高壓擺噴灌漿在謝崗鎮(zhèn)坑口水庫(kù)除險(xiǎn)加固中的應(yīng)用

謝嘉明

(東莞市謝崗鎮(zhèn)水務(wù)工程運(yùn)營(yíng)中心,廣東 東莞 523000)

0 引言

坑口水庫(kù)修建于1958年8月,為小(1)型水庫(kù),集雨面積為0.66 km2,主要由均質(zhì)土壩、溢洪道和放水涵洞組成。興建時(shí)按10 a一遇設(shè)計(jì),100 a一遇校核。2006年進(jìn)行了安全達(dá)標(biāo)建設(shè),按50 a一遇,500 a一遇校核。加高培厚后的大壩,最大壩高為14.5 m,水庫(kù)總庫(kù)容為109.97萬(wàn) m3。在運(yùn)行管理過(guò)程中發(fā)現(xiàn)坑口水庫(kù)大壩壩坡出現(xiàn)滲漏的情況,隨即對(duì)水庫(kù)開(kāi)展了安全鑒定。經(jīng)安全鑒定水庫(kù)大壩滲流計(jì)算逸出點(diǎn)比降均大于允許值,水庫(kù)大壩穩(wěn)定計(jì)算、壩坡穩(wěn)定安全系數(shù)均小于規(guī)范要求值。大壩安全類(lèi)別評(píng)定為三類(lèi)壩,需進(jìn)行注漿加固大壩。經(jīng)過(guò)方案比選,選擇了高壓擺噴灌漿的方式進(jìn)行防滲墻施工,加固大壩。

1 工程概況

本工程直接在坑口水庫(kù)大壩壩頂進(jìn)行高壓擺噴灌漿施工,具體的施工范圍為K0+005～K0+163,防滲墻共計(jì)長(zhǎng)158 m,面積2 719 m2。高壓擺噴灌漿設(shè)置一排灌漿孔,設(shè)計(jì)樁孔為106孔,孔距為1.5 m,分兩序施工,孔深入強(qiáng)風(fēng)化巖層以下1 m,灌漿入土1 718 m,入巖109 m。本工程中高壓擺噴注漿采用三重管法(見(jiàn)圖1)。

2 高壓擺動(dòng)噴涂施工工藝及方法

2.1 工藝介紹及原理

本工程采用三重管高壓擺噴灌漿。三重管高壓擺噴灌漿施工技術(shù)是借助噴射介質(zhì)為水、水泥混凝土基體的粘性液體和空氣壓縮機(jī),使噴射管左右擺動(dòng),以一定角度抬升,借助高壓電水逐漸形成高速公路的急流,強(qiáng)烈沖擊、切割、破碎碳酸鹽巖的不均勻沉降,除與水泥混凝土基體、粘性液體、排出液混合,在體內(nèi)逐步形成頂狀半圓形截面墻體凝結(jié),進(jìn)一步提高水庫(kù)大壩護(hù)坡施工質(zhì)量控制。

2.2 工藝流程

三重管高壓擺噴灌漿工藝流程見(jiàn)圖2。

圖2 高壓擺噴施工工藝流程圖

2.3 施工流程

2.3.1 場(chǎng)地平整與清理

高壓擺噴灌漿施工前,一定要平整現(xiàn)場(chǎng),清除施工現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)部的垃圾和地下障礙物,以便鉆機(jī)施工作業(yè)。

2.3.2 測(cè)量放線布孔

現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙和測(cè)量控制點(diǎn)釋放樁位。本工程的設(shè)計(jì)樁號(hào)為K0+005～K0+163,合計(jì)158 m共106孔。本施工中高壓擺噴灌漿的孔間距是1 500 mm,對(duì)接擺角不小于60°。沿大壩的平行方向標(biāo)記定位線,每15 m設(shè)置基準(zhǔn)定位線。根據(jù)基準(zhǔn)定位線進(jìn)行樁孔中心定位,孔距偏差不超過(guò)50 mm。測(cè)量和放置時(shí),同時(shí)定義每孔擺動(dòng)的起點(diǎn)和終點(diǎn),并在背面標(biāo)出定位線。確保每次擺噴定位準(zhǔn)確無(wú)誤。

2.3.3 鉆孔機(jī)械移機(jī)就位

鉆孔機(jī)械的移位由負(fù)責(zé)人指揮。在采取行動(dòng)之前,一定要仔細(xì)觀察現(xiàn)場(chǎng)的具體情況。換班一定要絕對(duì)不絕對(duì)安全。混凝土泵車(chē)定位后,樁檢查員負(fù)責(zé)評(píng)估定位線數(shù)據(jù)和樁位,保證鉆孔定位偏差不大于50 mm;施工時(shí)為了保證鉆孔質(zhì)量,垂直度必須每10 m進(jìn)行調(diào)整,保證鉆孔斜率控制在孔深的1%以?xún)?nèi)。

2.3.4 三重管高壓灌漿機(jī)械移機(jī)就位

鉆孔完畢后將鉆孔機(jī)械移開(kāi),移入三重管高噴臺(tái)車(chē),安裝好機(jī)械后,并對(duì)中、調(diào)平,同時(shí)調(diào)整好擺噴。首先將高壓電試水噴入螺孔內(nèi),直接測(cè)量擺噴是否相互垂直。借助等腰直角三角比,硬地面直接測(cè)量就能夠控制,控制偏差在2°以?xún)?nèi);擺動(dòng)角度在噴射管外圓上測(cè)量控制,控制偏差在2°以?xún)?nèi)。施工前一定要在鉆桿上深深的記號(hào),控制高壓擺動(dòng)的長(zhǎng)度不小于設(shè)計(jì)樁的長(zhǎng)度。

2.3.5 下管掃孔

將三重噴射混凝土施工管插入孔中至預(yù)定深度。注入管下入孔的檢測(cè)孔傾角可參照孔傾角的實(shí)際情況,隨注入管微調(diào)。為防止泥沙堵塞壓縮空氣,可選擇非高壓水和少量壓縮空氣(用膠帶將噴嘴包住),邊射水、邊 插管,同時(shí)要控制好水壓力,可以用0.5 Mpa的水壓,防止孔壁因水壓相對(duì)較大而塌陷。洞底會(huì)有多的渣滓。一定要先噴灑污泥,用旋擺控制裝置掃孔,直至噴管到孔底為止。

2.3.6 試噴、確定參數(shù)

本工程灌漿具體技術(shù)參數(shù)要求如下:

氣壓:大于0.7 MPa;流量1.0 m3/min

水壓力:大于35 MPa;流量大于70 L/min;

灌漿設(shè)備施工要求:提升速度6～8 cm/min;對(duì)接擺角不小于60°;擺速10～15 次/min。

在初期進(jìn)行高壓擺噴灌漿時(shí),先進(jìn)行低壓(0.5 MPa)注水試驗(yàn),檢查噴頭是否壓力是否正常。選擇典型作業(yè)面進(jìn)行高壓擺噴灌漿試驗(yàn),對(duì)噴射流量、壓力擺速、提升速度等施工參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。初期應(yīng)施工一個(gè)圍井進(jìn)行試驗(yàn),檢查防滲墻的整體連續(xù)性、均勻性和防滲情況。

2.3.7 水泥漿液拌制

2.3.8 鉆桿下沉、拉升、噴漿

將鉆頭下沉到預(yù)設(shè)的位置,設(shè)定擺動(dòng)射流和噴頭方向,放置限制器,使轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生擺動(dòng)的動(dòng)作。按規(guī)定參數(shù)啟動(dòng)高壓電動(dòng)泥漿泵、空壓機(jī)原位拖走加固。當(dāng)粘性液體回流到螺孔內(nèi),若正常狀態(tài)則開(kāi)始上升擺動(dòng)抽水。金剛石鉆升降運(yùn)動(dòng)移動(dòng)速度控制在6 cm/min,人造金剛石切割刀的移動(dòng)速度控制在10 次/min,擺動(dòng)角度60°。注漿分段提升的搭接長(zhǎng)度應(yīng)該大于0.2 m,確保防滲墻的連續(xù)性。當(dāng)切刀上升距離設(shè)計(jì)標(biāo)高和樁頂設(shè)計(jì)直線距離1.0 m時(shí),向上運(yùn)動(dòng)的速度相應(yīng)降低,到達(dá)頂部后靜注30 s。

2.3.9 沖洗機(jī)具

噴管注漿完成后,取出噴霧器,在孔口處及時(shí)補(bǔ)充填滿(mǎn)水泥漿。要迅速拔除注漿對(duì)注漿泵進(jìn)行徹底清洗,防止?jié){液凝固堵塞(泵體應(yīng)適當(dāng)清洗和注漿管)。

2.3.10 廢棄漿液處理

在噴射灌漿施工中,會(huì)產(chǎn)生大量的廢漿液。為了保證現(xiàn)場(chǎng)的清潔和施工順利,計(jì)劃在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)一個(gè)泥漿池,待泥漿固結(jié)后,再在施工中將泥漿排入池中再運(yùn)輸?shù)绞彝膺M(jìn)行處理。

3 高壓擺噴施工質(zhì)量保證措施

(1)誤差控制內(nèi)在5 cm以?xún)?nèi),孔深在±100 mm以?xún)?nèi),擴(kuò)孔的相對(duì)有效深度一定要超過(guò)墻底的設(shè)計(jì)制造深度30 cm。

(2)要嚴(yán)格控制灌漿加固比例,推動(dòng)做到掛牌施工,配備專(zhuān)職人員進(jìn)行灌漿加固布放信息化管理。金剛石鉆頭升降和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的速度控制在6 cm/min,金剛石鉆頭擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的速度控制在10 次/min,嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)參數(shù)要求。

(3)對(duì)高壓噴射機(jī)、高壓泵等設(shè)備施工前的維護(hù)保養(yǎng),施工中出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題導(dǎo)致的設(shè)備故障降到最低限度。該裝置的運(yùn)行由負(fù)責(zé)人親自掛帥。

(4)高壓電擺式濺射機(jī)就位后,旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)本身平行移動(dòng),保證高壓電擺式濺射機(jī)的表面光潔度。

(5)在高壓擺注施工期間,嚴(yán)禁對(duì)線路進(jìn)行移位定位。在清理溝渠泥土?xí)r,一旦發(fā)現(xiàn)挖掘機(jī)觸及定位線,使之脫位,要立即準(zhǔn)備將其放回原處,不要忘記連接相鄰的電池。場(chǎng)地布置綜合考慮多種妨礙因素,避免先移后移,減少相鄰樁的設(shè)計(jì)和施工間隔時(shí)間,最大限度地保證了連續(xù)施工中,因故暫停施工時(shí),擺噴一定要從原位下沉20 cm方可開(kāi)始,以確保樁體整體性。

(6)在進(jìn)行在擺噴施工時(shí),定期進(jìn)行擺噴,能夠很好的彌補(bǔ)相鄰樁直徑的不足,也能夠很好的與相鄰樁連接,所以不是很好得到比較好的加固效果。嚴(yán)禁選用過(guò)期的水泥混凝土。每批水泥混凝土都要經(jīng)過(guò)二次檢測(cè)資格通過(guò)后才能被選中。在工程施工中,如果旋挖鉆機(jī)長(zhǎng)期無(wú)法維修,墻體結(jié)構(gòu)已過(guò)終凝期,應(yīng)盡快對(duì)樁體進(jìn)行標(biāo)記,并將防止出現(xiàn)冷縫的處理措施報(bào)監(jiān)理進(jìn)行商討。

4 樁基強(qiáng)度和均勻性措施分析

(1)嚴(yán)格控制注漿水泥注漿比例隨時(shí)進(jìn)行檢查。

(2)充分?jǐn)嚢柰馏w,嚴(yán)格控制鉆孔的升降和擺動(dòng)速度,使原來(lái)的土體完全破碎,對(duì)水泥漿有與土體均勻混合有一定的好處。

(3)粘性液體不能解體,水泥混凝土粘性液體的配制一定要嚴(yán)格依據(jù)預(yù)定配合比進(jìn)行。如果你想獲得這種效果,應(yīng)該避免漿液分離,必須攪拌桶中的漿液。

(4)注漿階段,注漿管道不應(yīng)堵塞,不應(yīng)出現(xiàn)注漿破裂現(xiàn)象。整樁注漿應(yīng)均勻,不得出現(xiàn)土漿夾層。

(5)如果管道堵塞,高壓水泵一定要立即準(zhǔn)備停泵。處理完畢,鉆孔下沉0.3 m后可繼續(xù)注漿,10～20 s后恢復(fù)上行注漿,防止破樁的發(fā)生。

5 基于井圍法高射流墻的防滲性能檢查評(píng)價(jià)

5.1 圍井試驗(yàn)

圍井成型后至少14 d,應(yīng)鉆孔進(jìn)行注水試驗(yàn)。鉆孔應(yīng)位于圍井的中心,鉆孔直徑應(yīng)不小于110 mm,孔深應(yīng)達(dá)到圍井底部。濾花管插入孔中。

5.2 滲透系數(shù)的計(jì)算

高噴板墻體滲透系數(shù)應(yīng)小于1×10-6cm/S?？筛鶕?jù)國(guó)家相關(guān)規(guī)范計(jì)算,計(jì)算公式如下。

(1)

式中:K為滲透系數(shù)(m/d);Q為穩(wěn)定注水(m3/d);T為高噴板壁厚(m);L為面板墻中心線周長(zhǎng)(m);S為封閉井內(nèi)外水頭差(m);H為注水面至井底高度(m);h0為地下水位離井底的高度(m)。

由于試驗(yàn)布置在工程軸線上,通過(guò)對(duì)路堤頂墻開(kāi)挖的檢查觀察分析得到的該參數(shù)可作為高噴施工參數(shù)選擇的依據(jù)。開(kāi)挖檢查完成后,進(jìn)行墻體邊緣檢查復(fù)原的路堤體。

6 結(jié)語(yǔ)

以施工方案以指導(dǎo)施工為依據(jù),充分考慮項(xiàng)目管理機(jī)構(gòu)設(shè)置、人力規(guī)劃安排、供應(yīng)安排、機(jī)械設(shè)備配置、施工方法的主要分工、工期保證措施、質(zhì)量安全措施等,確保安全生產(chǎn)、文明施工、減少環(huán)境污染、突出重點(diǎn)等方面的措施質(zhì)量卓越的原則,經(jīng)濟(jì)合理性、安全性和適用性。為今后類(lèi)似工程提供了一定的參考。