高壓旋噴灌漿加固防滲墻及其檢測(cè)新技術(shù)

楊發(fā)祥

臨湘市長(zhǎng)江大堤養(yǎng)護(hù)中心，中國(guó)·湖南 臨湘 414300

1 引言

高壓旋噴灌漿法是通過(guò)壓力數(shù)值極大的壓力，將所存在旋噴設(shè)備內(nèi)部的漿液帶入注漿管道，隨后在高壓的作用下噴射出，從而達(dá)到進(jìn)入地基的目的，在進(jìn)行旋噴的過(guò)程中，漿液的沖擊、攪拌、縮減等效應(yīng)下，會(huì)使得漿液和地基之間進(jìn)行聯(lián)結(jié)，從而完成對(duì)地基的漿液覆蓋作用，能夠有效對(duì)地基實(shí)現(xiàn)擠壓、滲透作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)地基防滲墻的加固計(jì)劃，使得周?chē)男龂娊ㄖ拿芏扰c承載能力得到有效提升。除此之外，高壓旋噴灌漿法能夠適用于規(guī)模較大、標(biāo)準(zhǔn)較高、灌漿深度較高的地區(qū)，但是在進(jìn)行防滲墻深水檢測(cè)質(zhì)量時(shí)[1]，由于傳統(tǒng)檢測(cè)方式的檢測(cè)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、檢測(cè)環(huán)節(jié)復(fù)雜、檢測(cè)成本支出較高，導(dǎo)致在當(dāng)前高壓旋噴灌漿加固防滲墻檢測(cè)中缺乏一定的實(shí)用性，因此論文針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)滲透試驗(yàn)對(duì)高壓旋噴灌漿作用下的防滲墻進(jìn)行加固質(zhì)量檢測(cè)，采用所得出的現(xiàn)場(chǎng)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行防滲檢測(cè)，結(jié)合黃蓋湖防洪治理工程中的堤壩地基防滲工程進(jìn)行防滲檢測(cè)，為試驗(yàn)方式提供了現(xiàn)實(shí)依據(jù)，提高試驗(yàn)結(jié)果的可信度，為后續(xù)相關(guān)研究提供了一定借鑒意義。

2 工程概況

黃蓋湖位于中國(guó)湖南省臨湘市和湖北省赤壁市交界處，長(zhǎng)江中游南岸。工程的主要任務(wù)是在現(xiàn)有防洪工程基礎(chǔ)上，通過(guò)加高加固堤防，修建護(hù)坡護(hù)腳工程和防汛道路，堤基防滲處理，填塘固基，重（改）建穿堤建筑物，新建護(hù)岸工程，新建單退垸分洪口門(mén)裹頭工程等措施，提高黃蓋湖流域防洪減災(zāi)能力，保障群眾生命財(cái)產(chǎn)安全和經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展。

初設(shè)階段根據(jù)地勘成果、滲流計(jì)算及險(xiǎn)情調(diào)查分析確定堤身堤基滲控處理以及護(hù)岸工程等主要建設(shè)內(nèi)容為：新建護(hù)岸工程長(zhǎng)度11.01km；堤身隱患錐探灌漿處理49.601km；白蟻堤段巡查防治82.415km；堤基防滲墻處理長(zhǎng)度1.1km；填塘固基長(zhǎng)度為49.605km。

3 高壓旋噴灌漿加固防滲墻工程

3.1 施工技術(shù)

首先，將施工場(chǎng)地的地質(zhì)條件探查清除，挖掘排漿渠道、集漿池作業(yè)，并預(yù)備處理冒漿現(xiàn)象的產(chǎn)生。

其次，進(jìn)行高壓旋噴灌漿加固的方式要按照施工圖紙與地質(zhì)條件進(jìn)行選用三管法、雙管法或者單管法，選擇合適的施工手段、噴射方式與目標(biāo)參數(shù)，擬合完成后提交申請(qǐng)。

最后，進(jìn)行高壓旋噴灌漿加固后的場(chǎng)地應(yīng)當(dāng)較為平滑、穩(wěn)定，將其中給的坑洼、土質(zhì)疏松、靠近邊坡等地區(qū)進(jìn)行再次改造，采用回填、夯實(shí)以及邊坡穩(wěn)固等方式進(jìn)行保護(hù)[2]。

3.2 旋噴灌漿漿液調(diào)配

進(jìn)行高壓旋噴灌漿所使用的漿液應(yīng)當(dāng)使用42.5級(jí)的普通硅酸鹽水泥，漿液水灰比為1∶1～0.8∶1，漿液比重不小于1.6。在完成漿液制備后，漿液的存放時(shí)間不宜超過(guò)4h。

首先，在存留漿液的裝置中安裝勻速攪拌設(shè)備，防止?jié){液出現(xiàn)凝固現(xiàn)象。

其次，在使用漿液的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)在漿液出口設(shè)置過(guò)濾網(wǎng)，將其中存在的雜性物質(zhì)進(jìn)行提出。

最后，對(duì)配置不當(dāng)?shù)臐{液應(yīng)當(dāng)進(jìn)行回收利用，首先加固漿液進(jìn)行沉淀，加入適當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)水泥進(jìn)行攪拌，實(shí)現(xiàn)資源的有效利用。

3.3 高壓旋噴灌漿工程

進(jìn)行高壓旋噴灌漿的設(shè)備首先必須滿足施工地層中預(yù)鉆孔或攜帶噴射管鉆孔的要求，并且所使用的噴射管道、噴頭以及輸液裝置，都要進(jìn)行密封處理，符合標(biāo)注內(nèi)的使用范疇。

在進(jìn)行地質(zhì)強(qiáng)度較高的地區(qū)，應(yīng)當(dāng)將其中的高射噴孔作為首要設(shè)備，進(jìn)行動(dòng)力探索實(shí)驗(yàn)，間距保持在20cm左右。此外，鉆孔孔位與理論孔位之間的誤差不得大于5cm，鉆孔有效深度應(yīng)超過(guò)設(shè)計(jì)墻底深度0.3m，全程采用參數(shù)記錄裝置，對(duì)所進(jìn)行檢測(cè)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行記錄[3]。

4 現(xiàn)場(chǎng)滲透試驗(yàn)

現(xiàn)場(chǎng)滲透試驗(yàn)是一種對(duì)防滲工程現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行快速墻體滲水量檢測(cè)的方式，通過(guò)對(duì)所得出的參數(shù)進(jìn)行運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)對(duì)此次防滲墻滲水量的檢測(cè)過(guò)程，這種方式的檢測(cè)時(shí)間較短，只需使用簡(jiǎn)單便捷的裝置與較少的檢測(cè)人員，因此對(duì)周邊環(huán)境的污染程度也會(huì)較小，值得推廣與使用。

4.1 現(xiàn)場(chǎng)滲透試驗(yàn)概論

現(xiàn)場(chǎng)滲透試驗(yàn)將測(cè)試墻體內(nèi)部的滲水量的增加與減少進(jìn)行時(shí)段劃分，并根據(jù)所引起的現(xiàn)場(chǎng)施工水位變化情況與上述時(shí)段進(jìn)行對(duì)接，從而檢測(cè)出墻體含水量的滲透參數(shù)。

首先，根據(jù)墻體內(nèi)部的滲水量增加與減少程度進(jìn)行劃分，可以將現(xiàn)場(chǎng)滲透試驗(yàn)分為抽水滲透檢測(cè)、注水滲透檢測(cè)以及氣壓滲透檢測(cè)。

其次，如果遇到承壓性能較強(qiáng)或者較弱的滲透墻體可以將上述先創(chuàng)滲透試驗(yàn)變更為承壓滲透檢測(cè)與潛水滲透檢測(cè)。其中，承壓滲透檢測(cè)試驗(yàn)可以將滲水墻體的內(nèi)部水分的水平以及垂直方向進(jìn)行拓展，再結(jié)合相關(guān)滲透參數(shù)計(jì)算公式，就可以從現(xiàn)場(chǎng)施工數(shù)據(jù)中得到對(duì)應(yīng)的滲水參數(shù)。

最后，再將所得出的滲水量變化與時(shí)間時(shí)段曲線與傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行擬合，得到二者之間的對(duì)比參數(shù)，從而得出高壓旋噴灌漿加固防滲墻新技術(shù)的高效性。

4.2 現(xiàn)場(chǎng)滲透試驗(yàn)的理論基礎(chǔ)

在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)高壓旋噴灌漿加固防滲墻的施工過(guò)程中，首先將墻體內(nèi)部的滲水量的增加與減少程度進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)滲水量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行水分的注入或者抽取，然后觀察現(xiàn)場(chǎng)施工水位的變化情況，將現(xiàn)場(chǎng)施工水位升高或下降的情況進(jìn)行精確記錄，隨后就可以將注入或抽取高壓旋噴灌漿加固防滲墻中的水量進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算公式（1）為：

此外，由于對(duì)防滲墻內(nèi)部進(jìn)行過(guò)注水或抽水操作，因此上述公式所引起的現(xiàn)場(chǎng)施工水位變化情況的變化率，用下列公式（2）進(jìn)行表述：

根據(jù)上述公式所示，其中的πrc2是現(xiàn)場(chǎng)施工水位變化的橫截面積，負(fù)號(hào)則是表述y的變化會(huì)隨著時(shí)間的增加而不斷減少。由此得出下列公式（3）：

把初始時(shí)間t0=0，y=y0，……，t y=y t帶入K式中，得出下列公式（4）：

已知高壓旋噴灌漿加固防滲墻注入或抽取與現(xiàn)場(chǎng)水流流量呈現(xiàn)線性關(guān)系，因此得出防滲墻與滲水量之間的經(jīng)驗(yàn)公式（5）：

當(dāng)D=H時(shí)，如圖1所示。

圖1 無(wú)量綱參數(shù)關(guān)系圖

4.3 黃蓋湖堤壩地基防滲工程現(xiàn)場(chǎng)滲透試驗(yàn)

結(jié)合黃蓋湖堤壩附近的地質(zhì)構(gòu)造，此次現(xiàn)場(chǎng)滲透試驗(yàn)屬于孔隙潛水試驗(yàn)，堤壩所處地區(qū)填充物以中細(xì)砂質(zhì)為主，隨著深度的增加而緊密程度不斷加高，由上述工程概括可知，對(duì)其使用20m3/h的潛水裝置進(jìn)行此次現(xiàn)場(chǎng)滲透試驗(yàn)，因此得出圖2的曲線示意圖。

圖2 實(shí)測(cè)lg y~t曲線示意圖

根據(jù)對(duì)曲線示意圖的解讀與運(yùn)算，得出在此次試驗(yàn)開(kāi)始前的y0=0.54m，因此根據(jù)上述公式（4）、（5）得出K=9.03m/d，從而對(duì)此次防滲墻進(jìn)行常規(guī)方式檢測(cè)，得出如表1所示的結(jié)果。

表1 現(xiàn)場(chǎng)滲透試驗(yàn)K值結(jié)果圖（單位：MD）

5 結(jié)語(yǔ)

對(duì)上述圖表進(jìn)行解讀比較后，現(xiàn)場(chǎng)滲透試驗(yàn)與常規(guī)方式防滲墻檢測(cè)的結(jié)果差異較小，擬合程度較為優(yōu)越，因此進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)滲透試驗(yàn)?zāi)軌蛲耆珴M足在日常防滲墻加固檢測(cè)中的標(biāo)準(zhǔn)要求，這種方式較為簡(jiǎn)便，能夠在10min之內(nèi)完成檢測(cè)，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，是當(dāng)前進(jìn)行防滲墻加固檢測(cè)的高效方式。