的間隔時(shí)間。（7）特殊情況處理原則：機(jī)械故障或串漿、返漿過人過小等噴射事故清除后，應(yīng)反插入故障或事故發(fā)生時(shí)深度以下0.5m進(jìn)行復(fù)噴.并及時(shí)做事故分析與處理記錄。

（三）施工技術(shù)要點(diǎn)

高壓噴射注漿工藝只要注意噴嘴噴射方向安裝準(zhǔn)確、各儀表工作正常、各參數(shù)符合設(shè)計(jì)要求即可。而其噴射前期的鉆孔技術(shù)則顯得極為重要，因?yàn)椋瑖娚鋾r(shí)須防孔壁坍塌，且內(nèi)不能留套管，砂層中泥漿易被地下水稀釋或流失，風(fēng)化巖亦易掉塊且不能打粘土漿（水泥漿封堵裂隙好過粘土漿）。重要的是，質(zhì)量好的鉆孔和詳盡的地質(zhì)編錄是保證高壓噴射防滲墻的搭接和強(qiáng)度的前提，也是處理高壓噴射注漿事故的依據(jù)。因此，下面只介紹鉆孔技術(shù)要點(diǎn)。

1、鉆孔基木要求。（1）傾斜度≤0.5%。（2）護(hù)好孔壁，必要時(shí)采用投泥球夯擠護(hù)壁工藝；（3）詳盡地質(zhì)記錄。

2、護(hù)壁下藝。（1）上層鉆進(jìn)應(yīng)使用高濃度的粘土泥漿作沖洗液。（2）雜填上和砂層中，每鉆進(jìn)1.0-1.5m拔出鉆具，向孔內(nèi)投入粘土球并高出該回次進(jìn)尺的開始深度0.5m左右，下入特制的錐形擠搗器沖搗將粘土壓入孔壁再進(jìn)行下一回次鉆進(jìn)。（3）風(fēng)化巖鉆進(jìn)采用針狀合金反循環(huán)鉆進(jìn)，低速低壓清水鉆進(jìn)確保孔壁安全完整，且不堵塞裂隙。

3、地質(zhì)編錄。因木場(chǎng)地地層巖性及厚度均有較大的局部變化，鉆探時(shí)必須有地質(zhì)人員跟班并詳細(xì)做好編錄工作。（1）布置取芯孔，將巖土芯裝入巖芯箱。鉆探感覺變層時(shí)應(yīng)及時(shí)測(cè)量機(jī)上余尺并計(jì)算變層深度。（2）地質(zhì)人員及時(shí)進(jìn)行巖性描述。對(duì)雜填層，要著重描述硬雜質(zhì)的性質(zhì)和含量；對(duì)砂層，著重鑒別中砂、細(xì)砂和粗砂，及砂中卵石石塊的含量等；對(duì)基巖和殘積層，要特別記住基頂面埋深，風(fēng)化狀態(tài)交替時(shí)的變層深度。（3）砂層頂與淤泥底面之間，夾大礫石或石塊的孔，應(yīng)要求加密半圓旋噴孔鉆穿大礫石或石塊后再鉆進(jìn)1.0m方可終孔。

三、結(jié)束語

高壓噴射注漿折線墻結(jié)合基巖壓力注漿帷幕應(yīng)用于地下水位高、土層滲透系數(shù)大、基巖裂隙發(fā)育地區(qū)切實(shí)可行。施下中詳盡的鉆孔地質(zhì)資料和必要的鉆孔工藝是指導(dǎo)施工的前提條件，保證了高壓噴射注漿和基巖壓力注漿能順利進(jìn)行，也為單孔高壓噴射注漿或單孔基巖壓力注漿事故提供了可靠的分析依據(jù)。

帷幕設(shè)計(jì)中應(yīng)注意地層界線的起伏變化，針對(duì)性地設(shè)計(jì)施工參數(shù)，保證防滲效果。高壓噴射注漿設(shè)計(jì)前還應(yīng)根據(jù)地質(zhì)資料，在施工區(qū)段進(jìn)行圍井試驗(yàn)，以檢驗(yàn)和修正設(shè)計(jì)注漿參數(shù)。

參考文獻(xiàn)：

1、林宗元.巖十工程治理工冊(cè)[M].遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，1993.

2、冶金工業(yè)建筑研究總院.基坑開挖與支護(hù)技術(shù)[M].冶金下業(yè)出版社，1993.

（作者單位：福建省火電工程承包公司）

注：“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請(qǐng)以PDF格式閱讀原文?！?/p>