高壓噴射灌漿技術(shù)在防滲工程中的應(yīng)用

吳建平

【摘 要】本文以水庫壩基防滲墻的設(shè)計及灌漿方法為例,重點介紹了三管法高壓噴射灌漿技術(shù)以及施工中的質(zhì)量控制方法,經(jīng)試驗檢測得出防滲墻質(zhì)量良好的結(jié)論。

【關(guān)鍵詞】防滲墻,高壓噴射灌漿技術(shù),質(zhì)量控制,質(zhì)量檢查

【中圖分類號】TV5【文獻標識碼】A

1、前言

高壓噴射法就是利用工程鉆機鉆孔至設(shè)計處理的深度后,用高壓泥漿泵,通過安裝在鉆桿的桿端置于孔底的特殊噴嘴,向周圍土體高壓噴射固化漿液,同時鉆桿以一定的速度邊旋轉(zhuǎn)邊提升,高壓射流使一定范圍內(nèi)的土體結(jié)構(gòu)破壞,并強制與固化漿液混合,凝固后便在土體中形成具有一定性能和形狀的固結(jié)體。

固結(jié)體的形狀和噴射流的移動方向有關(guān)。一般分為旋轉(zhuǎn)噴射(簡稱旋噴),定向噴射(簡稱定噴)和擺動噴射(簡稱擺噴)。旋噴樁主要用于加固地基,提高地基的抗剪強度,改善地基土的變形性能,使其在上部結(jié)構(gòu)荷載作用下,不至破壞或產(chǎn)生過大的變形。定噴固結(jié)體呈壁狀,擺噴形成厚度較大的扇狀固結(jié)體。定噴和擺噴通常用于地基防滲,改善地基土的水力條件及邊坡穩(wěn)定等工程。高壓噴射灌漿技術(shù)具有諸多優(yōu)勢:可灌性好;可控性好;連接可靠;機動靈活;適應(yīng)地層廣、深度較大;對施工場地要求不高。

2、工程概況

某水庫樞紐建筑物有攔河壩、順河壩、泄洪閘、北干渠首閘和南干渠首閘。其中,順河壩東起泄洪閘,沿沙河右岸一級階地大致呈東西走向,全長16.2km,為均質(zhì)土壩。順河壩壩基上部為重粉質(zhì)壤土和粉質(zhì)黏土,厚度不等,一般為4m-10m;中部為礫質(zhì)粗砂和砂卵石層,屬強透水層,厚達17m-22m;下部為第三紀黏土巖或石英砂巖。由于中部的強透水性,造成庫水沿此強透水層向外滲漏,與壩基階地天然地下水匯合,形成了壩基承壓水。近年來由于人為活動影響和工程老化,原有降壓井的效果已不理想,順河壩個別壩段承壓水位明顯高于地面。為此,對問題比較嚴重的壩段,選用高壓噴射灌漿技術(shù)在壩基下建防滲墻,截斷滲流,以解決該壩段突出的滲漏和安全問題。

3、技術(shù)方案

為了取得合理的設(shè)計參數(shù)和施工方案,特在順河壩壩段后選擇工程地質(zhì)條件有代表性的場地進行高壓擺噴圍井試驗。在完成壩后河床內(nèi)高噴現(xiàn)場試驗的基礎(chǔ)上,確定具體設(shè)計及工藝技術(shù)參數(shù)如下。

3.1 工程特性

由于104m-90m高程為重中粉質(zhì)壤土(壩體填筑和覆蓋層土),防滲墻從重中粉質(zhì)壤土頂板上1.5m開始灌漿至基巖以下1m,形成一個上接重中粉質(zhì)壤土,底部插入基巖的封閉式防滲墻體。要求墻體厚度達到20cm以上,造孔的孔斜率要求小于0.8%。

3.2 施工工藝參數(shù)

灌漿材料選用水泥黏土漿,即強度等級為32.5的普通硅酸鹽水泥占70%,黏性土(膨潤土)占30%,水、干料比為1∶11.1。灌漿參數(shù):水壓力:38MPa-42MPa;水量:70L/min;氣壓力:0.7MPa;氣量:1m³/min;漿壓力:0.5MPa;漿量:80L/min;進漿密度:1.53g/cm³;回漿密度:1.20g/cm³;擺動速度:6°/s。擺動角度:30°;噴射角度(擺噴凝結(jié)體軸線與防滲墻軸線夾角):30°;提升速度:土層8cm/min-10cm/min,砂層10cm/min-13cm/min,卵石層7cm/min-10cm/min。

4、質(zhì)量控制

4.1 造孔

采用地質(zhì)鉆機造孔,泥漿固壁?？咨钸_到設(shè)計深度時,提取巖芯,經(jīng)檢驗認可后方可終孔。終孔后要測斜驗收,合格后搬遷孔位。

4.2 制漿

制漿時,指派專人定時檢查并登記水泥耗量,每隔一定的天數(shù)清查核對水泥出入庫和庫存量。定時測量漿液比重,保證漿液濃度符合設(shè)計值。自制備至用完時間不應(yīng)超過4h,否則,作為廢漿處理。

4.3 灌漿

提升速度。土層中提升速度可稍快,砂卵(礫)石層中應(yīng)放慢,含有較大塊石或塊石比較集中的地層應(yīng)更慢。先序孔提升速度可稍慢,后序孔可相對快些。施工中,當發(fā)現(xiàn)返漿量減少時應(yīng)放慢提升速度。

進漿量控制。除在制漿過程中嚴格控制水泥用量、保證漿液濃度外,對進水量同樣要嚴格控制,方可保證進漿量。事故停噴。高噴灌漿應(yīng)連續(xù)作業(yè),不間斷施工,一次成型。噴射過程中因發(fā)生事故停噴超過1h-2h,即作為事故,要做特殊處理方可繼續(xù)噴灌,恢復(fù)噴射時要求從停噴深度以下0.5m開始提升噴射。

終孔回灌。回灌不及時,孔口土體塌落將使已成樁體中出現(xiàn)漿體包裹的空洞。一般應(yīng)在終孔1h后進行回灌,可采用置換出的棄漿,以節(jié)約水泥用量。

5、質(zhì)量檢測

防滲墻的滲透性。灌漿施工結(jié)束待防滲墻體凝固30d后,將550m的灌漿壩段分為4個檢查段,在這4處設(shè)置防滲檢查試驗圍井,用注水試驗測定封閉圍井的滲透性來判斷防滲墻質(zhì)量。從試驗結(jié)果看,防滲墻質(zhì)量均達到優(yōu)或良。防滲墻的連續(xù)性及厚度。施工結(jié)束30d后,采用地質(zhì)雷達技術(shù)對防滲墻的連續(xù)性和厚度進行檢測。設(shè)計要求防滲墻體平均厚度20cm,地質(zhì)雷達檢測表明,高噴防滲體形態(tài)為東西雙向齒形,平均厚度37cm,最大厚度74cm,最小厚度16cm,防滲墻體東西方向上連續(xù)性好,垂向深度上較連續(xù)。防滲墻體結(jié)合體的強度。分別在檢查段之間防滲墻交叉接觸位置布置檢查孔,在檢查孔的中部取樣品做物理力學(xué)試驗。試驗表明,防滲墻的抗壓強度符合設(shè)計要求。

6、噴射時應(yīng)注意以下事項

灌漿深度大時,易造成上粗下細的固結(jié)體,影響固結(jié)體的承載能力或抗?jié)B作用,因而需采用增大壓力和流量或降低旋轉(zhuǎn)和提升速度等措施補救:當發(fā)現(xiàn)噴漿量不足而影響工程質(zhì)量時,可采用復(fù)噴技術(shù);當冒漿量大于灌漿量的20%時,可采用提高噴射壓力、縮小噴嘴直徑、加快提升速度和旋轉(zhuǎn)速度等措施,對冒出的漿液,可回收利用。

根據(jù)工程需要調(diào)節(jié)噴射壓力和灌漿量,改變噴嘴移動方向和速度,控制噴射固結(jié)體的形狀,即圓盤狀、圓柱狀、大底狀、糖糊蘆狀、大帽狀和墻壁狀。噴灌后的漿液有析水現(xiàn)象,可造成固結(jié)體頂部出現(xiàn)凹穴,對地基加固及防滲不利。為此,可采用靜壓灌漿或漿液中添加膨脹材料等措施預(yù)防。高壓泵是高壓噴射灌漿中的關(guān)鍵設(shè)備,要求壓力和流量能在一定的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。額定流量為85～150L/min;額定壓力為20～50MPa。

7、結(jié)語

高壓噴射灌漿防滲墻屬于地下隱蔽工程,設(shè)計要求高,施工控制嚴,其施工質(zhì)量優(yōu)劣的關(guān)鍵在于施工參數(shù)的選擇是否合理。因此,施工前應(yīng)針對不同的地層情況做好施工前的試驗性施工,根據(jù)試驗結(jié)果選擇合理的施工參數(shù)。由于高噴灌漿工藝復(fù)雜,技術(shù)要求高,因此,選擇一支施工經(jīng)驗豐富,質(zhì)量過硬,信譽度高的施工隊伍是保證高壓噴射灌漿防滲墻施工質(zhì)量的前提。高壓噴射灌漿凝結(jié)體系在地層中直接形成,不能直接觀察到凝結(jié)體的質(zhì)量,選用既科學(xué)又切合實際的方法來檢測其防滲質(zhì)量、效果,具有十分重要的工程意義。

參考文獻

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