高噴板墻施工工藝及質(zhì)量控制

刁東輝

（浙江省第一水電建設(shè)集團(tuán)有限公司，浙江 杭州 310000）

1 工程概況

某水庫(kù)堤基主要由於泥質(zhì)粘土、粉土、粉砂、粘土、粉質(zhì)粘土組成，堤身主體主要由粘土、粉質(zhì)粘土組成。水庫(kù)圍堤局部堤段堤體干密度未達(dá)到設(shè)計(jì)要求，填筑土不純夾粉土或砂土，滲透系數(shù)偏高，部分堤段達(dá)到10-3cm/s。由于庫(kù)區(qū)地表土層植物根系埋藏較深，清基時(shí)不易清除，接觸帶土層裂隙比較發(fā)育，滲透系數(shù)較大，部分堤段達(dá)到10-3cm/s。該水庫(kù)堤體主要由作為心墻的粘土和作為堤殼的泥質(zhì)砂及少量砂壤土組成，因此才用高噴灌漿技術(shù)進(jìn)行加固處理，高噴灌漿采用擺噴形式。

2 高噴板墻施工驗(yàn)證性試驗(yàn)

高噴板墻施工前，比照類(lèi)似工程，結(jié)合本工程的具體情況，初步確定高噴板墻結(jié)構(gòu)型式、孔距和高噴灌漿技術(shù)參數(shù)，然后對(duì)布孔方式、孔距；擺噴的噴射流量、壓力、擺速和提升速度；材料、設(shè)備性能及施工工藝措施等進(jìn)行驗(yàn)證性試驗(yàn)。本工程選擇樁號(hào)9+350-9+650m處進(jìn)行驗(yàn)證性試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果對(duì)有關(guān)參數(shù)進(jìn)行了調(diào)整和完善。

本工程采用三管法高壓擺噴灌漿，即高速射流為清水，其外側(cè)同時(shí)環(huán)繞壓縮空氣，而水泥基質(zhì)漿液以較低壓力灌注。噴射管有三根管子組成，三管并列，高噴灌漿時(shí)，三管分別輸送水、氣、漿三種介質(zhì)。高壓擺噴防滲墻采用折線搭接形式，灌漿材料為水泥粘土加膨潤(rùn)土，灌漿孔孔距1.5m，成墻的有效厚度不小于20cm,擺噴軸線與防滲墻軸線的夾角為10 °，擺角 20 °，墻體滲透系數(shù) k≤5×10-7cm/s，成墻后的墻體抗壓強(qiáng)度不低于1.0Mpa，防滲墻體的彈模不大于500～700Mpa。

地勘資料表明，堤身填土滲透系數(shù)為1.0×10-5cm/s,為弱透水層，防滲墻墻頂高程可在堤身下部，同時(shí)考慮到圍堤填筑時(shí)清基不徹底等因素，應(yīng)使防滲墻頂高程高出建筑基面，故最終確定防滲墻頂高程為2.5-4.0 m。透水性較好的粉土、粉砂層滲透系數(shù)較大為 1.0×10-3～5.0×10-3cm/s，其下以粘土、粉質(zhì)粘土為主，滲透系數(shù) 5.0×10-4～5.0×10-5cm/s，為弱透水層，為提高防滲墻防滲效果，將墻體底部嵌入該土層1～2m，墻底高程深為-9.5～-25.0m。

水泥采用P ·032.5 普通硅酸鹽水泥拌制，水泥新鮮無(wú)結(jié)塊，過(guò)4900 孔/cm2 的篩余量不大于5%。

高噴采用漿液的配比為水泥：粘土：膨潤(rùn)土=1：0.42：0.08。漿液的存放時(shí)間：當(dāng)環(huán)境溫度在10℃以下時(shí)，不超過(guò)5 h；當(dāng)環(huán)境氣溫在10℃以上時(shí)，不超過(guò)3 h；當(dāng)漿液的存放時(shí)間超過(guò)有效時(shí)間時(shí)，按廢漿處理。

主要機(jī)具設(shè)備：鉆孔、漿液攪拌機(jī)、高壓發(fā)生設(shè)備、高噴臺(tái)車(chē)、空壓機(jī)專(zhuān)用噴管及高壓管路等。

3 高噴板墻規(guī)范化施工

3.1 施工準(zhǔn)備

3.1.1 施工 前，建設(shè)單位組織設(shè)計(jì)，監(jiān)理單位向施工單位進(jìn)行技術(shù)交底，并提供相關(guān)文件和資料。

3.1.2 施工單位編制施工組織設(shè)計(jì)，按 照ISO9002 國(guó) 際質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，建立質(zhì)量保證體系，制定安全操作規(guī)程、勞動(dòng)保護(hù)和文明施工措施，指定環(huán)境保護(hù)措施。

3.1.3 施工現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置廢水、廢漿處理系統(tǒng)。

3.2 高噴板墻施工

由于水庫(kù)圍堤上氣候原因，冬季時(shí)間相當(dāng)長(zhǎng)，五個(gè)多月不能施工，施工任務(wù)相當(dāng)緊迫，并且工序復(fù)雜，施工順序嚴(yán)禁，因此必須合理安排各項(xiàng)施工工序，確保施工工序的銜接、均衡，統(tǒng)一思想，統(tǒng)一調(diào)度，精心組織，科學(xué)施工。

根據(jù)施工圖紙進(jìn)行孔位放樣，經(jīng)檢查孔位偏差全部小于5cm。為了掌握地層巖性和確定防滲板墻底線高程，沿防滲板墻軸線每隔20m 左右布設(shè)一個(gè)先導(dǎo)孔，其深度大于高噴板墻設(shè)計(jì)深度5m。先導(dǎo)孔鉆取芯樣進(jìn)行鑒定，并描繪地質(zhì)柱狀圖，指導(dǎo)施工。

采用XY－2 型工程地質(zhì)巖芯鉆機(jī)鉆進(jìn)成孔，鉆機(jī)或噴射機(jī)組就位后，保證其底盤(pán)水平、立軸豎直并與孔位中心對(duì)正。終孔后，用CX－45 型高精度鉆孔測(cè)斜儀測(cè)量鉆孔斜度，經(jīng)檢測(cè)成孔偏斜率均小于1%。

鉆孔孔徑與噴射管外徑相適應(yīng)，成孔直徑150mm，鉆孔的有效深度超過(guò)墻底深度0.3～0.4m。

當(dāng)高壓主噴射管下至孔底時(shí)，及時(shí)按規(guī)定的配合比制備好漿液，按確定的擺噴速度原地?cái)[動(dòng)噴管；輸入漿液、水和壓縮空氣，待泵壓和風(fēng)壓升至設(shè)計(jì)規(guī)定值，試噴2～3 分鐘，孔口返漿正常，并且返漿比重大于1.2g/cm3時(shí)，按確定的提升速度提升擺噴管，進(jìn)行由下而上的高壓噴射注漿作業(yè)。

注漿過(guò)程中，注漿設(shè)備的額定壓力和注漿量符合設(shè)計(jì)要求，保持管路系統(tǒng)的暢通和密封，風(fēng)、水、漿連續(xù)輸送；單孔高壓噴射作業(yè)不得中途停噴和中斷。

漿液進(jìn)行嚴(yán)格過(guò)濾，防止噴嘴堵塞。經(jīng)常測(cè)試水泥漿液的進(jìn)漿和回漿比重，比重誤差值不得超過(guò)0.1g/cm3。

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噴射作業(yè)分兩序施工，首先噴射一序孔，然后噴射二序孔。相鄰孔的作業(yè)間隔不小于24 小時(shí)。

噴射管接近防滲墻頂時(shí)，從墻頂以下1.0m 開(kāi)始，慢速提升噴漿至墻頂。靜壓灌漿：當(dāng)高噴灌漿到設(shè)計(jì)墻頂后，停止輸送高壓水、高壓氣；攪拌機(jī)繼續(xù)工作，同時(shí)將噴頭提升到孔口，直至用漿液把鉆孔充滿為止。

3.3 高噴灌漿工程質(zhì)量控制、檢查

通過(guò)爾王莊水庫(kù)圍堤高噴灌漿工程的施工，探索總結(jié)出了這一工藝施工過(guò)程，該總結(jié)將質(zhì)量檢查、質(zhì)量控制的工作更加具體化、更加量化地分解到了工序的每一步驟中去。具體見(jiàn)表1。

施工過(guò)程中，對(duì)孔位、孔斜、噴管下入孔底深度、注入漿液和回漿比重、噴射流量、壓力、擺動(dòng)速度和提升速度等工藝參數(shù)實(shí)施全過(guò)程的嚴(yán)格檢查與控制，使整個(gè)施工過(guò)程處于受控狀態(tài)。施工記錄及時(shí)、真實(shí)、準(zhǔn)確、完整。通過(guò)五處開(kāi)挖檢查，高噴板墻的墻體垂直度、厚度、連續(xù)性、均勻性和搭接程度均符合設(shè)計(jì)要求。

采用圍井法檢查高噴板墻防滲性，即在板墻下游側(cè)增加三個(gè)擺噴孔與板墻軸線圍成一個(gè)五邊形的豎井，在井內(nèi)中心鉆孔下過(guò)濾花管進(jìn)行注水試驗(yàn)，采用《水工建筑物防滲工程高壓噴射灌漿技術(shù)規(guī)范》（征求意見(jiàn)稿）推薦公式計(jì)算滲透系數(shù)k 值，計(jì)算機(jī)理明確，成果可信。計(jì)算下式:

式中：Q-穩(wěn)定注水量 (m3/d)；R-影響半徑(m)；r0-鉆孔半徑(m)；H-天然水位（對(duì)孔底隔水層）(m)；h0-鉆孔內(nèi)水位（對(duì)孔底隔水層）(m)；k-滲透系數(shù)(m/d)。

經(jīng)計(jì)算四個(gè)圍井的滲透系數(shù)k 分別為4.08×10－6m/s、4.61×10－6m/s、1.5×10－6m/s、1.03×10－6m/s，均符合設(shè)計(jì)要求。

4 水庫(kù)圍堤高噴防滲墻質(zhì)量評(píng)定

在防滲體內(nèi)加入適量的膨潤(rùn)土還可以調(diào)節(jié)和改善漿液的性能，使配置的漿液具有流動(dòng)性好、均勻性好、具有可泵性、漿液顆粒分散性好等特點(diǎn)，從而確保施工質(zhì)量。

通過(guò)本次防滲加固工程使水庫(kù)圍堤的抗?jié)B性能得到了很大提高，防滲加固實(shí)驗(yàn)段內(nèi)的壩體和壩基局部部位滲透系數(shù)，由原來(lái)的10-3cm/s 降低到現(xiàn)在的平均5.84×10-7cm/s；滲透水力坡降由原來(lái)的0.054 下降到現(xiàn)在的平均0.023。

[1]藤顯華.壩基防滲技術(shù)的新發(fā)展[J].東北水利水電，2004，（11）.

[2]沈珍瑤，李國(guó)鼎.高壓實(shí)膨潤(rùn)土滲透性試驗(yàn)研究[J].大壩觀測(cè)與水工測(cè)試，2006.