高噴帷幕灌漿在礫卵石地基防滲中的應(yīng)用

張建喜

（海陽市二十里店水庫管理所，山東 海陽 265100）

高噴帷幕灌漿在礫卵石地基防滲中的應(yīng)用

張建喜

（海陽市二十里店水庫管理所，山東 海陽 265100）

海陽市東村河綜合治理黃家橡膠壩工程，防滲幕墻采用高噴帷幕灌漿施工技術(shù)，克服了高壓噴射注漿在礫卵石層帷幕成墻難點(diǎn)，加快了工程進(jìn)度，保證了施工質(zhì)量，為東村河黃家橡膠壩工程的按期完成創(chuàng)造了條件。

高噴帷幕灌漿；防滲幕墻；礫卵石層施工

黃家橡膠壩工程主要內(nèi)容為2孔橡膠壩，1座管理房。橡膠壩基礎(chǔ)四周設(shè)置閉合防滲幕墻，幕墻內(nèi)井點(diǎn)降水，以保證基坑開挖和黃家橡膠壩混凝土基礎(chǔ)干地施工，達(dá)到有效控制黃家橡膠壩基礎(chǔ)沉降的目的。防滲幕墻平均成墻深度8 m，要求防滲幕墻底部嵌入粉質(zhì)黏土層3 m?？紤]到東村河主河槽含有較多漂石以及粒徑過大的礫卵石含量過多導(dǎo)致防滲幕墻成墻困難、防滲止水要求標(biāo)準(zhǔn)高、防滲幕墻深度大、黃家橡膠壩施工工期緊迫等工程特點(diǎn)，采用高噴帷幕灌漿施工新技術(shù)。

1 防滲幕墻施工方案比選

海陽市東村河谷地形平坦開闊，河谷寬度144 m。河道沖積土層為黃色亞黏土，層厚0.5～1 m；主河槽砂礫石層為砂卵石混合土、混合土卵石、較多漂石、級(jí)配不良礫石及砂混合層，礫石粒徑較大而且含量過多，層厚5～7 m；黃褐色粉質(zhì)黏土層覆蓋在強(qiáng)風(fēng)化砂巖之上，層厚4～6 m。河水對(duì)混凝土不具腐蝕性，可滿足施工用水要求。

防滲幕墻施工需穿過含有較多漂石以及礫卵石粒徑過大且含量過多、厚度達(dá)5～7 m的主河槽礫卵石覆蓋層，止水帷幕成墻困難，并且要求防滲幕墻底部嵌入粉質(zhì)黏土層厚度達(dá)3 m，這給施工增加了技術(shù)難度，而且幕墻防滲止水要求標(biāo)準(zhǔn)高、黃家橡膠壩整體施工工期緊迫。

根據(jù)本工程施工特點(diǎn)，對(duì)防滲幕墻施工工藝比選了以下三種方案：一是采用高壓噴射注漿法。高壓噴射注漿防滲加固技術(shù)主要適用于軟弱土層，砂類土、黏性土、黃土和淤泥等地層均能進(jìn)行噴射加固，止水效果較好，但對(duì)含有較多漂石以及礫卵石粒徑過大且含量過多的東村河主河道礫卵石層地質(zhì)情況，通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，即使采用三管法旋噴形式，也不能有效解決穿透大粒徑礫卵石層的帷幕成墻難題，而且防滲止水效果差，難以形成閉合連續(xù)的止水帷幕，防滲質(zhì)量和工程工期不可能保證；二是采用帷幕灌漿法。該法將漿液灌入主河槽礫卵石覆蓋層的裂隙、孔隙，以減小滲流量和降低滲透壓力，能夠解決在礫卵石層止水防滲問題，但因施工工藝限制，防滲幕墻底部嵌入粉質(zhì)黏土層的3 m段防滲止水效果差，難以形成連續(xù)閉合的防滲止水帷幕，而且間斷帷幕補(bǔ)強(qiáng)處理額外增加工程成本，致使帷幕整體防滲止水效果一般；三是采用高噴帷幕灌漿施工新技術(shù)，將高壓噴射注漿法和帷幕灌漿法予以結(jié)合，在高壓噴射注漿后利用高噴設(shè)備就地進(jìn)行帷幕灌漿補(bǔ)強(qiáng)施工，能夠有效地解決穿透大粒徑礫卵石層的帷幕成墻難題，能夠在不同地質(zhì)層中形成連續(xù)閉合的整體防滲帷幕，在沒有增加帷幕灌漿設(shè)備和節(jié)省了重新鉆孔工程成本的情況下改進(jìn)了施工工藝，能夠保證工程質(zhì)量，經(jīng)濟(jì)快捷，節(jié)約了工程成本和工期。

高噴帷幕灌漿施工新技術(shù)是在高壓噴射注漿完成后，就地利用高噴設(shè)備進(jìn)行帷幕灌漿施工，采用一次升壓法就地使用高噴噴具靜壓注漿，使礫卵石層充填密實(shí)，灌漿壓力5 MPa，同時(shí)降低水壓和風(fēng)壓，水壓和風(fēng)壓分別降至5 MPa和0.3 MPa，并加濃漿液，增大供漿量，待孔口返漿符合要求后間隔提升噴具，分序完成灌漿施工。高噴帷幕灌漿技術(shù)基于高壓噴射注漿法和帷幕灌漿法的工藝基礎(chǔ)上，針對(duì)東村河主河道礫卵石層含有較多漂石以及礫卵石粒徑過大且含量過多的地質(zhì)情況，將兩種工藝特點(diǎn)予以結(jié)合，通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)，并對(duì)施工工藝加以改進(jìn)而形成的一種新的防滲幕墻施工法。經(jīng)比選，本工程采用高噴帷幕灌漿施工新技術(shù)。

2 高噴帷幕灌漿施工技術(shù)措施

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和東村河主河道礫卵石層地質(zhì)情況，高噴防滲幕墻采用凝結(jié)體的結(jié)構(gòu)布置形式為旋噴式，平均墻厚15 cm，孔距2 m，噴射中心形成直徑20～30 cm的圓柱體。工藝參數(shù)為：噴嘴直徑 2～2.3 mm；高壓水 10 MPa，流量 40 L/min；氣壓 0.7 MPa，氣量 6 m3/min；漿壓 0.3 MPa，流量80 m3/min；提升速度15 cm/min；三重管回轉(zhuǎn)速度取 7 γ/min。

高壓噴射注漿采用三管法旋噴施工，高噴材料采用水灰比≤1∶1的純水泥漿。鉆孔采用MGJ-100型鉆機(jī)配合氣動(dòng)沖擊器偏心跟管鉆進(jìn)成孔工藝；高噴灌漿采用GS500-4型高噴臺(tái)車，并列三管法自下而上旋噴成樁；水壓設(shè)備采用高壓柱塞泵；灌漿采用BW-150型泥漿泵。

高噴帷幕灌漿施工工藝流程為：場(chǎng)地平整壓實(shí)→臺(tái)車行走→軌道鋪設(shè)→布孔、鉆機(jī)就位→校準(zhǔn)角度、造孔→測(cè)斜→臺(tái)車就位→試噴、下噴具→旋噴、噴灌→孔口注漿→二次下噴具→降低水壓和風(fēng)壓、加濃漿液→一次升漿壓→靜壓灌漿→孔口返漿→間隔提升噴具→回灌、封孔→臺(tái)車移位。

高噴帷幕灌漿分二序施工，相鄰次序孔施工時(shí)間間隔不少于24 h，鉆孔孔位偏差≤5 cm，孔斜率≤1.5%。鉆孔過程中，根據(jù)返渣情況、鉆進(jìn)速度、鉆機(jī)及沖擊器運(yùn)轉(zhuǎn)情況判斷地層情況，記錄好孔深與地層厚度，以保證幕墻嵌入粉質(zhì)黏土層3 m的技術(shù)要求。

高壓帷幕灌漿噴具下到設(shè)計(jì)深度后，啟動(dòng)噴機(jī)，調(diào)節(jié)風(fēng)、水、漿的流量、壓力和噴機(jī)旋噴角度，使之達(dá)到設(shè)計(jì)值，待孔口返漿密度符合要求后，開始提升。噴具邊轉(zhuǎn)動(dòng)邊提升，自下而上噴射注漿，直至樁頂高程停噴，30 min之內(nèi)第二次下噴具進(jìn)行帷幕灌漿施工。在高噴帷幕灌漿過程中，隨時(shí)檢查施工機(jī)具是否運(yùn)轉(zhuǎn)正常，風(fēng)、水、漿的流量，壓力值、進(jìn)漿密度、回漿密度及旋噴角度、提升速度等參數(shù)，做好施工記錄，保證資料真實(shí)、準(zhǔn)確、完整。高壓帷幕灌漿結(jié)束后，使用返漿進(jìn)行孔口注漿，直至回填密實(shí)，漿面不再下降，以有效地保證高壓帷幕灌漿的施工質(zhì)量。

3 施工中特殊情況處理措施

1）漏漿：礫卵石層部分地層空隙率大，滲漏嚴(yán)重，采取黏土漿與水泥細(xì)砂漿混合造漿，靜壓注漿，噴具同時(shí)停止噴氣噴水，使礫卵石層空隙充填密實(shí)，有效地防止了塌孔和漏漿，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

2）礫卵石與黏土地層分界：高壓帷幕灌漿的提升速度根據(jù)地層構(gòu)成和返漿情況進(jìn)行調(diào)整，在礫卵石與黏土地層交界處停止提升，靜噴3～5 min，加大供漿量和漿液濃度，經(jīng)濟(jì)有效。

4 防滲幕墻施工質(zhì)量與防滲效果

海陽市東村河綜合治理工程共1座閉合防滲幕墻，由于防滲幕墻系黃家橡膠壩附屬工程性質(zhì)，采取施工現(xiàn)場(chǎng)隨機(jī)開挖檢查、隨機(jī)取芯送樣的檢測(cè)方法，對(duì)高噴帷幕灌漿防滲幕墻進(jìn)行開挖檢查，幕墻外觀質(zhì)量、連續(xù)性等各項(xiàng)直觀指標(biāo)符合要求；經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)鉆孔取芯，芯樣28 d抗壓強(qiáng)度達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

高噴帷幕灌漿防滲幕墻自投入運(yùn)行以后，黃家橡膠壩基坑開挖和基礎(chǔ)施工時(shí)未生成地下滲水明流，防滲性能滿足了基坑開挖施工安全的要求；高噴帷幕灌漿防滲幕墻所具有的一定抗壓強(qiáng)度，有效地消除了基坑邊坡塌方的安全隱患，貫穿整個(gè)施工期間，未發(fā)生一起基坑塌坡事故；高噴帷幕灌漿防滲幕墻所形成的干地施工條件，有效保障了黃家橡膠壩基礎(chǔ)施工，達(dá)到控制黃家橡膠壩基礎(chǔ)沉降的效果。

（責(zé)任編輯 遲明春）

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2017-03-29

張建喜（1966—），男，工程師