高壓旋噴灌漿技術(shù)在黃河工程中的應(yīng)用

李亮玉 張慶偉

（山東臨沂水利工程總公司，山東 臨沂 276006）

1 泵站工程總體情況

1.1 工程概況

利津縣宮家干渠渠首泵站位于宮家引黃閘前首，黃河左岸宮家斷面以下300m處，相應(yīng)大堤樁號(hào)300+137。泵站由連接段、自流閘、泵室、出水池、箱式變電站、管理房等部分組成。自流閘設(shè)計(jì)流量30m3/s，泵站設(shè)計(jì)流量18m3/s，選用6臺(tái)900QZB-125潛水軸流泵，泵站總裝機(jī)容量960kW。

1.2 區(qū)域地層

根據(jù)野外鉆探揭露、靜探資料及室內(nèi)土工試驗(yàn)，勘察場地地層除表層為素填土外，其下地層均由黃河三角洲第四紀(jì)新近堆積的粉土，粘性土組成。地層特征自上而下分述為：

一層素填土（Q4ml）:黃褐色，土質(zhì)不均勻，以粉土為主，含云母，含有機(jī)質(zhì)，加粉質(zhì)粘土團(tuán)塊，含植物根系及少量建筑垃圾，稍濕。場區(qū)普遍分布，厚度：2.00～3.20m，平均 2.35m;層底標(biāo)高：16.60～17.91m,平均 17.42m；層底埋深：2.00～3.20m，平均 2.35m。

二層粉土（Q4al）：黃褐色，土質(zhì)較均勻，含云母、氧化鐵斑、有機(jī)質(zhì)，稍有粘性，層里不明顯，搖振反應(yīng)迅速，無光澤反應(yīng)，干強(qiáng)度低，韌性低，夾粉質(zhì)粘土薄層，稍密，濕。場區(qū)普遍分布，厚度：1.80～7.60m，平均 3.95m;層底標(biāo)高：10.31～15.7m，平均 13.47m；層底埋深：4.00～9.60m，平均 6.30m。

三層粉土（Q4al）：灰色，土質(zhì)較均勻，含云母、氧化鐵斑，搖振無反應(yīng)，稍有光滑，干強(qiáng)度中等，韌性較好，粘感較明顯，夾粘土薄層，軟塑。場區(qū)普遍分布，厚度：4.70～9.60m，平均 7.45m;層底標(biāo)高：0.71～9.70m，平均6.02m；層底埋深：10.00～19.20m，平均 13.75m。

四層粉土（Q4al）：黃褐色，土質(zhì)均勻，顆粒較粗，含云母、貝殼及氧化鐵斑、有機(jī)質(zhì)，稍有粘性，層里不明顯，搖振反應(yīng)較快，無光澤反應(yīng)，干強(qiáng)度低，韌性低，密實(shí)，濕。 場區(qū)普遍分布，厚度：1.30～16.20m，平均 9.68m;層底標(biāo)高：-6.50～4.00m，平均-3.65m；層底埋深：15.80～26.20m，平均 23.43m。

五層粉土（Q4al）：黃褐色，土質(zhì)較均勻，含云母及氧化鐵斑，搖振無反應(yīng)，稍有光滑，干強(qiáng)度中等，韌性較好，粘感較明顯，夾粘土及粉土薄層，可塑。場區(qū)普遍分布，厚度：1.50～12.30m，平均 4.63m;層底標(biāo)高：-8.81～ -7.99m，平均-8.28m；層底埋深：27.70～28.50m，平均28.05m。

六層粉土（Q4al）：黃褐色，土質(zhì)較均勻，顆粒較粗，含云母、貝殼及氧化鐵斑、有機(jī)質(zhì)，搖振，稍有粘性，層里不明顯，搖振反應(yīng)較快，無光澤反應(yīng)，干強(qiáng)度低，韌性低，較粗，夾粉質(zhì)土層薄厚，密實(shí)，濕。該層未穿透。

1.3 地基承載力特征值

根據(jù) 《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007—2002）的有關(guān)規(guī)定，地基承載力特征值可以根據(jù)原位測試、室內(nèi)土工試驗(yàn)結(jié)果，并結(jié)合工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)綜合確定各層土的地基承載力特征值fak（見表1）。

1.4 場地土滲透性評價(jià)及基坑開挖

從室內(nèi)土樣滲透試驗(yàn)成果表2得出，二層為中性透水性土，三層為弱透水性土。

表2 滲透試驗(yàn)成果表 cm/s

2 施工導(dǎo)流及基礎(chǔ)處理方案論證

根據(jù)地形、地質(zhì)條件、水頭等情況，初步確定兩種基礎(chǔ)處理方案。

方案一：在泵站上游采用全段圍堰法導(dǎo)流，將兩壩頭處拋石拆除，填筑土圍堰，邊填筑邊在內(nèi)外坡堆放裝土編織袋；同時(shí)外坡采用圍堰頂高出水面1.0m時(shí)，沿圍堰軸線進(jìn)行水泥土深層攪拌法（濕法）截滲墻施工。施工降水采用滲井和輕型井點(diǎn)相結(jié)合方式降水，在臨河側(cè)布置滲井，基坑周圍布置輕型井點(diǎn)。自流閘、泵室及扶壁基礎(chǔ)采用水泥土攪拌法中的粉體噴攪法（干法）提高地基承載力。

方案二：施工平臺(tái)與圍堰同時(shí)填筑施工，首先采用挖掘機(jī)進(jìn)行基礎(chǔ)清理，采用工地附近土料場的土料，利用挖掘機(jī)裝車，自卸汽車運(yùn)輸，挖掘機(jī)分段、分層平料、壓實(shí)的方法。

施工平臺(tái)填筑以高出水位1.0m控制，施工圍堰頂高程 15.00m，頂寬 5～7m，邊坡 1：1，采用塑料編織袋裝砂填筑封閉土石圍堰。為防止波浪沖刷，迎水坡采用編織袋裝土護(hù)坡。

施工平臺(tái)及圍堰完成后，進(jìn)行高壓旋噴截滲。在施工平臺(tái)迎水面布置三排孔、左右岸兩側(cè)旋噴樁布置雙排孔，孔距0.9m，孔深 14m，共布孔268個(gè)。自流閘、泵室及出水池基礎(chǔ)，梅花樁布孔，孔間距0.9m，泵房基礎(chǔ)旋噴樁高程控制在4.3～7.3m，閘室基礎(chǔ)旋噴樁高程控制在 5.5～8.5m。

經(jīng)過反復(fù)論證分析，方案一圍堰伸入黃河主河道，施工難度較大，同時(shí)井點(diǎn)降水造價(jià)較高。方案二考慮到高噴不存在一般注漿的可灌性問題，只要高壓射流能破壞的地層如細(xì)砂、特細(xì)砂、粘性土均可處理；高壓噴射灌漿板墻自身及它與周邊構(gòu)筑物在上下、左右、前后能實(shí)現(xiàn)三維空間連接;高噴灌漿無須護(hù)壁漿液和砼制作澆筑系統(tǒng)，對場地要求不高；同時(shí)適用于軟基加固及松散體整體固化，故采用高壓噴射灌漿防滲墻的防滲處理方案，既可滿足地基承載力，又達(dá)到截滲目的，降低工程造價(jià)，大大提高了施工可行性。

3 高壓旋噴截滲施工工藝

高壓噴射灌漿技術(shù)的基本原理是利用射流作用切割摻攪土層，改變原土層的結(jié)構(gòu)和組成，同時(shí)灌入水泥漿達(dá)到防滲目的。

3.1 施工機(jī)械

造孔采用XY-2型地質(zhì)鉆機(jī)，高壓噴射灌漿采用GP-5高噴臺(tái)車，輔以高壓灌漿泵、空壓機(jī)、水泥漿攪拌機(jī)等。

3.2 施工方法

1）定孔：采取全站儀進(jìn)行整體測量放線，并按Ⅰ序孔、Ⅱ序孔進(jìn)行編號(hào)。2）造孔：將鉆機(jī)移至定位的孔位上泥漿護(hù)壁鉆孔，鉆進(jìn)過程中隨時(shí)注意觀察鉆機(jī)的工作情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)糾正，直至鉆至設(shè)計(jì)深度。3）下噴射管：將高噴臺(tái)車移至孔口、對準(zhǔn)孔位中心，進(jìn)行地面試噴后下管。為防止氣噴嘴堵塞，下管前可用膠布包扎，可用1MPa水壓下管，下到設(shè)計(jì)深度后，用水平尺檢查垂直度。4）制漿：制漿站嚴(yán)格按照監(jiān)理人批準(zhǔn)的水灰比配制并拌制水泥漿。每罐測量一次漿液比重，并詳細(xì)記錄(見表3)。在灌漿過程中連續(xù)攪拌，漿液過篩后使用。5）噴射提升：噴管下至設(shè)計(jì)深度后，開始送入符合要求的氣、漿，待孔內(nèi)漿液冒出孔口后，隨即按旋（擺）噴的工藝要求提升注漿管，由下而上注漿。在灌漿過程中要特別注意孔口冒漿情況，如孔口出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象，說明地層中空隙大或有集中漏水現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)采取措施，如充砂或摻外加劑等措施，以確保樁的連續(xù)性。6）回灌：待噴射管提出地面后，在原孔位利用水泥漿進(jìn)行回灌，直至孔內(nèi)漿液面不下降為止，以確保施工質(zhì)量。7）沖洗：噴射結(jié)束后，及時(shí)將各管路沖洗干凈，以防堵塞。

3.3 施工質(zhì)量控制方法

1） 施工過程質(zhì)量控制

表3 制漿站配料計(jì)算表

a.在施工前，做好技術(shù)交底，明確技術(shù)措施。b.施工前根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境和地下埋設(shè)物的位置等情況，復(fù)核高壓噴射注漿的設(shè)計(jì)孔位。精確測量放樣，孔位誤差小于50mm，鉆孔深度大于設(shè)計(jì)樁底100mm，成孔偏斜率小于0.5%。c.鉆孔至巖面內(nèi)0.2～0.5m后提鉆，報(bào)請監(jiān)理工程師核實(shí)孔深。d.對漿液配比嚴(yán)格控制，做到掛牌施工，每盤檢測一次漿液比重。e.認(rèn)真做好各樁的施工記錄和工程意外情況。f.認(rèn)真組織開展施工班組的質(zhì)量自檢、互檢、交接班檢查，嚴(yán)格獎(jiǎng)懲制度。g.實(shí)行崗位責(zé)任制，貫徹全面質(zhì)量管理。

2）特殊情況處理

a.塌孔：鉆孔時(shí)，出現(xiàn)塌孔或不返水現(xiàn)象應(yīng)說明原因，詳細(xì)記錄層深。并用粘土充填固壁來處理，以順利成孔和保證孔壁穩(wěn)定。b.噴漿中斷：在噴漿過程中，供漿必須連續(xù)，一旦中斷，將噴漿管下沉到停漿點(diǎn)以下進(jìn)行復(fù)噴，以保證樁體的完整性。c.冒漿：在噴射注漿過程中，觀察冒漿的情況，以及時(shí)了解土層情況，判別噴射注漿的大致效果和噴射參數(shù)是否合理。冒漿量小于注漿量20%為正?，F(xiàn)象；超過20%或完全不冒漿時(shí)，應(yīng)查明原因并采取相應(yīng)的措施。若系地層中有較大空隙引起的不冒漿，可增大注漿量；如冒漿過大，可減少注漿量或加快提升和回旋的速度。對冒漿要妥善處理：對施工時(shí)從孔中冒出的漿液應(yīng)引流入沉淀池中。d.凹漿處理：及時(shí)進(jìn)行回灌處理。e.旋、擺噴分界處理：依據(jù)設(shè)計(jì)高度要求，在垂直方向分界線處施工時(shí)，要改變噴射方式，適當(dāng)減緩提升速度，以保證樁體的質(zhì)量。

4 結(jié) 語

在黃河工程施工中,施工導(dǎo)流及基礎(chǔ)處理工程存在一定的難度，同時(shí)也極為關(guān)鍵。

采用高噴灌漿防滲處理后，檢測表明，東營市利津縣宮家閘前泵站工程施工圍堰高噴防滲墻施工質(zhì)量優(yōu)良，高壓旋噴樁經(jīng)單樁和復(fù)合地基載荷試驗(yàn)，各項(xiàng)性能均滿足設(shè)計(jì)要求，地基沉降在允許范圍以內(nèi)?？梢姼邏盒龂姽酀{的地基處理方式是合適的、可行的，同時(shí)對地基承載力設(shè)計(jì)值比較大的粘性土和粉性土，可通過加強(qiáng)施工成樁試驗(yàn)，合理調(diào)整施工機(jī)械和有關(guān)參數(shù)，加強(qiáng)水泥用量的計(jì)量，可以確保高壓旋噴樁的質(zhì)量。

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