淺談高噴灌漿在長(zhǎng)沙市溈水水閘除險(xiǎn)加固工程中的應(yīng)用

張金文 蔡毅

【摘要】溈水水閘地下水與河水聯(lián)系較密切，閘基坑開(kāi)挖產(chǎn)生基坑涌水問(wèn)題，涌水量較大；為解決施工期圍堰的滲漏，本工程在圍堰滲漏處也采用高噴灌漿，在兩處工程中均取得了較好的效果。

【關(guān)鍵詞】工程；水文及地質(zhì)；應(yīng)用

一、工程概況

1 總體概況

湖南省長(zhǎng)沙市望城區(qū)溈水水閘除險(xiǎn)加固工程是對(duì)原水閘拆除重建，原溈水水閘位于望城縣新康鄉(xiāng)楊柳村，距望城區(qū)5km，距長(zhǎng)沙市25km。距下游湘江干流7km。閘址以上控制流域面積2397km2。樞紐工程主要由攔河壩、提升門(mén)段等建筑物組成。是以灌溉為主，兼有防洪等效益的綜合利用性水利工程。水閘工程為Ⅱ等工程，規(guī)模為大（2）型水閘，主要建筑物級(jí)別為2級(jí)，次要建筑物級(jí)別為3級(jí)。主要建筑物設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)30年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)100年一遇，設(shè)計(jì)流量4190m3/s，校核流量5420m3/s。

2 噴漿概況

水閘防滲灌漿工程高壓噴射灌漿總工作量約35250.91m，分兩期施工。第一期進(jìn)行左右岸高噴灌漿施工，工作量約5209.5m，第二期進(jìn)行上下游圍堰高噴灌漿施工，工作量約30041m，灌漿要求穿過(guò)巖層的旋噴樁28天齡期強(qiáng)度不低于5MPa，滲透系數(shù)小于1×10-6cm/s。

二、水文及地質(zhì)條件

閘址區(qū)位于溈水河河口，與湘江交匯口約520m處，溈水河在該段流向NE，河寬約200m。左岸堤頂高程約36.5m，堤頂寬約7.0m；右岸堤頂高程35.5～37.5m，堤頂寬4.5～6.0m；河床高程一般18.0～19.0m，寬約60m，局部略寬；河漫灘高程一般21.5～28.5m。閘址區(qū)存在的主要工程地質(zhì)問(wèn)題為基坑邊坡穩(wěn)定、基坑涌水、滲漏滲透以及水 流沖刷破壞等。

閘址左岸因砂場(chǎng)運(yùn)行等人類(lèi)工程活動(dòng)灘地堆積大量的人工填工，地形起伏較大，軸線(xiàn)上游砂場(chǎng)建設(shè)將左岸漫灘開(kāi)挖與河床底板高程持平，該處河床寬度達(dá)110m；軸線(xiàn)上游右岸漫灘前緣前期也曾開(kāi)挖，后被淤積，形成圈椅狀凹槽，槽底為一高程22.5～25.5m的緩坡。

本水閘工程采用導(dǎo)流明渠進(jìn)行導(dǎo)流，導(dǎo)流明渠布置于右岸，在水閘右岸上下游修建斜向圍堰，利用原右岸老堤作為縱向圍堰，與溈水河左岸堤防一起形成基坑圍堰，基坑圍堰基礎(chǔ)均設(shè)置高壓旋噴防滲墻。圍堰形成的堤坡最大高度約14.2m，地表出露（3-1）粘土層，部分為淤泥（2） 層、素填土（1-2）層。土石圍堰及導(dǎo)流明渠邊坡一般坡比為1：2.5～1：3.0，且中間設(shè)置馬道，單級(jí)邊坡高度小于10m，對(duì)基礎(chǔ)承載力要求不高，除淤泥（2）層以外，其它土體均能滿(mǎn)足要求。淤泥（2）厚度一般不大，宜清除，也可采用拋石擠淤的措施進(jìn)行處理。

三、高噴灌漿在本工程中的應(yīng)用

1 高噴工藝及參數(shù)的確定

高壓噴射灌漿有三種方法，本次采用高壓旋噴三管法灌漿的工藝，孔深為12m～15m不等，孔間距為1.0m、樁徑要求0.6m，分兩序孔施工，其中I序孔施工前應(yīng)進(jìn)行部分先導(dǎo)孔施工，根據(jù)先導(dǎo)孔的施工情況確定施工參數(shù)。灌漿具體參數(shù)見(jiàn)下表1、工藝見(jiàn)圖1。

2 高噴灌漿質(zhì)量控制措施

2.1 測(cè)量放線(xiàn)的檢查、驗(yàn)收與保護(hù)

⑴測(cè)量放線(xiàn)采用三級(jí)檢查一級(jí)驗(yàn)收制，即先由測(cè)量員自檢，現(xiàn)場(chǎng)工序工程師進(jìn)行復(fù)測(cè)預(yù)檢，再由質(zhì)量檢查員復(fù)檢確認(rèn)無(wú)誤，然后由項(xiàng)目總工審定，并報(bào)請(qǐng)業(yè)主代表或監(jiān)理工程師進(jìn)行驗(yàn)收并簽字。

⑵檢查驗(yàn)收可分階段進(jìn)行，即在軸線(xiàn)測(cè)放完成后和每批樁位測(cè)放完成經(jīng)檢查合格后，填寫(xiě)《工程定位測(cè)量放線(xiàn)記錄》，并提交監(jiān)理工程師驗(yàn)收。監(jiān)理工程師驗(yàn)收合格后方可進(jìn)入下道工序進(jìn)行施工。不經(jīng)驗(yàn)收的樁位嚴(yán)禁使用。

⑶現(xiàn)場(chǎng)工序工程師負(fù)責(zé)將已驗(yàn)收的樁位向施工機(jī)臺(tái)進(jìn)行交接，交接后的樁位由施工機(jī)臺(tái)負(fù)責(zé)保護(hù)，發(fā)現(xiàn)樁位被破壞時(shí)應(yīng)及時(shí)上報(bào)現(xiàn)場(chǎng)工序工程師處理。

2.3 鉆機(jī)造孔

⑴定位放線(xiàn)：根據(jù)基準(zhǔn)線(xiàn)及基準(zhǔn)點(diǎn)及設(shè)計(jì)圖紙采用全站儀定放出樁位點(diǎn)，樁位點(diǎn)用鋼筋和白灰點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記，施工時(shí)鉆機(jī)鉆頭尖對(duì)準(zhǔn)樁位點(diǎn)，編好孔號(hào)。

⑵鉆機(jī)移至到預(yù)定樁位后，首先將鉆頭尖對(duì)準(zhǔn)地面的鋼筋采用邊調(diào)平邊對(duì)點(diǎn)的方式，使鉆頭尖完全對(duì)準(zhǔn)樁位，且鉆機(jī)底盤(pán)水平，鉆機(jī)對(duì)準(zhǔn)孔位用水平尺測(cè)量機(jī)體水平、立軸垂直，要墊平穩(wěn)牢固，并控制導(dǎo)向架垂直度<0.5%，使成樁后的樁位偏差<20mm。

⑶開(kāi)孔：開(kāi)鉆前由技術(shù)員下達(dá)鉆孔通知單，報(bào)監(jiān)理批準(zhǔn)檢查核準(zhǔn)后簽字開(kāi)鉆。

⑷鉆進(jìn)：開(kāi)鉆前用水平尺測(cè)量機(jī)身水平和立軸垂直一次，保證鉆孔垂直。

⑸鉆進(jìn)過(guò)程中隨時(shí)注意地層變化，對(duì)孔深、塌孔、漏漿等情況要詳細(xì)記錄。

⑹終孔后將孔內(nèi)巖粉和殘?jiān)眯聺{液置換干凈，保證高噴順利下管。

⑺鉆孔終孔后，及時(shí)將孔口蓋好，以防雜物掉入孔內(nèi)。

2.4 噴漿

⑴噴射灌漿：噴射管下至設(shè)計(jì)深度后，送入合乎要求的水、氣、漿，待水泥漿液冒出孔口后，按設(shè)計(jì)要求旋轉(zhuǎn)提升，自下而上直至設(shè)計(jì)高度，停水、停氣提出噴射管，繼續(xù)向孔內(nèi)充填水泥漿液，直到孔口漿面不再下沉為止。噴射過(guò)程中要做好記錄，終噴時(shí)須經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)檢人員和監(jiān)理人員簽字驗(yàn)收。

①?lài)娚淇着c高壓注漿泵的距離不宜大于50m。

②高壓噴射注漿時(shí)，注漿壓力應(yīng)大于20MPa，提升速度為0.1～0.3m/min（根據(jù)注漿流量及施工返漿情況來(lái)調(diào)整），旋轉(zhuǎn)速度為20～40r/min。

③在噴射注漿參數(shù)達(dá)到規(guī)定值后，隨即按旋噴的工藝要求，提升噴射管，由下而上噴射注漿。注漿管不能一次提升完成，而需要分次卸管時(shí)，卸管后噴射的搭接長(zhǎng)度不得小于100㎜。

④?chē)娚溥^(guò)程中孔內(nèi)嚴(yán)重漏漿，或發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重漏漿通道，使用事先準(zhǔn)備好的速凝劑、細(xì)砂，根據(jù)漏漿多少和漏漿時(shí)間，由項(xiàng)目部通知監(jiān)理部確定配方加入。

⑤在高壓噴射注漿過(guò)程中出現(xiàn)壓力驟然下降、上升或冒漿異常時(shí)，應(yīng)查明原因并及時(shí)采取措施。

⑥為確保成樁直徑滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，必須采用復(fù)噴措施。特別是在樁頂和樁底的位置，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行復(fù)噴，樁頂部位應(yīng)適當(dāng)超噴，以確保施工質(zhì)量。

⑦高壓噴射注漿完畢，應(yīng)迅速拔出噴射管，用清水沖洗管路，防止凝固堵塞，相鄰兩樁施工間隔時(shí)間應(yīng)不小于48h，間距應(yīng)不得小于4～6m。為防止?jié){液凝固收縮影響樁頂高程，必要時(shí)可在原孔位采用冒漿回灌或第二次注漿等措施。

⑵回灌：每孔噴射充填結(jié)束后，利用下一高噴灌漿孔的冒漿進(jìn)行前一孔回灌，回灌直至孔口液面不再下沉為止。

3 高噴灌漿在本工程中的效果

3.1 高噴成果數(shù)據(jù)

本工程圍堰沿中心線(xiàn)進(jìn)行高噴灌漿，孔距1米，孔深約15～20m不等，共計(jì)完成1664個(gè)孔，其中I序孔832個(gè)、II序孔832個(gè)，先導(dǎo)孔35個(gè)，具體情況詳見(jiàn)表2。

閘室區(qū)高噴灌漿分閘室段、左、右翼墻三段，孔距1m，孔深10～15m，共完成460個(gè)孔，其中先導(dǎo)孔10個(gè)，I序孔241個(gè)、II序孔239個(gè)，具體完成情況詳見(jiàn)下表2。

3.2 高噴效果分析

根據(jù)規(guī)范要求，本工程采用的檢測(cè)方法為鉆孔取芯、注水試驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖相結(jié)合的方法對(duì)灌漿效果進(jìn)行評(píng)定，本工程由第三方檢測(cè)單位進(jìn)行檢測(cè)，確保了檢測(cè)的公正和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確，具體檢測(cè)情況如下：

1）鉆孔取芯主要安排在永久性高噴灌漿段，取芯1%，共完成8個(gè)孔，28天抗壓強(qiáng)度分別為5.3MPa、5.5MPa、6.0MPa、5.5MPa、5.6MPa、7.4MPa、6.9MPa和5.8MPa，8個(gè)孔的抗壓強(qiáng)度均達(dá)到了設(shè)計(jì)規(guī)范要求的不小于5PMa。

2）注水試驗(yàn)適用于所有的噴漿段，共計(jì)完成30個(gè)孔，其中最大透水率為4.15×10-7，最小透水率為2.09×10-7，平均透水率為3.11×10-7，設(shè)計(jì)要求透水率小于1×10-6，均達(dá)到了設(shè)計(jì)規(guī)范的要求。

因此，通過(guò)高噴灌漿的各種質(zhì)量檢測(cè)手段，本次灌漿是成功的，灌漿效果也是明顯的，通過(guò)高噴灌漿，為水閘基坑的開(kāi)挖提供了條件，為后續(xù)的施工奠定了基礎(chǔ)。

四、結(jié)論

1 根據(jù)高噴灌漿的機(jī)理及特點(diǎn)，高噴灌漿是利用置于地層能量高度集中的射流，通過(guò)沖切、劈裂、剪切、擠壓、充填、滲透、摻攪、升揚(yáng)、置換、固化等綜合作用，強(qiáng)制性的破壞原地層，使地層顆粒在一定范圍內(nèi)重新排列組合，在其周邊形成天然反濾層，漿液的擴(kuò)散限制在有限范圍內(nèi)，并利用射流帶入的固化劑與地層顆粒就地?cái)嚢?，形成所需性狀的防滲固結(jié)體。

2 本工程通過(guò)高壓旋噴三管法施工，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，因此適用與淤泥質(zhì)土、粉質(zhì)粘土、粉土、砂土、礫石、卵（碎）石等松散透水地基或填筑體內(nèi)的防滲工程的高壓噴射灌漿。

3 高噴灌漿在圍堰及閘基防滲中比其它防滲措施來(lái)得更快，造價(jià)更低，特別是比帷幕灌漿、鉆孔灌注樁、混凝土防滲墻更經(jīng)濟(jì)，而效果是一樣的，同時(shí)也解決了帷幕灌漿在非巖石層成孔困難的技術(shù)難題。

4 在高噴灌漿施工中對(duì)含有較多漂石或塊石的地層，應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)高壓噴射灌漿實(shí)驗(yàn)，以確定其適用性和可行性，確保灌漿的順利進(jìn)行和灌漿效果。