高壓擺噴灌漿技術(shù)在臨汾市汾河城區(qū)段中隔堤防滲墻工程上的應(yīng)用

胡新剛

（山西省水利建筑工程局 山西太原 030006）

1 工程概況

臨汾市汾河城區(qū)段生態(tài)環(huán)境綜合治理修復(fù)與保護(hù)工程其結(jié)構(gòu)為“一軸、兩心、三區(qū)、串珠狀”，即一條汾河河道景觀軸線，兩個城市廣場（市民綜合廣場和戲曲廣場），三個功能分區(qū)（北段田園濕地區(qū)、中段文化休閑區(qū)、南段郊野生態(tài)區(qū)），24個景觀節(jié)點(diǎn)串聯(lián)。將汾河城區(qū)段建成一幅臨汾綠廊，唐堯畫卷，打造“臨汾客廳，城市綠肺“，建設(shè)“一川清水，兩岸錦繡”的城市形象。中隔堤高噴防滲墻工程是橡膠壩與中隔堤庫區(qū)蓄水重要的組成部分，總長度6 707.044m。

2 高噴灌漿技術(shù)應(yīng)用

高壓擺噴灌漿技術(shù)即利用水為噴射介質(zhì)，水泥基質(zhì)漿液和壓縮空氣使噴射管按照一定角度轉(zhuǎn)動和提升。即鉆機(jī)鉆孔至土層預(yù)定深度，把帶有噴嘴的注漿管鉆入噴孔內(nèi)，利用高壓灌漿設(shè)備使水轉(zhuǎn)變?yōu)楦邏荷淞鳎ㄟ^噴嘴噴射沖擊切割土體，與此同時，按照一定的速度將噴射管向上進(jìn)行提升，在壓縮空氣的作用下將切割土體與漿液充分混合，使其攪拌均勻，待混合漿液固結(jié)之后，在土體內(nèi)形成一面防滲墻體。擺噴法是在鉆桿提升過程中，噴嘴以一定的角度轉(zhuǎn)動，從而形成截面似啞鈴狀的墻體。

臨汾市汾河城區(qū)段中隔堤高噴防滲墻工程分為4部分，分別為A段：樁號范圍為0+017至2+072.96，長度為2055.96m。B段：樁號范圍為2+072.96至4+032.96，長度為1960m。C段：樁號范圍為4+032.96至6+004.044，長度為1971.084m。D段：3號、4號橡膠壩高噴防滲墻長度為720（360×2）m。

2.1 主要技術(shù)指標(biāo)

高壓擺噴灌漿工程沿中隔堤堤頂及橡膠壩壩基布置。灌漿方法采用三重管法，結(jié)構(gòu)形式采用單排擺噴折接形式，孔距1.7m?？咨钪恋滔氯跬杆畬?.5～1.0m。墻體性能指標(biāo)如下：要求最小墻厚不小于0.15m，抗壓強(qiáng)度R28≥2MPa，滲透系數(shù)K≤5×10-6cm/s。高壓擺噴灌漿設(shè)計參數(shù)見表1。

表1 高壓擺噴灌漿設(shè)計參數(shù)

續(xù)表1

2.2 灌漿材料

高壓擺噴灌漿漿液水泥采用42.5普通硅酸鹽水泥，細(xì)度模數(shù)要求通過80μm方孔篩的篩余量不大于5%。拌和用水應(yīng)符合拌制水工混凝土用水要求，采用汾河水，拌漿水溫不得高于40℃。

2.3 高噴灌漿試驗(yàn)

在高壓擺噴灌漿作業(yè)開始前，按照施工圖紙要求和監(jiān)理指示，選擇地質(zhì)條件具有代表性的區(qū)段，在西關(guān)橋下游河道約260m處，按室內(nèi)試驗(yàn)選定的配合比進(jìn)行高壓擺噴灌漿的工藝試驗(yàn)，以選定施工工藝參數(shù)。

通過試驗(yàn)確定主要施工參數(shù)為：水壓力36～38mPa，流量70～80L/min；氣壓力 0.6～0.8mPa，風(fēng)量 0.8～1.2m3/min；漿壓力0.5～1.0mPa，流量60～80L/min；擺噴折接角20°，土夾卵石層提升速度為8～12cm/min，黏土層為6～8cm/min；進(jìn)漿密度1.6～1.7g/cm3，孔口返漿密度不小于1.2g/cm3。

2.4 高噴灌漿施工

高壓噴射構(gòu)筑防滲墻主要有造孔、噴墻兩大工序，本工程采用水、氣、漿液三重管法施工。每34m造一先導(dǎo)孔并繪制地質(zhì)柱狀圖。高噴灌漿施工分為兩序進(jìn)行，奇數(shù)孔為Ⅰ序孔，偶數(shù)孔為Ⅱ序孔。其中鉆孔順序?yàn)橄茹@先導(dǎo)孔以此來掌握地層結(jié)構(gòu)，再進(jìn)行Ⅰ序孔的造孔，最后鉆Ⅱ序孔，即先鉆先導(dǎo)孔，再鉆奇數(shù)孔，最后鉆偶數(shù)孔。其主要的工藝流程為：放線定位、鉆機(jī)就位、鉆孔、臺車就位、下噴射管、噴射和提升、沖洗機(jī)具、回填灌漿、移機(jī)等。

（1）放線定位：由專業(yè)測量人員在施工軸線上用全站儀測放控制點(diǎn)坐標(biāo)，然后用白灰畫出軸線，施工前用鋼卷尺定出鉆孔的位置并用釘入鋼釬進(jìn)行標(biāo)注識別。

（2）鉆機(jī)就位：啟動鉆機(jī)開至預(yù)定的孔位上面，將鉆桿及其鉆頭對準(zhǔn)孔位中心點(diǎn)位置，然后進(jìn)行鉆機(jī)的水平校正，最后對鉆機(jī)底座加以固定。

（3）鉆孔：使用300型地質(zhì)鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔，采用Φ12.7cm合金剛鉆頭，鉆孔完成后孔口直徑為13cm。根據(jù)前期先導(dǎo)孔的施工勘查，技術(shù)人員必須及時提供先導(dǎo)孔的地質(zhì)柱狀圖，利于鉆機(jī)操作人員鉆孔中進(jìn)行參考，能夠及時核對地層的情況變化。鉆孔過程中采用泥漿護(hù)壁鉆進(jìn)。引孔的垂直度對成墻質(zhì)量有很大影響，在鉆進(jìn)過程中對鉆孔垂直度進(jìn)行嚴(yán)格控制，鉆孔垂直度控制在1%內(nèi)。

（4）臺車就位：啟動臺車開至已鉆好的孔位上面，將噴射管及其噴頭對準(zhǔn)已鉆好的孔位中心點(diǎn)位置，利用水平儀對臺車進(jìn)行整平，調(diào)整高噴臺車的噴射管與鉆孔孔位在同一軸線上，利于噴射管能夠順利下放至孔底。噴射管就位后，檢查三重管的管路，然后進(jìn)行試噴，檢查各項施工參數(shù)的指標(biāo)，達(dá)到要求后開始下噴射管。

（5）下噴射管：鉆機(jī)引孔完成后，下噴射管到設(shè)計的深度。在下管的過程中，為了防止泥沙等雜物堵塞噴嘴，采用低壓射水下管，水壓力控制在0.1～11MPa，壓力過高容易產(chǎn)生塌孔，將噴射管埋入孔內(nèi)。

（6）噴射和提升：噴射管下到設(shè)計深度后，立即開動攪拌機(jī)，拌制水泥漿液。漿液通過管道送入，當(dāng)孔口開始冒漿時送水、氣，達(dá)到試驗(yàn)壓力后開始進(jìn)行高噴灌漿作業(yè)。將噴射管根據(jù)試驗(yàn)確定參數(shù)進(jìn)行噴射和提升，作業(yè)中嚴(yán)格按照試驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行施工和控制，臺車操作人員應(yīng)做好噴射孔的施工記錄。

（7）沖洗機(jī)具：當(dāng)噴射管提升到設(shè)計高度后，高噴灌漿結(jié)束，停止?jié){、水、氣的供應(yīng)，提出噴射管。此時要把灌漿管等機(jī)具沖洗干凈，管內(nèi)機(jī)內(nèi)不得殘留水泥漿液，以利于下一次作業(yè)。

（8）回填灌漿：高噴灌漿結(jié)束，由于孔內(nèi)漿液沉淀，必須向孔內(nèi)注入漿液進(jìn)行回灌，可利用下一個孔位的返漿漿液將其回填飽滿。不得將在淤泥層或黏土層內(nèi)噴射的返漿進(jìn)行回灌。

（9）移機(jī)：高噴灌漿結(jié)束后即沖洗噴射管，移動臺車到新的孔位。

3 特殊情況處理措施

（1）在鉆孔的過程中，經(jīng)常會遇到護(hù)壁泥漿漏失等問題，主要采取使用比較稠的泥漿來灌注，施工中若漏失的泥漿量太大時，使用黏土、砂和少量的水泥按一定比例混合后進(jìn)行封堵。根據(jù)以往的施工經(jīng)驗(yàn)，加入少量的水泥可加快護(hù)壁泥漿的凝結(jié)速度，便于鉆孔進(jìn)度的快速恢復(fù)，其效果比較良好。

（2）在灌漿的過程中，經(jīng)常會遇到漏漿等問題，其原因?yàn)樵诘貙觾?nèi)有裂隙，可采取增大注漿量及在漿液中摻入速凝劑等處理措施，待裂隙填滿后進(jìn)行正常作業(yè)。

（3）返漿量過大的主要原因?yàn)樽{量與設(shè)計參數(shù)不相適應(yīng)，可采取縮小噴嘴孔徑、加快旋轉(zhuǎn)和提升速度、提高噴射壓力等減少返漿的處理措施。

（4）噴射管內(nèi)的進(jìn)水管路、漿液管路由于在作業(yè)中管道內(nèi)混入水泥結(jié)塊或小砂子或者在中途卸管時水壓急速降低使得管內(nèi)產(chǎn)生了真空，管道內(nèi)孔內(nèi)吸入一些砂子、石子等，經(jīng)常導(dǎo)致管道的不通。在出現(xiàn)此類事故時，必須起管進(jìn)行檢查，同時將孔內(nèi)的水泥漿液改用護(hù)壁泥漿置換出來，避免孔內(nèi)的水泥漿液凝固影響灌漿質(zhì)量。

（5）由于停電及機(jī)械故障造成的停噴恢復(fù)施工后，采取重疊搭接的方法進(jìn)行處理，搭接長度至少0.3m。停機(jī)超過3h后，必須對漿液泵及漿管管路進(jìn)行清洗后方可繼續(xù)作業(yè)。

（6）中隔堤高噴防滲墻工程根據(jù)建設(shè)單位總進(jìn)度計劃處于冬季施工。工期緊、工序復(fù)雜、戰(zhàn)線較長，受天氣影響很大，必須充分周密計劃，合理安排，加強(qiáng)現(xiàn)場控制。采取對每個灌漿平臺搭設(shè)棉帳篷，增加取暖工具，使平臺內(nèi)的施工人員、機(jī)械設(shè)備處于一個溫暖的環(huán)境。將外露的三重管道全部用保溫材料包裹，安排專職管路檢測人員，不間斷對管路檢查，發(fā)現(xiàn)管路有凍結(jié)現(xiàn)象，及時用噴燈烤開，保證施工順利進(jìn)行。

4 工程質(zhì)量檢查

高壓擺噴灌漿施工結(jié)束后，由監(jiān)理單位和建設(shè)單位現(xiàn)場指定布設(shè)圍井，進(jìn)行了質(zhì)量檢驗(yàn)，最終成墻效果良好，工程質(zhì)量完全滿足設(shè)計要求。

5 結(jié)語

高壓擺噴灌漿技術(shù)在臨汾市汾河城區(qū)段中隔堤高噴防滲墻工程中的應(yīng)用實(shí)踐表明，橡膠壩與中隔堤庫區(qū)蓄水效果良好。它具有施工條件低、防滲效果好、工程造價適中等優(yōu)點(diǎn)。高噴灌漿技術(shù)在我國已逐步成熟，被廣泛應(yīng)用于防滲處理工程。