高噴防滲墻施工質(zhì)量控制技術(shù)探析

張永利

（大同市十里河水利管理處，山西 大同 037000）

0引言

高噴灌漿技術(shù)自20世紀(jì)70年代引進(jìn)我國(guó)，在水利行業(yè)中除應(yīng)用于地基加固外，更廣泛地應(yīng)用在水工建筑物的防滲工程中，建成了大量的高噴灌漿防滲墻。高噴防滲墻主要施工方法為：先用樁機(jī)在地層中造孔，然后進(jìn)行高壓噴射注漿，高壓泵形成的高速液流、空壓機(jī)形成的氣流從噴嘴中同軸噴射出來(lái)，直接沖擊、切割地層，灌注的水泥漿膠凝顆粒與被破壞的地層土石顆粒發(fā)生完全的強(qiáng)制性摻攪混合，充分?jǐn)D壓、置換，直至凝結(jié)硬化形成有足夠防滲性能的防滲墻。高噴灌漿防滲加固技術(shù)適用于軟弱土層，包括第四紀(jì)沖積層、洪積層、殘積層以及人工填土等。實(shí)踐證明，對(duì)砂類土、黏性土、黃土和淤泥等地層效果較好。根據(jù)地質(zhì)勘探資料顯示，大同市御河河道在60m深度內(nèi)土層為現(xiàn)代人工填土，其下為第四系沖洪積作用沉淀的粉質(zhì)黏土及砂類土，地下水、地表水對(duì)混凝土無(wú)腐蝕性，適于做高噴防滲墻。大同市御河1號(hào)橡膠壩蓄水區(qū)堤基垂直防滲工程采用高噴防滲墻，設(shè)計(jì)墻寬不小于15cm，成墻深度10～15m。

高噴防滲墻屬地下隱蔽工程，過(guò)程質(zhì)量控制尤為重要。在大同市御河1號(hào)橡膠壩蓄水區(qū)堤基垂直防滲墻施工過(guò)程中，為保證工程質(zhì)量，對(duì)以下幾個(gè)方面進(jìn)行了有效控制。

1 灌漿材料控制

水泥：本工程采用PC.32.5級(jí)水泥。每批水泥必須附有出廠檢驗(yàn)報(bào)告單；每批水泥進(jìn)場(chǎng)后，每 200t檢測(cè)一次，不合格水泥嚴(yán)禁用于施工。

水：為保證漿液質(zhì)量，漿液拌和用1號(hào)泵房水源井地下水，其水質(zhì)應(yīng)符合飲用水要求。

摻和料：黏土塑性指數(shù)不小于14，黏粒（粒徑小于0.005mm）含量不低于25%，含砂量不大于5%，有機(jī)物含量不大于3%。為緩減水泥漿液沉淀速度，可以摻入3%水泥重量的膨潤(rùn)土。水泥、黏土、膨潤(rùn)土的質(zhì)量比控制在 1∶0.42∶0.08 以內(nèi)。

2 現(xiàn)場(chǎng)高壓噴射注漿試驗(yàn)

在現(xiàn)場(chǎng)選擇具有代表性的地段按設(shè)計(jì)配合比進(jìn)行高噴注漿試驗(yàn)，以便選定孔距、噴射流量、壓力、旋速及提升速度等工藝參數(shù)。試驗(yàn)結(jié)束后，通過(guò)鉆孔取樣對(duì)固結(jié)體的均勻性、整體性、強(qiáng)度和滲透性進(jìn)行試驗(yàn)，最后確定主要工藝參數(shù)。

3 關(guān)鍵施工工序質(zhì)量控制

3.1 高噴鉆孔施工

施工前對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行平整，保證鉆機(jī)調(diào)平后穩(wěn)固不發(fā)生傾斜、移動(dòng)，在施工軸線上按設(shè)計(jì)孔位做好編號(hào)，對(duì)孔位進(jìn)行準(zhǔn)確放樣定位，中心允許誤差不大于5cm。施工順序采用分序法，采用隔一打一的方法，以確保施工質(zhì)量。將鉆機(jī)移至測(cè)好的孔位上，使鉆頭中心對(duì)準(zhǔn)孔位中心。為保證鉆孔垂直，鉆機(jī)就位后，通過(guò)三通管進(jìn)行調(diào)平。啟動(dòng)鉆機(jī)，調(diào)節(jié)鉆進(jìn)參數(shù)，保證鉆機(jī)平穩(wěn)鉆進(jìn)。

本工程采用水射流成孔，利用2MPa低壓水流將噴射管送至設(shè)計(jì)深度，檢驗(yàn)合格后，方可起鉆移機(jī)進(jìn)行高壓噴射注漿。

3.2 高噴管下設(shè)與提升

在下管過(guò)程中，為防止泥沙堵塞噴嘴，一種方法是邊射漿、邊下管，水壓力一般不超過(guò)2MPa，如壓力過(guò)高，則易將孔壁射塌；另一種方法是對(duì)漿、氣口進(jìn)行保護(hù)，如纏上膠布等。噴射管必須下到設(shè)計(jì)孔深成墻底高程25cm以下，否則重新掃孔。

當(dāng)噴管下入到設(shè)計(jì)深度后，應(yīng)先進(jìn)行原地靜噴，即先送漿，待水泥漿返出孔口，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到要求后，開始提升噴射管，自下而上直至設(shè)計(jì)墻頂高程后，停止?jié){氣供應(yīng)，提出噴射管。

3.3 噴射施工

高壓注漿設(shè)備的額定壓力和注漿量應(yīng)達(dá)到規(guī)范要求，并確保管路系統(tǒng)的暢通和密封。

風(fēng)、水、漿均應(yīng)連續(xù)輸送，水泥漿液的高壓噴射作業(yè)不得停噴或中斷。

試運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的高壓水泵泵壓保持20±2MPa，空壓機(jī)風(fēng)壓保持0.7MPa，并與泥漿泵壓保持2.0MPa同軸噴射。

水泥漿液應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格過(guò)濾，防止在噴射過(guò)程中堵塞。嚴(yán)格按照制訂的水灰比配制水泥漿，水泥漿液應(yīng)隨配隨用，灰漿攪拌機(jī)同時(shí)不斷攪拌，制備好的漿液不得離析，當(dāng)氣溫在10℃以上時(shí)超過(guò)2h或10℃以下時(shí)超過(guò)5h均應(yīng)按廢漿處理。

定期測(cè)試水灰比和水泥漿液密度，水灰比為0.6∶1～1∶1，漿液比重 1.5～1.65g/cm3，當(dāng)施工中漿液密度超出上述指標(biāo)時(shí)，應(yīng)立即停止噴注，并調(diào)整至上述范圍內(nèi)繼續(xù)噴射。

經(jīng)常檢查泥漿（水）泵的壓力、漿液流量、空壓機(jī)的風(fēng)壓和風(fēng)量、鉆機(jī)轉(zhuǎn)速、提升速度及耗漿量。應(yīng)采集冒漿試樣，每種主要地層采集量不少于6組。在含有細(xì)粒地層特別是致密的黏土層中進(jìn)行高壓噴射灌漿時(shí)，為進(jìn)入較多的水泥漿，先進(jìn)行水氣噴射，暫不注漿，當(dāng)冒漿密度小于1.2g/cm3時(shí)，進(jìn)行二次噴射。

4 特殊情況質(zhì)量控制

在鉆孔過(guò)程中，如遇到泥漿漏失，應(yīng)降低噴漿壓力、流量，以減少噴漿時(shí)的水泥漏失，若漏失量太大，應(yīng)加大漿液濃度或灌注水泥砂漿、水泥黏土漿進(jìn)行封堵。其中黏土的主要作用是充填、固壁；砂的主要作用是使充填體在噴灌中不易被高壓水破壞，不影響高噴質(zhì)量；少量水泥的作用是加快充填體的凝結(jié)速度，便于快速恢復(fù)鉆孔。

漏漿（孔口不冒漿）是因地層中有較大空隙，應(yīng)在漿液中摻入適量的速凝劑，縮短固結(jié)時(shí)間，使?jié){液在一定土層范圍內(nèi)凝固；在空隙地段增大注漿量，填滿空隙后繼續(xù)高噴。

冒漿量過(guò)大的主要原因是有效噴射范圍與注漿量不適應(yīng)，冒漿量超過(guò)進(jìn)漿量的20%。減少冒漿量采取的措施有：提高噴射壓力，適當(dāng)縮小噴嘴孔徑，加快提升和旋轉(zhuǎn)速度。

堵嘴主要原因有兩方面：一是由于水源不干凈。漿管中混入水泥結(jié)塊或小石塊等，導(dǎo)致管路不通；二是由于中途卸管時(shí)操作不當(dāng)，水壓降低過(guò)快，致使管內(nèi)產(chǎn)生真空，把孔內(nèi)一些沙子、石子等吸入管內(nèi)造成堵塞。出現(xiàn)以上事故，必須起管檢查，清除故障后重噴的搭接長(zhǎng)度不小于30cm。

遇地下障礙物時(shí)，應(yīng)準(zhǔn)確記錄，調(diào)整孔間距，再增補(bǔ)噴漿孔，以確保墻體連續(xù)搭接。

5 質(zhì)量檢查

本工程對(duì)高噴防滲墻的成墻質(zhì)量和防滲效果主要采用三種檢測(cè)方法：探坑開挖檢查其外觀、厚度、墻段連接情況等；鉆孔取芯通過(guò)實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)其強(qiáng)度及彈性模量等；圍井注水試驗(yàn)檢測(cè)其滲透系數(shù)是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

5.1 探坑開挖檢查

防滲墻成墻后，在不同地點(diǎn)、不同高程共挖探坑13個(gè)，探坑顯示墻體厚度為17.5～36cm，墻體密實(shí)度、搭接情況良好，滿足設(shè)計(jì)要求。

5.2 鉆孔取芯檢查

鉆孔取芯檢查待防滲墻噴灌結(jié)束28d后進(jìn)行。在不同部位共取樣13組，送實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果均滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。試驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 鉆孔取芯檢查試驗(yàn)結(jié)果

5.3 圍井試驗(yàn)

本工程劃分5個(gè)分部工程，每個(gè)分部工程布置圍井1個(gè)，共布置檢查圍井5個(gè)。圍井注水試驗(yàn)在墻體噴灌結(jié)束28d后進(jìn)行，計(jì)算得墻體的滲透系數(shù)為（1.91～3.3）×10-7cm/s，滿足設(shè)計(jì)要求。

6 結(jié)語(yǔ)

高噴灌漿施工質(zhì)量控制技術(shù)在大同市御河1號(hào)橡膠壩蓄水區(qū)堤基垂直防滲墻工程中的成功應(yīng)用，充分證明防滲墻這種地下隱蔽工程的質(zhì)量必須通過(guò)嚴(yán)格控制施工工序質(zhì)量來(lái)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)控制過(guò)程質(zhì)量實(shí)現(xiàn)實(shí)體質(zhì)量。目前高噴防滲墻的質(zhì)量檢查只能通過(guò)圍井、鉆孔取樣破損試驗(yàn)進(jìn)行檢測(cè)，具有局限性。隨著科技的發(fā)展，利用遙感、影像等高科技手段進(jìn)行直觀檢查，通過(guò)自動(dòng)記錄儀來(lái)直觀控制高噴灌漿施工質(zhì)量，將會(huì)大大縮短工期，提高工程質(zhì)量。