出山店水庫圍堰高壓旋噴截滲墻工藝性試驗研究

【摘要】根據(jù)《工程建設標準強制性條文》（水利工程部分）2010年版及《水電水利工程高壓噴射灌漿技術(shù)規(guī)范》（DL/T 5200-2004），高壓旋噴截滲墻施工前，需進行高壓旋噴樁試樁試驗，取得合理的施工參數(shù)，包括高壓旋噴樁施工設計和實際施工的提升速度、旋轉(zhuǎn)速度。試驗后的檢測內(nèi)容包括樁體抗?jié)B性、整體性和均勻性的檢測。根據(jù)現(xiàn)場實際情況，出山店水庫壩體工程在上下游圍堰及基坑左側(cè)基礎截滲墻進行高噴樁試驗，確定了詳細的施工參數(shù)。

【關鍵詞】高壓旋噴截滲墻；試樁試驗；提升速度；旋轉(zhuǎn)速度

根據(jù)地質(zhì)勘探報告及設計要求，采用雙管高噴灌漿法，高噴墻的連接方式為單排旋噴套接，灌漿次序分二序，先灌一序孔（旋噴樁），后灌二序孔（旋噴樁）。雙管法是利用兩個通道的注漿管，通過底部側(cè)面的同軸雙重噴射，同時噴射出高壓漿液和空氣兩種介質(zhì)射流沖擊破壞土體，即以高壓泥漿泵高壓發(fā)生裝置用36MPa或38MPa壓力將漿液從內(nèi)噴嘴中高速噴出，并用0.7MPa的壓縮空氣，從外噴嘴（氣嘴）中噴出。在高壓漿液射流和外圈環(huán)繞氣流的共同作用下，破壞泥土的能量顯著增大，噴嘴一面噴射一面旋轉(zhuǎn)提升，最后在土中形成固結(jié)體。雙管法常用于加固軟土地基及粉土、砂土、礫石、卵碎石等地層的截滲加固。

高噴灌漿參數(shù)的試驗就是在相同的地層、地下水條件下，選用幾種不同的高噴灌漿參數(shù)（提升速度、旋轉(zhuǎn)速度、噴射壓力等）進行試驗并獲得最優(yōu)參數(shù)。

1、試驗目的

砂土層滲透系數(shù)K： i×10-6cm/s（i=1～9），抗壓強度R28：1.5～5.0（MPa）；卵石層的滲透系數(shù)可K：i×10-6cm/s（i=1～9）；抗壓強度R28：3～12（MPa）。

通過對砂、土層和卵石層在噴漿壓力、流量、提升速度、旋轉(zhuǎn)速度采取不同結(jié)構(gòu)形式下，能夠滿足規(guī)范要求，為施工提供合適的有關參數(shù)，以確保高噴灌樁工程達到在經(jīng)濟上合理、在技術(shù)上安全可靠。

2、試驗項目

根據(jù)招標文件的工程地質(zhì)描述，工程場區(qū)內(nèi)地層中高程65.0m至75.0m為砂層、砂礫石層及風化巖層，透水性強，溢流壩段基坑開挖至65.0m，完全揭穿了砂層和砂礫石層，為保證施工期間圍堰穩(wěn)定及主體工程干地施工，需在上、下游圍堰基礎及基坑左側(cè)進行截滲處理，采用高壓旋噴灌漿，灌漿入基巖。具體做一下試驗；

（1）不同水泥漿壓力的試驗；

（2）不同提升速度的試驗；

（3）不同旋轉(zhuǎn)速度的試驗；

（4）不同地質(zhì)參數(shù)的試驗。

3、地形及地質(zhì)條件

混凝土壩段基巖為加里東晚期中粗粒黑云母花崗巖，局部夾片巖捕擄體，并有細粒花崗巖脈、長英巖脈、石英巖脈及綠簾石脈穿插。河床表層級配不良砂以粗砂為主，含礫石，下部為級配良好礫，局部夾透鏡狀或薄層狀含砂粘性土層或軟土，總厚度2～6.4m，受淮河內(nèi)采砂影響，河床及漫灘地形變化較大，由于下部Qalp3地層中大粒徑卵礫石篩除后現(xiàn)場亂堆，嚴重影響河床及漫灘中砂卵礫石的顆粒組成。工程場區(qū)內(nèi)地層中高程65.0m至75.0m為砂層、砂礫石層及風化巖層，透水性強。

高壓旋噴截滲墻布置在上下游圍堰及與基坑左側(cè)（導流明渠右岸平臺）之間呈“U”型狀分布與右岸山體形成封閉環(huán)狀。高壓旋噴截滲墻試驗區(qū)計劃布置在基坑左側(cè)。

4、試樁布置及時間

根據(jù)現(xiàn)場情況， 高壓旋噴樁工藝性試驗選在導流明渠右岸和基坑左側(cè)的平臺間，單排布置，共有8根試驗樁，如圖一所示從左到右為1#～8#樁。高壓旋噴樁設計樁徑1.1m，樁間距0.977m，套接厚度不小于50cm，試驗樁長約14.0m。

5、試驗設計

本次試驗共有8根試驗樁，采用雙管法高噴灌漿法進行灌漿。試驗周期為7天，試驗時觀測灌漿壓力、吃漿量等相關數(shù)據(jù)。試驗目的主要為獲得提升速度、旋轉(zhuǎn)速度、噴射壓力等參數(shù)。

8根旋噴樁試驗選用雙管法施工，高噴臺車（GYP—7）提供壓力、流量，空氣壓縮機供應壓力、流量等分別進行實驗。

具體布置如下：1#、 2#、3#、4#樁保持壓縮空氣、水泥漿壓力、水泥漿流量不變的情況下，改變提升速度與旋轉(zhuǎn)速度其中旋轉(zhuǎn)速度是提升速度的1.1～1.2倍。1#和2#為一組，3#和4#為另一組。通過1#和2#樁與3#和4#樁的對比，比較相同水泥漿壓力下不同旋轉(zhuǎn)速度和提升速度的墻體截滲性能及整體均勻性情況。5#、6#、7#、8#樁采用較小的水泥漿壓力進行試驗，相應的布置方式與1#、2#、3#、4#相同，即保持壓縮空氣、水泥漿壓力、水泥漿流量不變的情況下，改變提升速度和旋轉(zhuǎn)速度。其中5#和6#為一組，7#和8#為另一組。5#、6#與7#、8#的對比，比較較小水泥漿壓力下不同旋轉(zhuǎn)速度和提升速度的墻體截滲性能及整體均勻性情況。通過1#、2#、3#、4#與5#、6#、7#、8#的對比選擇不同水泥漿壓力下的最優(yōu)水泥漿壓力、提升速度、旋轉(zhuǎn)速度參數(shù)。

旋噴樁的施工工藝參數(shù)確定見表一。

6、試驗樁檢驗成果分析

6.1 檢測項目：

委托有資質(zhì)的第三方機構(gòu)對試驗樁的滲透系數(shù)、抗壓強度、防滲墻完整性進行檢測。

6.2 檢測孔布置

在1#、8#試驗樁偏離中心處和4#與5#試驗樁套接部位作為檢測孔，檢測孔分別為檢測孔①、檢測孔②、檢測孔③，如下圖：

6.3 試驗結(jié)論

通過試驗結(jié)果的數(shù)據(jù)分析，試驗樁水泥漿壓力在36MPa或38MPa時、氣壓在0.7 MPa時，提升速度6v（cm/min）、8 v（cm/min）、10 v（cm/min）時，旋轉(zhuǎn)速度在8（r/min）、10（r/min）、12（r/min）的情況下，抗壓強度R28達到：5.1MPa～12.6MPa；滲透系數(shù)K達到：2.03×10-6 cm/s～7.65×10-7 cm/s；滿足規(guī)范要求，且防滲墻較完整，水泥土較密實、連續(xù)性較好。

通過試驗并結(jié)合施工現(xiàn)場條件，綜合考慮施工工程質(zhì)量、進度和經(jīng)濟性，推薦施工技術(shù)參數(shù)如下：

7、總結(jié)

高壓旋噴灌漿參數(shù)試驗對確定高噴灌漿提升速度、旋轉(zhuǎn)速度、噴射壓力等最優(yōu)參數(shù)有著不可替代的作用。文章通過對出山店水庫高壓旋噴灌漿試驗過程的全景描述，對以后類似項目的有著必要的指導意義。