高壓噴射灌漿防滲墻技術(shù)在撫東大堤除險(xiǎn)加固工程中的應(yīng)用

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1、工程概況
    江西省鄱陽(yáng)湖區(qū)二期防洪工程撫東大堤除險(xiǎn)加固工程位于江西省進(jìn)賢縣西南部、撫河下游東岸，與撫西大堤、中洲聯(lián)圩隔河相望，圩堤南起柴埠口，經(jīng)焦石、李家渡、溫家圳、梁家渡、北止架橋鄉(xiāng)譚家村北；堤線全長(zhǎng)51.68km，圩堤保護(hù)耕地12.53x104畝，保護(hù)人口15.78x104人，圩區(qū)內(nèi)還有浙贛鐵路復(fù)線、316和320國(guó)道、溫家圳國(guó)家糧庫(kù)等重要設(shè)施。
    圩堤加固前，局部堤段堤基滲漏嚴(yán)重，歷年汛期堤內(nèi)均發(fā)生翻砂涌水等嚴(yán)重險(xiǎn)情，直接威脅到大堤安全。針對(duì)堤基滲漏險(xiǎn)情，根據(jù)地形、地質(zhì)條件、水頭等情況；對(duì)地質(zhì)條件復(fù)雜、壓浸拆遷占地大的堤段，則采用高壓噴射灌漿防滲墻的垂直防滲處理方案，其中樁號(hào)27+970~28+560堤段，堤基上部粘土缺失，堤身填土直接座落在礫砂層上，礫砂層在堤內(nèi)地表出露，堤基礫砂層厚9.3m，下伏基巖為第三系粉砂巖。此堤段高壓噴射灌漿防滲墻處理長(zhǎng)度590m，本工程由江西省水利規(guī)劃設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)，江西省南昌市水利建筑公司施工承建。設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)樁號(hào)27+970~28+560堤段無(wú)灘地的實(shí)際情況，高壓噴射灌漿孔軸線布置距堤頂外邊線內(nèi)側(cè)2.0m,鉆孔孔距2.0m，防滲墻頂部伸入堤身壤土層不小于1.0m，底部插入基巖深度不小于1.0m。
    2、高壓噴射灌漿防滲墻施工工藝
    高壓噴射灌漿采用三重管噴射工藝。分兩序施工，兩序噴灌間隔時(shí)間為7d,經(jīng)過(guò)對(duì)部分開(kāi)挖連接墻段的觀察和分析，當(dāng)?shù)?序墻體的強(qiáng)度不夠而切割時(shí)，由于墻體固有的不均勻和第2序噴射時(shí)穿透能力以及灌填飽和程度的限制，將附近第1序墻體沖散而第2序灌填不飽滿等原因形成防滲的弱點(diǎn)，甚至空洞，當(dāng)?shù)?序墻體有足夠的強(qiáng)度（1序噴灌7d后），在進(jìn)行2序噴灌連接時(shí)，這樣連接防滲效果好。
    高壓噴射灌漿的施工機(jī)具由高壓發(fā)生裝置、鉆機(jī)、特種鉆桿和高壓管路四部分組成。主要包括：鉆機(jī)、高壓泵、空氣壓縮機(jī)、注漿管、噴嘴、流量計(jì)、輸漿機(jī)、制漿機(jī)。
    施工時(shí)在本工程設(shè)計(jì)樁號(hào)內(nèi)，先確定施工軸線，將整個(gè)堤段分為兩段，同時(shí)進(jìn)行施工，按單排孔布置，并按設(shè)計(jì)的孔距將孔位先定好，施工藝流程見(jiàn)附圖所示，步驟說(shuō)明如下：
    （1）進(jìn)行場(chǎng)地平整，挖好排漿溝，做好鉆機(jī)定位，要求安放水平，鉆桿保持垂直，且確保鉆孔傾斜率不超過(guò)0.3%。
    （2）鉆孔定位后，利用特種鉆桿在設(shè)計(jì)孔位鉆孔利用原漿固壁止設(shè)計(jì)高程，設(shè)計(jì)孔位與實(shí)施孔位的偏差應(yīng)小于5cm。
    （3）下三重管噴射，在地面上進(jìn)行水、氣試噴后下管止設(shè)計(jì)深度，調(diào)整噴射軸線方向呈折線型(折線的軸線與高噴灌漿鉆孔的軸線的夾角為15°)。
 

    （4）高壓噴射灌漿前的準(zhǔn)備，主要確保水泥漿充分?jǐn)嚢韬涂刂坪脻{液比重、水灰比等。
    （5）高壓噴射灌漿：嚴(yán)格按施工技術(shù)要求來(lái)操作，用施工技術(shù)參數(shù)來(lái)控制灌漿質(zhì)量。
    （6）拔套管，高壓噴射灌漿結(jié)束后，拔出套管。
    （7）回灌，噴射完畢后，由于水泥漿固結(jié)收縮，出現(xiàn)孔口下沉，對(duì)已噴孔進(jìn)行靜壓灌漿，直到漿面不下沉為止。
    （8）再進(jìn)行下一孔的施工。
    施工前進(jìn)行室內(nèi)配方和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，室內(nèi)試驗(yàn)確定漿液的配比和噴射注漿后固結(jié)體的強(qiáng)度，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定施工工藝參數(shù)、注漿固結(jié)體強(qiáng)度和墻體抗?jié)B指標(biāo)等。施工鉆孔過(guò)程中，要注意到各層的地質(zhì)變化情況，及時(shí)調(diào)整高噴灌漿施工技術(shù)參數(shù)。
    3、防滲墻墻體質(zhì)量控制
    3.1使用的材料的技術(shù)參數(shù)
    本工程的高壓噴射注漿的主要材料是水泥，設(shè)計(jì)要求采用普通硅酸鹽水泥或硅酸鹽水泥，水泥強(qiáng)度等級(jí)不低于32.5，灌漿所用的水泥應(yīng)保持新鮮無(wú)受潮結(jié)塊，其細(xì)度為0.080mm方孔篩余量不大于5%，水泥出庫(kù)使用前應(yīng)對(duì)其質(zhì)量作鑒定，合格后方可使用。攪拌水泥漿所水，應(yīng)符合《混凝土拌合用水標(biāo)準(zhǔn)》JGJ63-89的規(guī)定。水泥漿由制漿機(jī)攪拌而成，水灰比1.0~1.5，攪拌時(shí)間不小于2min,超過(guò)4h的水泥漿作為廢料處理，不得用于高噴灌漿。
    3.2主要施工技術(shù)參數(shù)
    高壓噴射灌漿施工參數(shù)的確定是防滲墻成墻質(zhì)量的重要環(huán)節(jié),嚴(yán)格按照規(guī)范操作和高噴灌漿施工技術(shù)參數(shù)進(jìn)行施工，是確保施工施工的關(guān)鍵，施工主要技術(shù)參數(shù)由室內(nèi)配方和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)決定，本工程施工主要技術(shù)參數(shù)如下：
    （1）高噴灌漿的孔距為2.0m, 高噴灌漿的成墻厚度不小于10cm;
    （2）防滲墻鉆孔為垂直孔，其偏斜應(yīng)小于0.3%；
    （3）高噴灌漿孔位與設(shè)計(jì)孔位偏差應(yīng)小于5cm;
    （4）高噴灌漿的形式為擺噴，擺角15°；
    （5）提升速度：提升速度的快慢直接影響漿液用量，提升速度過(guò)快，則墻后不穩(wěn)定、易產(chǎn)生空洞，且切割半徑不符合要求，會(huì)造成防滲墻 搭接處產(chǎn)生薄弱環(huán)節(jié)。提升速度太慢，則冒漿量過(guò)大，造成水泥浪費(fèi)，因此需根據(jù)灌漿試驗(yàn)確定不同土層的提升速度。本工程基巖層的提升速度為8cm/min，礫砂層的提升速度為6cm/min，壤土層的提升速度為12cm/min。
    （6）高噴灌漿的水壓為25~35MPa,流量為80L/min;空氣壓力為 0.5~0.7MPa，風(fēng)量為1.1~2.0m3/min;水泥漿壓力為0.8~10Mpa, 流量為80L/min。
    （7）注漿水泥漿比重控制在1.6~1.7g/cm3, 回漿比重控制在1.2g/cm3。
    3.3工程中異常情況的處理
    本工程地質(zhì)情況復(fù)雜，鉆進(jìn)過(guò)程中，孔口不返漿；堤身孔隙較多，且有集中漏漿通道，一般采用以下措施：
    （1）對(duì)局部土層有孔隙不冒漿的處理。（a）停止提升，漿液正常送入，擺噴正常進(jìn)行；（b）若3~5s仍不返漿，關(guān)閉氣，高壓水，提升三重管，漿液繼續(xù)送入孔內(nèi)，并往孔內(nèi)灌砂；（C）當(dāng)灌砂無(wú)效時(shí)，采取提升2~10cm即停止，在該處噴射2~3s, 繼續(xù)提升2~10cm,以此周而復(fù)始直至孔口冒漿。
    （2）堤坡輕微漏漿處理，其原因是存在裂縫或鼠洞等，與灌漿孔直接連通，筑堤時(shí)施工接頭處碾壓不實(shí)或有裂隙連通、未壓實(shí)、有散水平土層，在灌漿壓力作用下，漿液集中穿透土體冒漿，在堤內(nèi)側(cè)坡漏漿，可做阻漿蓋解決，也可在漏漿出口處壓砂做反濾層，使其清水滲出，從而封堵漏漿。并采用濃漿灌—停—灌的間歇性灌漿處理?；蛟诠酀{液中摻入水玻璃，摻入量為0.5%~3%，加速漿液凝固，從而封堵滲漏通道。
    （3）凡經(jīng)特殊處理的滲漏段，待孔口返漿后均應(yīng)將噴射管下至原不返漿的最下位置，再進(jìn)行正常噴射（復(fù)灌）。確保防滲墻墻體質(zhì)量。
    4、防滲墻質(zhì)量檢驗(yàn)
    本工程的高噴防滲墻設(shè)計(jì)質(zhì)量要求：
    [J]>50    ([J]為墻體允許滲透坡降)；
    抗壓強(qiáng)度：   R28=5Mpa;
    墻體滲透系數(shù)：  K≤10-6cm/s。
    本工程在施工過(guò)程中由江西省南昌市質(zhì)量監(jiān)督站對(duì)鉆孔孔距、孔深、制漿稠度、灌漿三壓等施工工藝進(jìn)行了隨機(jī)抽檢，測(cè)得指標(biāo)能滿足設(shè)計(jì)要求。
    為了檢測(cè)高噴防滲墻的防滲性能，由撫東大堤項(xiàng)目部會(huì)同江西省建洪監(jiān)理公司駐現(xiàn)場(chǎng)總監(jiān)理工程師隨機(jī)選定一處布置圍井，圍井注水試驗(yàn)K=1.2x10-7cm/s, 滿足設(shè)計(jì)K≤10-6cm/s。的要求。其成墻厚度在10cm以上符合設(shè)計(jì)要求。
    另外鉆孔取芯7孔，送檢試樣14件，抗壓強(qiáng)度R28最大60.80 Mpa，最小13.1Mpa，平均31.5Mpa，符合設(shè)計(jì)要求。其抗壓強(qiáng)度變幅較大，分析原因與土層有關(guān)。芯樣的室內(nèi)滲透試驗(yàn)：齡期14天送檢試樣最大滲透系數(shù)7.52x10-7cm/s，齡期21天送檢試樣最大滲透系數(shù)2.52x10-7cm/s，符合設(shè)計(jì)K≤10-6cm/s。的規(guī)定，并與圍井圍井成果吻和。
    5、結(jié)語(yǔ)
    （1）高噴灌漿具有施工速度快、固結(jié)體強(qiáng)度大、水泥灌漿不會(huì)造成環(huán)境和地下水污染，且耐久性較好，施工噪音較小等優(yōu)點(diǎn)。
    （2）為確保高噴防滲墻施工質(zhì)量，必須根據(jù)不同土層，合理確定高噴施工參數(shù)，針對(duì)性的采用不同的施工工藝,才能保證高噴施工質(zhì)量，使墻體均勻，連續(xù)性好，連接可靠。在這方面還有待于進(jìn)一步積累經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)提高。以便于高壓噴射灌漿技術(shù)推廣應(yīng)用。
    （3）因高壓噴射灌漿防滲墻屬隱蔽工程，目前尚沒(méi)有成本經(jīng)濟(jì)、全面可靠的質(zhì)量檢測(cè)方法，其防滲效果有待通過(guò)洪水考驗(yàn)。