高壓旋噴防滲墻生產性試驗探究

田貴智

（山西省水利工程質量與安全監(jiān)督站，山西 太原 030000）

1 工程概況

1.1 工程簡介

某河道治理工程主要任務是防洪、河道蓄水、游船通行，以及為兩岸景觀建設搭建平臺，包括河道拓寬、新建壅水閘壩及船閘、堤防及二級平臺填筑、灘岸防護、兩岸新建排污暗涵等建設內容。根據(jù)設計要求，高壓旋噴主要用于南北與東西向防滲的連接處以及跨河管線等部位的防滲。

1.2 工程地質條件

工程區(qū)地處太原—晉中斷陷盆地北端，地貌單元屬汾河洪沖積平原區(qū)。地層巖性自上而下分七層：第①層為現(xiàn)代人工堆積（QS）雜填土，包含低液限粉土、碎石混合土等，厚0.4～10.5m；第②層為第四系全新統(tǒng)洪沖積（Q4pal）級配不良砂，厚7.5～17m；第③層為第四系全新統(tǒng)洪沖積（Q4pal）低液限粘土（粉土），厚2.2～30m；第④層為第四系全新統(tǒng)洪沖積（Q4pal）級配不良砂，厚度1.8～21.8m，局部夾低液限粘土透鏡體；第⑤層為第四系上更新統(tǒng)洪沖積（Q3pal）低液限粘土（粉土），厚度1.8～6.9m；第⑥層為第四系上更新統(tǒng)洪沖積（Q3pal）級配不良砂，厚度10.8～21.9m；第⑦層為第四系上更新統(tǒng)洪沖積（Q3pal）低液限粘土（粉土），該層未揭穿。地下水埋深1.5～13.0m。

1.3 設計技術要求

高壓旋噴防滲墻設計樁徑和樁距參考值分別為0.8m 和0.6m，墻身抗壓強度不小于3 MPa，防滲墻滲透系數(shù)不大于A×10-6cm/s（1＜A＜10）。

2 試驗準備

2.1 高噴試驗區(qū)的選定與布置

根據(jù)施工圖紙及施工技術要求，本次高壓旋噴試驗選擇在具有代表性的地層進行。試驗區(qū)采用3 組參數(shù)（方案1～3），每種試驗參數(shù)方案采用三管法噴射六個孔，分二序施工，先施工Ⅰ序孔，再施工Ⅱ序孔，噴射完成后對試驗段進行圍井施工以檢測墻體的整體透水性。高壓旋噴按照設計擬定的樁距為0.6m，樁徑為0.8m。

2.2 施工臨建

2.2.1 制漿站

根據(jù)施工現(xiàn)場實際條件，臨時制漿站布置在東岸大提上。攪漿站與高壓泵房、空壓機房緊鄰布置在同一高程上。在制漿站的附近搭設臨時水泥儲存臺，作為施工用水泥或其它制漿材料儲存庫。制漿站制備好的漿液，通過專用輸漿管輸送至施工現(xiàn)場。

2.2.2 施工用水

依據(jù)就近原則，施工用水采用4 kW 的潛水泵抽取地下水儲存在水箱內，通過各專用輸水管路輸送到各所需用水點，以供施工使用。

2.2.3 排污系統(tǒng)

本次施工時產生的廢漿液就近設置沉淀池進行沉淀。對于可利用的漿液，通過專用集漿池收集，并通過泥漿凈化裝置進行過濾后直接輸送至制漿站，重新利用；對無再用價值的漿液，采用反鏟在現(xiàn)場適宜位置設置的明溝收集后，集中流入沉淀池內沉淀。

3 高噴施工

3.1 施工工藝流程

本次旋噴均采用三管法分兩序進行試驗，先施工Ⅰ序孔，后施工Ⅱ序孔。噴射時均選用直線雙噴嘴。高噴施工工藝流程為：風水漿管鋪設及臨建設施場地準備，測量放線，安裝鉆噴一體機、空壓機、高壓泵等，漿液制備，下設噴管（鉆孔），提升噴射，結束、移機，孔口補漿，樁體質量檢查。

3.2 鉆噴設備配置

本次試驗采用的施工機具為一臺鉆噴一體機、一臺（套）空壓機和一臺（套）高壓泵。

3.3 鉆設旋噴樁孔

根據(jù)本工程地質情況并參照類似工程施工經驗，本次施工采用1 臺GP-1800 型鉆噴一體機進行施工。為保證鉆孔的開孔精度，經測量放線后埋設固定樁中心。技術要求如下：一是采用水平尺對鉆機的垂直度復核后進行鉆孔，孔位偏差控制在5 cm 內；二是鉆孔孔斜率采用水平尺進行檢測，不得超過1%；三是樁孔深度采用量測鉆桿鉆距長度的方法進行測量。

3.4 漿液制備回收

根據(jù)設計要求，旋噴試驗施工中選擇水泥基質漿液作為注漿膠結材料。漿液施工順序包括漿液制備、貯存、輸送和回收。

3.4.1 漿液制備

本次試驗采用標號P.O 42.5 級的普通硅酸鹽水泥。純拌合時間不少于90 s，同時采取措施保證連續(xù)制漿。制備漿液的水灰質量比選用1∶1、0.8∶1 兩組配比，其所需各種材料用量見表1。所有的制漿材料稱量誤差應不大于5%。

表1 漿液材料用量表

3.4.2 漿液貯存

儲漿桶內已制成待用的漿液，采用低速攪拌機攪拌，以防漿液沉淀影響到漿液均勻性；漿液溫度保持在不低于5℃，否則應做好防高溫或冬季施工措施。漿液宜在開噴前1 h 以內配制。使用時，濾去硬塊、砂石等，以免堵塞管路和噴嘴。漿液從制備至用完時間不能超過4 h，超過時間的漿液應廢棄。

3.4.3 漿液輸送

本次旋噴試驗采用帶有高壓易拆卸的輸漿管來實現(xiàn)漿液的輸送。

3.4.4 漿液回收

本次三管法施工時根據(jù)孔口翻漿情況對方案3 采取了漿液回收處理。漿液回收時采用旋流凈化設備對其漿液中的大顆粒砂子進行凈化處理。處理后的水泥漿液經過比重檢測并加入水泥進行二次攪拌以達到進漿比重要求。

3.5 旋噴墻體施工

高壓旋噴防滲墻墻體施工時，自孔底至孔口全孔實施噴射作業(yè)。試驗墻體旋噴注漿施工順序為：

開啟注漿高壓泵。鉆孔經現(xiàn)場監(jiān)理人員驗收合格后，開啟高壓注漿泵，原地噴射，觀察壓力表和流量表是否正常，達到試驗壓力和流量參數(shù)后開始正式噴射。正常噴射。正常噴射作業(yè)時，采用的施工控制參數(shù)為方案1～3，詳見表2。

表2 高噴施工擬采用控制參數(shù)

噴射注漿結束后，把鉆機等機具設備移到新孔位上，進行下一孔的施工作業(yè)。

正常噴射旋轉提升時，應注意的事項：一般地，噴射管旋轉和提升速度越慢，噴射范圍就越長，形成墻體也就越大；提升速度應與注漿量匹配。即供漿量與噴管提速匹配，提速應滿足噴射孔距長度。

3.6 施噴作業(yè)特殊情況處理

在旋噴噴漿過程中，出現(xiàn)串漿、漏漿等異常情況時，應停止噴射作業(yè)，待查明原因后盡快恢復作業(yè)。

第一，噴射過程出現(xiàn)與相鄰孔發(fā)生串漿時，首先填堵被串孔，繼續(xù)串漿孔的旋噴注漿。待其結束后，盡快進行被串孔的掃孔、噴射或繼續(xù)鉆進。

第二，在噴射時漏漿，可在漿液中摻加適量的速凝劑，縮短固結時間，使?jié){液在一定的土層范圍內凝固；或可在空隙地段增大注漿量，填滿空隙后再繼續(xù)旋噴。

第三，一般情況下當冒漿量超過20%或完全不冒漿時，應立即采取措施：當?shù)貙又杏休^大空隙引起不冒漿或嚴重漏漿時，應加大鉆進泥漿的濃度、在泥漿中摻加砂子或向孔內填入其他堵漏材料，使其恢復孔口正常返漿；當冒漿量過大，可通過提高噴射壓力、加快噴射的提升和旋轉速度或減少注漿量來減少冒漿量。

3.7 終噴后回灌濃漿

噴射灌漿結束后，充分利用孔口回漿對已完成孔進行及時回灌，直至漿液面不下降為止，以保證樁體的高程。

4 高噴防滲墻試驗成果匯總與分析

本次試驗墻體質量檢查方法，按照設計指標要求檢查項目有墻體的抗壓強度、滲透系數(shù)。采用鉆孔取芯、圍井試驗等方法進行檢驗，綜合評價施工效果。

圍井試驗。本次試驗段對每組試驗墻體進行了圍井試驗，對其成墻效果的滲透系數(shù)進行評價。試驗一區(qū)（方案一）圍井注水滲透系數(shù)為5.05×10-6cm/s，試驗二區(qū)（方案二）圍井注水滲透系數(shù)為4.06×10-6cm/s，試驗三區(qū)（方案三）圍井注水滲透系數(shù)為3.64×10-6cm/s。從三個試驗區(qū)的圍井檢測數(shù)據(jù)來看，試驗三區(qū)墻體滲透系數(shù)最為理想。

鉆孔取芯檢測。對每組試驗墻體進行鉆孔取芯檢測，檢測結果為芯樣完整、連續(xù)，芯樣強度均大于設計強度。

根據(jù)施工時的實際情況并結合試驗結果來看，試驗三區(qū)（方案三）施工各項參數(shù)均能滿足設計指標要求。因此在后續(xù)的施工中采用施工方案三的施工參數(shù)。