淺談高壓噴射灌漿在水陽江堤防工程施工中的應用

唐新平 李黎臨

淺談高壓噴射灌漿在水陽江堤防工程施工中的應用

唐新平 李黎臨

一、工程概況

水陽江干流域城東聯(lián)圩堤防位于安徽省宣城市宣州區(qū)東郊，水陽江中游左岸，全長36.05km，保護區(qū)總面積36.6km2，堤防標準50年一遇，工程等別為2級。堤防防滲工程施工采用高壓擺噴防滲處理技術(shù)，高噴墻從堤頂布置，穿過堤身，完全截斷強透水層，并深入粉質(zhì)砂巖夾礫石巖不小于0.5m。

工程區(qū)位于長江中下游沖積平原與皖南山區(qū)過渡地區(qū)，堤基地層呈多元結(jié)構(gòu)，其地層上部多為粘性土（重粉質(zhì)壤土等），下部為卵礫石夾中粗砂，砂卵石層含量非常高，部分地層達到80%以上，下伏基巖屬白堊系宣南組（K2）紫紅—棕黃色粉質(zhì)或泥質(zhì)砂巖夾礫巖，屬極軟質(zhì)巖體。

二、工藝原理

高壓噴射灌漿堤防施工工藝的基本原理是先利用鉆機成孔，然后將噴射管下至設(shè)計標高，水、氣、漿三種介質(zhì)通過噴射管同時輸送至待加固的地層，高壓水和氣流同軸噴射，形成高壓射流束，在沖擊、切割、破碎地層土體的同時注入水泥漿液，噴嘴作擺動和提升運動，灌注的水泥漿液在噴射范圍內(nèi)擴散、填充和置換，與地層中的土、砂、砂礫石、卵石等介質(zhì)摻混攪合，形成一道連續(xù)的水泥凝結(jié)墻體，以達到堤防截滲的目的。

三、工程施工

1.高噴墻的結(jié)構(gòu)型式選擇

根據(jù)工程需要和地質(zhì)條件，高壓噴射灌漿可采用旋噴、擺噴、定噴三種型式，每種形式可采用三管法、雙管法和單管法。高噴墻的結(jié)構(gòu)型式可采用旋噴套接、旋噴擺噴（或旋噴定噴）搭接、擺噴對接或折接、定噴折接等。根據(jù)本工程的地層條件、深度、機械性能、經(jīng)濟合理性、技術(shù)可行性，結(jié)合工程特點，參照以往類似工程經(jīng)驗，經(jīng)方案比較和安全性論證，要求施工中采用擺噴對接型式，孔距初定1.5m，擺角30度，三管法二序施工，詳見圖1。

圖1 高噴墻結(jié)構(gòu)型式示意圖

2.施工參數(shù)的選擇

施工設(shè)備：采用GP-50型高噴臺車1臺套，包括鉆機、高噴臺車、高壓水泵、泥漿泵、漿液攪拌機、空壓機等。

施工前，在工程附近選取有代表性的地段進行搭接和圍井試驗，以驗證選取的施工設(shè)備性能，檢驗高噴墻結(jié)構(gòu)形式的合理性，確定科學經(jīng)濟合理的施工參數(shù)（如孔距、水灰比、壓力等）。

根據(jù)搭接和圍井試驗開挖檢測、注水試驗情況，確定孔距采用1.5m，其他參數(shù)見表1。

表1 高噴防滲墻施工參數(shù)控制表

3.鉆孔施工

（1）定位：在施工軸線上按設(shè)計孔位進行放線定位，各孔位均做好編號。

（2）鉆孔工序：先完成Ⅰ序孔的鉆孔，等Ⅰ序孔高噴灌漿施工結(jié)束后再進行Ⅱ序孔的鉆孔。

（3）鉆機就位：將鉆機移至已放樣定位的孔位上，使鉆頭中心對準孔位中心。為保證鉆孔達到要求的垂直度，鉆機就位后，作水平校正。

（4）成孔要求：孔徑不小于13cm，孔深超過設(shè)計深度30cm，護壁泥漿比例1.0∶1～1.2∶1；成孔偏斜率不大于1.5%，成孔后，孔口應進行覆蓋保護。

4.噴漿施工

（1）施工順序：在高噴灌漿施工中，為防止竄孔，施工順序采用二序法施工。便于分序和避免漏噴，根據(jù)鉆孔的編號，奇數(shù)孔為Ⅰ序孔，偶數(shù)孔為Ⅱ孔，先完成Ⅰ序孔高噴灌漿施工，24～48h后再完成偶數(shù)孔施工。

（2）設(shè)備調(diào)平：高噴臺車就位，噴射嘴對準施工軸線，噴射嘴擺角滿足30°擺角要求，設(shè)備調(diào)平定位，確保輸氣、輸漿、輸水管路暢通。

（3）下噴射管：下噴射管前，應進行地面試噴，檢查機械及管路運行情況，并調(diào)準噴射方向和擺動角度。為防止泥砂堵塞噴嘴，可用1MPa水壓下噴射管，下到設(shè)計深度后，用水平尺檢查垂直度。

（4）制漿：按確定的漿液配合比制配漿液，在灌漿過程中連續(xù)攪拌。

（5）噴漿：當噴射管下到設(shè)計深度后，漿、氣、水的相應壓力、流量等參數(shù)應滿足現(xiàn)場試驗確定的施工參數(shù)要求后，開始進行原地靜噴。

（6）擺噴提升：在靜噴過程中，當水泥漿返出孔口，情況正常后方可開始擺噴提升，提升速度利用調(diào)速電機控制，并設(shè)專人記錄提升過程中的深度及時間數(shù)據(jù)，確保提升速度滿足現(xiàn)場試驗確定的參數(shù)要求，保證成墻質(zhì)量。

（7）回漿：從孔口冒出的部分漿液，除被切割的土層顆粒外，還有部分水泥漿，將冒漿引流流入沉淀池，經(jīng)沉淀處理后重復利用，這樣既節(jié)約了材料，又保護了環(huán)境。

（8）回灌：待噴射管提出地面后，噴漿結(jié)束，然后向孔內(nèi)不斷注入符合質(zhì)量要求的水泥漿，直到漿液不再下沉為止。避免因漿液排水固結(jié)引起防滲墻頂部塌陷，以確保施工質(zhì)量。在黏貼層或淤泥層內(nèi)進行噴射時，不得將冒漿進行回灌。

四、施工注意事項

（1）在高含量的砂卵石層鉆孔容易塌孔，要根據(jù)塌孔情況適當加大護壁泥漿的濃度，并相應提高泥漿泵的壓力。

（2）水泥漿液存放時間視氣溫環(huán)境確定，當環(huán)境氣溫10℃以下時，不得超過5h；當環(huán)境氣溫10℃以上時，不得超過3h。當漿液存放時間超過有效時間時，不得使用，應按廢漿處理。

（3）高噴灌漿宜全孔自下而上連續(xù)作業(yè)，因故停噴恢復施工前，應進行復噴搭接處理后，方可繼續(xù)向上提升及噴射灌漿。復噴搭接長度不得小于0.2m，并記錄中斷深度和時間，停機超過3h時，應對泵體輸漿管路進行清洗后方可繼續(xù)施工。

（4）施工過程中經(jīng)常檢查漿液密度、高壓水泵壓力、空壓機壓力、漿液壓力、鉆機轉(zhuǎn)速、提升速度及耗漿量，保持各項施工參數(shù)穩(wěn)定，保證施工質(zhì)量。

（5）在噴漿過程中若出現(xiàn)孔口不返漿，應立即放慢提升速度或停止提升，直至孔口翻出水泥漿液。

五、結(jié)語

由于施工措施得當，檢測工程質(zhì)量達到了規(guī)范及設(shè)計的要求。通過對本工程的施工工藝和施工參數(shù)的總結(jié)，可為以后的類似工程施工提供參考■

（作者單位：淮河水利水電開發(fā)總公司 233001）