高噴灌漿在船塢圍堰碎石基床防滲施工中的應(yīng)用

紀(jì)曉東，張曉紅，晉小寧

（中國(guó)水利水電第一工程局有限公司 ，吉林 長(zhǎng)春 130062）

1 概述

一船塢一期圍堰工程采用土石圍堰和沉箱圍堰作為擋水結(jié)構(gòu)，其中沉箱圍堰持力層通過(guò)炸礁和開挖已達(dá)到設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)風(fēng)化或中風(fēng)化?；鶐r和沉箱底部之間基床部位，在一定范圍內(nèi)回填3～5cm的碎石墊層，碎石基床兩側(cè)為塊石，最外側(cè)為拋填黏土和淤泥。

高噴灌漿主要是處理沉箱下部碎石基床的滲水通道，與土石圍堰形成一道良好的防滲墻體，為船塢基坑的順利開挖創(chuàng)造必要的條件。高噴施工具備的前提條件：

沉箱沉降基本穩(wěn)定；沉箱灌漿預(yù)埋管垂直，管口已做保護(hù)；導(dǎo)流明渠已按要求開挖到位，圍堰內(nèi)外水頭差相差較小。

2 主要設(shè)計(jì)指標(biāo)

（1）孔距 0.8m，排距 0.7m,共 3排灌漿孔，最外側(cè)的一排孔為備用孔；（2）鉆孔入強(qiáng)風(fēng)化3.0m，入中風(fēng)化0.5～1.0m；（3）滲透系數(shù) k≤i×10-5cm/s；抗壓強(qiáng)度 R28＞2.0MPa。

3 高噴灌漿施工

根據(jù)施工前模擬沉箱下部碎基床所做的高噴灌漿試驗(yàn)，以及考慮到碎石基床在上部荷載的作用下已被壓實(shí)，且碎石層部分空隙已被回淤的海沙所充填，同時(shí)，也為避免漿液擴(kuò)散半徑過(guò)大，施工采用單管高壓旋噴灌漿工藝。試驗(yàn)確定的施工參數(shù)為漿壓力，30～35MPa；流量，75～80L/min；提速，10cm/min；轉(zhuǎn)速，10r/min；水泥漿比重，1.50～1.60g/m3。

3.1 單元的劃分

沉箱圍堰高噴灌漿以每塊沉箱為一個(gè)單元，共分26個(gè)單元工程。

3.2 工藝流程

高噴灌漿工藝流程見圖1。

圖1 高噴灌漿工藝流程圖

3.3 施工程序

沉箱圍堰每個(gè)單元分兩排施工，先施工背水面高噴孔，后施工迎水面高噴孔；每排孔均分三序施工，先施工Ⅰ序孔，再施工Ⅱ序孔，最后施工Ⅲ序孔；每個(gè)單元的Ⅰ序孔作為先導(dǎo)孔施工，以掌握沉箱圍堰碎石基床的厚度和見巖面底高程，為高噴灌漿施工提供依據(jù)，保證成孔和噴漿的質(zhì)量控制。沉箱圍堰高噴灌漿孔位布置見圖2。

圖2 沉箱圍堰高噴灌漿孔位布置圖

3.4 成孔

采用柴油地質(zhì)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)黏土泥漿循環(huán)護(hù)壁鉆孔。成孔方法有以下幾種：

（1）當(dāng)鉆孔進(jìn)入碎石層遇到孔口不返泥漿時(shí)，即采用沖擊跟管鉆進(jìn)，直到套管下至碎石層底部孔口返出泥漿為止，然后起拔套管成孔，成孔后盡快下入高噴管。此方法基本能保證噴漿管下到孔底，不會(huì)出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象，免去了以往類似地層高噴灌漿鉆孔在起拔套管前先下入特制的PVC護(hù)壁管帶來(lái)的不便，且節(jié)省了材料。對(duì)于碎石層厚度較薄的高噴灌漿孔，根據(jù)孔內(nèi)情況，鉆孔時(shí)可不下套管，采用粘稠度較大的泥漿護(hù)壁也能成孔。

（2）當(dāng)碎石層內(nèi)遇到較大的塊石，采用沖擊跟管鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度后，向孔內(nèi)加入適量的中粗砂，然后再起拔套管，即能成孔。

（3）當(dāng)鉆孔進(jìn)入碎石層孔口返泥漿時(shí)，可直接鉆進(jìn)成孔，不必跟管鉆進(jìn)。

（4）當(dāng)施工時(shí)遇到個(gè)別預(yù)埋鐵管偏斜較大無(wú)法鉆進(jìn)時(shí)，可在該孔附近重新開孔，重新開孔需下雙層套管。外層套管穿過(guò)沉箱內(nèi)沙層，下至沉箱底板位置，作為護(hù)壁管，內(nèi)層套管穿過(guò)沉箱底板和碎石基床，鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度后起拔出全部?jī)?nèi)層套管成孔，而外層套管作為護(hù)壁管，待噴漿結(jié)束后再全部拔出。

3.5 噴漿

高噴灌漿主要設(shè)備為MGZ-50型高噴樁機(jī)、XPB-90D型高壓泥漿泵等，噴漿管直徑為φ60mm，采用平接手連接，噴漿管的噴頭采用錐型鑲合金噴頭。

（1）噴漿下管時(shí)，在碎石基床采用稀漿帶壓噴漿，轉(zhuǎn)動(dòng)下沉，下沉到孔底后，換用規(guī)定比級(jí)的純水泥漿液先靜噴，再按確定的提升速度旋噴上提。噴漿結(jié)束部位在沉箱底部以上1.50m左右，以使沉箱底部與碎石層的接觸部位很好結(jié)合。

（2碎石基床高噴灌漿孔口返漿時(shí)，按確定的施工參數(shù)要求正常噴漿上提。如果碎石基床第一排Ⅰ、Ⅱ序噴漿孔孔口不返漿時(shí)，加大噴漿壓力、進(jìn)漿流量和水泥漿濃度，且邊提升邊加中粗砂，如若仍不返漿，再將噴管下到碎石基床底部，加砂復(fù)噴。通過(guò)第一排Ⅰ、Ⅱ序噴漿孔的加砂復(fù)噴，到Ⅲ序孔噴漿時(shí)，基本上不需加砂即能正常返漿，證明第一排Ⅰ、Ⅱ序噴漿孔的加砂復(fù)噴方法效果較好。施工第二排Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ序孔時(shí)，除個(gè)別孔返漿量相對(duì)較少外，其它噴漿孔均能正常返漿，說(shuō)明第一排噴漿孔的噴射半徑基本已達(dá)到了預(yù)期的擴(kuò)散范圍，噴漿能夠形成連續(xù)、完整的防滲墻體。

4 質(zhì)量檢查

通過(guò)對(duì)較早完成噴漿施工的幾個(gè)單元工程的鉆孔取芯和注水試驗(yàn)檢查，得出碎石基床防滲體的抗壓強(qiáng)度和滲透系數(shù)滿足設(shè)計(jì)要求。

5 結(jié)語(yǔ)

（1）在碎石基床采用單管高壓旋噴灌漿工藝施工是可行的。要達(dá)到較理想的防滲效果，加強(qiáng)施工過(guò)程控制是十分重要的。

（2）對(duì)高噴灌漿不返漿孔采取有效的處理方法是保證碎石基床形成有效防滲墻的關(guān)鍵。

（3）做好未噴灌漿孔的孔口保護(hù)，避免附近孔高噴返漿流入孔內(nèi)，給鉆進(jìn)帶來(lái)不必要的麻煩，同時(shí)對(duì)施工進(jìn)度也有一定的影響。

（4）沉箱預(yù)埋鐵管時(shí)，一定要保證垂直度和牢固性，避免沉箱內(nèi)填砂使預(yù)埋鐵管受壓產(chǎn)生傾斜導(dǎo)致的重新開孔，這不但影響施工質(zhì)量和進(jìn)度，也會(huì)給沉箱的拆除帶來(lái)一定的困難。