高壓旋噴灌漿與水泥土攪拌樁技術(shù)在水庫(kù)的應(yīng)用

袁銘

【摘要】本文結(jié)合工程案例，針對(duì)某水庫(kù)工程施工中，通過(guò)高壓旋噴灌漿技術(shù)以及水泥土攪拌樁技術(shù)的應(yīng)用，進(jìn)行了探討分析。

【關(guān)鍵詞】壩體；壩基防滲處理；高壓旋噴灌漿；水泥土攪拌樁

一、工程概況

某水庫(kù)樞紐工程現(xiàn)由主壩、副壩、溢洪道輸水涵管等建筑物組成。主壩全長(zhǎng)905m，河槽段位于主壩南面，為心墻沙殼土壩，壩頂高程186.5m，最大壩高18.85m，壩頂寬4m左右。在大壩上游壩坡180.9m高程處設(shè)有2m寬戧臺(tái)一道。上部坡率1：2.5，下部坡率1：3。主壩臺(tái)地段壩位于主壩背面，為均質(zhì)土壩，最大壩高13.97m。副壩位于主壩南面，坡長(zhǎng)198m，為均質(zhì)土壩，壩頂高程186.5m，最大壩高12.2m。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢查及安全評(píng)價(jià)，大壩工程存在如下問(wèn)題：

1.河槽段壩基存在中細(xì)沙層含水層，屬承壓水，初建施工時(shí)未作徹底清除及地基處理，大壩下游蓋重不滿(mǎn)足要求，存在滲漏破壞問(wèn)題。

2.臺(tái)地段及副壩均質(zhì)土壩壩體原施工時(shí)填筑質(zhì)量差，壓實(shí)度低，填筑土方質(zhì)量?jī)H有46%滿(mǎn)足規(guī)范要求，壩體存在局部散浸及滲水現(xiàn)象。

二、壩體、壩基防滲處理設(shè)計(jì)

1.設(shè)計(jì)對(duì)水庫(kù)主壩河槽段壩基存在中細(xì)砂層含水層，水庫(kù)初始施工時(shí)未作徹底清除及地基處理，現(xiàn)存在滲漏破壞問(wèn)題，采用高壓旋噴灌漿處理方案。

2.設(shè)計(jì)對(duì)臺(tái)地段及副壩均質(zhì)土壩壩體原施工時(shí)填筑質(zhì)量差，壓實(shí)度低，壩體存在局部散浸及滲漏現(xiàn)象，采用水泥土深層攪拌樁處理方案。

三、高壓旋噴灌漿及水泥土攪拌樁施工

（一）高壓旋噴灌漿工程施工

1.施工準(zhǔn)備

本工程高壓旋噴灌漿施工場(chǎng)地位于大壩壩軸線(xiàn)段，施工前先清除樁位處砌石等，并填筑鉆機(jī)平臺(tái)，設(shè)置排漿溝和集漿池，做好回漿排放和環(huán)境保護(hù)措施。

2.主要施工設(shè)備

鉆孔設(shè)備采用兩臺(tái)300型地質(zhì)鉆孔和造孔，灌漿采用一臺(tái)高噴臺(tái)車(chē)、一臺(tái)高壓清水泵、一臺(tái)空壓機(jī)和一臺(tái)灌漿泵組成一套高噴設(shè)備進(jìn)行施工。

3.施工程序

高壓旋噴灌漿分三序孔進(jìn)行，施工程序?yàn)椋菏┕づR建（包括水管、電纜鋪設(shè)、排污系統(tǒng)和制漿站建造），高噴灌漿實(shí)驗(yàn)，高噴鉆孔，高噴灌漿和墻體實(shí)驗(yàn)。

（1）現(xiàn)場(chǎng)高壓噴射注漿實(shí)驗(yàn)。在現(xiàn)場(chǎng)高壓噴射注漿作業(yè)前，首先在水庫(kù)大壩下游主河槽段，地質(zhì)條件具有代表性區(qū)段，按設(shè)計(jì)和室內(nèi)試驗(yàn)選定的配合比進(jìn)行了高壓噴射注漿的圍井工藝試驗(yàn)，以調(diào)整噴射流量、壓力、旋速和提升速度等工藝參數(shù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，結(jié)合注水試驗(yàn)、開(kāi)挖檢查、取芯資料、灌漿記錄和測(cè)試成果等綜合評(píng)定圍井實(shí)驗(yàn)參數(shù)是否合理，確定高噴灌漿參數(shù)，并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果提交監(jiān)理人，以便監(jiān)理人對(duì)高噴灌漿質(zhì)量的控制。

（2）鉆孔。鉆孔機(jī)械采用兩臺(tái)300型地質(zhì)鉆孔造孔，均質(zhì)梆黏土層采用泥漿鉆進(jìn)，壩體黏土適合自然造孔，沖洗液采用清水沖洗，造孔方式以不破壞壩體黏土結(jié)構(gòu)為原則，砂礫石層采用合金牙輪鉆進(jìn)，泥漿護(hù)壁基巖段，造孔采用硬質(zhì)合金回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)方法。鉆孔孔徑、孔斜度、鉆孔深度嚴(yán)格按行業(yè)規(guī)范和設(shè)計(jì)要求進(jìn)行控制，如孔斜偏差不滿(mǎn)足規(guī)范要求，及時(shí)采用有效的糾偏措施，直至達(dá)到規(guī)范要求。

（3）制漿。制漿材料采用PO42.5普通硅酸鹽水泥，水泥嚴(yán)格按設(shè)訓(xùn)要求稱(chēng)重，誤差不大于5%，水泥漿攪拌時(shí)間使用高速攪拌機(jī)不少于30s，自制備至用完的時(shí)間不大于4h，使?jié){液達(dá)到攪拌均勻，在篩后使用并及時(shí)檢測(cè)密度，漿液溫度保持在5℃～400℃，并做好記錄。

（4）高壓旋噴灌漿。鉆孔和漿液經(jīng)監(jiān)理人檢驗(yàn)合格后，進(jìn)入灌漿作業(yè)。首先高噴臺(tái)車(chē)就位，進(jìn)行調(diào)平、支撐點(diǎn)墊實(shí)、墊穩(wěn)，全面檢查噴漿設(shè)備是否完好，各種管道是否暢通，下管時(shí)將噴頭進(jìn)行密封，以防漿、氣、水管道堵塞，下到設(shè)計(jì)深度后，按漿、氣、水順序依次進(jìn)入，各種參數(shù)達(dá)到設(shè)計(jì)要求和孔口返漿正常后，再按要求進(jìn)行正常提升噴射。施工采用三重管法自下而上實(shí)施。三重管即以漿、氣、水3種介質(zhì)同時(shí)作用于砂礫地層，使?jié){液與地層顆粒成分混合、攪拌、置換、充填、滲透形成固結(jié)體防滲墻。

（二）水泥土攪拌樁工程施工

1.施工準(zhǔn)備

（1）攪拌樁施工現(xiàn)場(chǎng)首先進(jìn)行平整、清除樁基處地上、地下一切障礙。

（2）損胖樁水泥選用PO42.5普通硅酸鹽袋裝水泥，以便于日量。

（3）水泥攪拌樁機(jī)械配備電腦記錄儀及打印設(shè)備，以便了解和控制水泥漿用量及噴漿均勻程度，監(jiān)理工程師每天收集電腦記錄一次。

（4）施工機(jī)械必須具備良好的穩(wěn)定性能，鉆機(jī)開(kāi)鉆之前，由監(jiān)理工程師和項(xiàng)目經(jīng)理部質(zhì)檢員組織檢查驗(yàn)收合格后方可開(kāi)鉆。

2.施工工藝流程

樁位放樣→鉆機(jī)就位→檢驗(yàn)、調(diào)整鉆機(jī)→正循環(huán)鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度→打開(kāi)高壓注漿泵→反循環(huán)提鉆并噴水泥漿→至工作基準(zhǔn)面以下0.3～0.5m→重復(fù)攪拌下鉆并噴水泥漿至設(shè)計(jì)深度→反循環(huán)提鉆至地表→施工下一根樁。

3.施工質(zhì)量控制

（1）控制水泥攪拌樁樁體垂直度符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。

（2）按照設(shè)訓(xùn)要求，水泥攪拌配合比為0.45～0.5，水泥摻量12%，每米攪灰量46.25kg，高效減水劑0.5%。

（3）對(duì)每根成型的攪拌樁質(zhì)量檢查重點(diǎn)是水泥用量，水泥漿拌制灌數(shù)，壓漿過(guò)程中是否有斷漿現(xiàn)象，噴漿攪拌提升時(shí)間及復(fù)攪次數(shù)。

4.質(zhì)量檢驗(yàn)

（1）觸探實(shí)驗(yàn)。水泥攪拌樁成樁7天后，采用輕便觸探法檢驗(yàn)攪拌樁均勻性，用輕便觸探器中附帶的勺鉆，在攪拌樁身中心鉆孔，取出樁芯，觀察其顏色是否一致，是否存在水泥富集的“結(jié)核”或未被攪均勻的土團(tuán)。水泥攪拌樁28天后，用鉆孔取芯法檢驗(yàn)其完整性，樁土攪拌均勻程度及樁的施工長(zhǎng)度。每根樁取出的芯樣由監(jiān)理工程師現(xiàn)場(chǎng)指定相對(duì)均勻部位送檢測(cè)中心實(shí)驗(yàn)室，28d齡期的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，并留一組試件做3個(gè)月齡期的無(wú)側(cè)限抗壓試驗(yàn)，以測(cè)定樁身強(qiáng)度。鉆孔取芯頻率為7%，經(jīng)檢驗(yàn)全部合格。

（2）外觀鑒定。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)外觀檢查：樁體圓勻，無(wú)縮頸和回陷現(xiàn)象；攪拌均勻，凝體無(wú)松散。

四、效果分析

（一）主壩河槽段壩基存在中細(xì)沙層含水層，原主壩施工時(shí)未徹底清理和處理，存在滲漏破壞問(wèn)題，經(jīng)過(guò)高壓旋噴灌漿加固措施，也得到了有效解決。

（二）臺(tái)地段及副壩段均質(zhì)壩壩體，原施工時(shí)土方填筑質(zhì)量差，壓實(shí)度低，壩體存在散浸及滲水現(xiàn)象。經(jīng)過(guò)水泥土深層攪拌樁加固措施，有效處理了壩體的散浸和滲水問(wèn)題。