淺析水利工程中水閘加固施工技術(shù)

林堅(jiān)

(湛江市河川工程建設(shè)監(jiān)理有限公司，廣東 湛江 524037)

一、高壓噴射注漿法概論

高壓旋噴注漿法是在化學(xué)注漿法的基礎(chǔ)上，采用高壓水射流切割技術(shù)而發(fā)展起來的。高壓噴射注漿就是利用鉆機(jī)鉆孔，把帶有噴嘴的注漿管插至土層的預(yù)定位置后，以高壓設(shè)備使?jié){液成為20Mpa以上的高壓射流，從噴嘴中噴射出來沖擊破壞土體。部分細(xì)小的土料隨著漿液冒出水面，其余土粒在噴射流的沖擊力，離心力和重力等作用下，與漿液攪拌混合，并按一定的漿土比例有規(guī)律地重新排列。漿液凝固后，便在土中形成一個(gè)固結(jié)體與樁間土一起構(gòu)成復(fù)合地基，從而提高地基承載力，減少地基的變形，達(dá)到地基加固的目的。

二、高壓噴射灌漿技術(shù)簡(jiǎn)介

2.1 高壓噴射灌漿技術(shù)

高壓噴射灌漿技術(shù)是構(gòu)筑地下防滲墻，加固軟弱地基及透水層防滲，起到?jīng)_切摻攪、升揚(yáng)置換、充填擠壓、滲透凝結(jié)、位移等作用。其機(jī)理如下：利用鉆機(jī)把帶有噴嘴的灌漿管置入至土層預(yù)定的深度后，以40Mpa的壓力把漿液或水從噴嘴中噴射出來，形成噴射流沖擊破壞土層，形成預(yù)定形狀的空間，當(dāng)能量大、速度快和脈動(dòng)狀的噴射流的動(dòng)壓力大于上層結(jié)構(gòu)強(qiáng)度時(shí)，土顆粒便從上層中剝落下來，一部分細(xì)粒土隨漿液或水冒出地面，其余土顆粒在射流的沖擊力、出心力和重力等作用于，與漿液攪拌混合，并按一定的漿土比例和質(zhì)量大小，有規(guī)律地重新排列。

2.2 高壓噴射灌漿技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

2.2.1 施工簡(jiǎn)便靈活。設(shè)備較輕便，機(jī)動(dòng)性強(qiáng)，施工時(shí)只需在上層中鉆一個(gè)孔徑為50mm或500mm的小孔，其徑孔比大于10，因而能貼近已有建筑物基礎(chǔ)建設(shè)新建筑物。

2.2.2 可垂直噴射也可傾斜和水平噴射。采取在地面進(jìn)行垂直噴射灌漿，在隧道、礦井巷道 程、地下鐵道建設(shè)中，采用傾斜和水平噴射灌漿。

2.2.3 耐久性好。用高壓噴射灌漿加固的地基工程，能得到預(yù)期的、穩(wěn)定的加固效果并有較好的耐久性，可以用于永久性工程。

2.2.4 漿液可回收。高壓噴射灌漿法在施工時(shí)有一定的冒漿及漿液沿著管壁冒出地而，一般在10～20%左右，這樣漿液材料就有一定的耗費(fèi)；但在三重管法中可以回收再利用一部分漿液，或把冒出地面的漿液再壓入地下。

三、施工流程

3.1 鉆孔

首先把鉆孔對(duì)準(zhǔn)鉆孔，用水平尺掌握機(jī)身水平，墊穩(wěn)機(jī)架?？刂沏@孔偏差不大于1～2cm。鉆孔要達(dá)到設(shè)計(jì)底高程。鉆進(jìn)記錄要完整，終孔應(yīng)經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)值班技術(shù)員和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理員簽字認(rèn)可，不得擅自終孔。宜采用磨盤鉆造孔，一般鉆進(jìn)5m，用測(cè)斜儀測(cè)一次，發(fā)現(xiàn)孔斜率超過規(guī)定應(yīng)隨時(shí)糾正。造孑L過程中做好充填堵漏，使孔內(nèi)泥漿保持正常循環(huán)，返出孔外，直至終孔。鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)注意保證鉆機(jī)垂直，偏斜率應(yīng)≤l%。

3.2 下噴射管

下噴射管前檢查漿、氣嘴的暢通情況，漿、氣嘴要密封，以防堵塞；將噴射管下放至設(shè)計(jì)深度，將噴嘴對(duì)準(zhǔn)噴射方向不準(zhǔn)偏斜是保證防滲墻質(zhì)量的關(guān)鍵。如噴管未能下到要求孔深，應(yīng)起管移機(jī)掃孔，重新安放噴射管。

3.3 噴射灌漿

高壓擺噴滲墻和高壓旋噴樁均采用水、氣、漿三重管高壓噴射。1800雙嘴噴頭的噴管下至設(shè)計(jì)深度后，送入合符要求的水、氣、漿，噴射；待灌入的漿液冒出孔口后，按預(yù)定的提升、旋轉(zhuǎn)、擺動(dòng)速度自下而上邊噴射邊轉(zhuǎn)動(dòng)、擺動(dòng)，邊提升直到設(shè)計(jì)高度，停送水、氣、漿，提出噴射管；孔口有水泥漿冒出后，即可按規(guī)定提升速度提升噴射管，直至達(dá)到設(shè)計(jì)的樁頂高程。

3.4 清洗充填

噴射完畢后，應(yīng)及時(shí)將個(gè)管路沖洗干凈，不得留有超重殘碴，以防噴下一孔堵管。高噴灌漿至設(shè)計(jì)頂部高程后，噴頭提出孔口，繼續(xù)向孔內(nèi)注入水泥漿，保證孔內(nèi)漿液高度，隨沉隨補(bǔ)，直到孔口漿液不再下沉為止。在地形較平坦的位置，可沿灌漿孔孔口開挖或回填一條深度30～40cm的溝槽，利用灌漿時(shí)的回漿補(bǔ)填周同已噴孔孔口，保證灌漿孔回填及時(shí)。為解決凝吉體頂部因漿液析水而出現(xiàn)的凹陷，當(dāng)該孔噴射結(jié)束后，隨即向噴射孔進(jìn)行充填灌漿，直至孔口漿液面不再下沉為止。

四、灌漿工藝

4.1 長(zhǎng)樁高壓噴射工藝

由于天然地基的地質(zhì)比較復(fù)雜，沿著深度變化大，往往有多。種土層，其密實(shí)度、含水量、上粒組成和地下水狀態(tài)等有很大差異和不同。若采用單一的技術(shù)參數(shù)來噴射長(zhǎng)樁，則會(huì)形成直徑大小極不勻稱的固結(jié)體，導(dǎo)致旋噴樁直徑不一，使承載力降低，旋噴樁之間交聯(lián)不上等問題。因此長(zhǎng)樁的噴射工藝是，對(duì)硬上、深部土層和土粒大的卵礫石要多噴些時(shí)間，適當(dāng)放慢提升速度和旋轉(zhuǎn)速度或提高噴射壓力。

4.2 復(fù)噴工藝

在不改變噴射技術(shù)參數(shù)的條件下，對(duì)同一土層作重復(fù)噴射 (噴到頂再放下重噴該部位)，能增加上體破壞有效長(zhǎng)度，從而加大固結(jié)體的直徑或長(zhǎng)度并提高固化強(qiáng)度。復(fù)噴時(shí)可先噴水最后一次噴漿或全部噴漿。復(fù)噴的次數(shù)愈多固結(jié)體增徑加長(zhǎng)的效果愈好。

4.3 冒漿處理工藝

在旋噴過程中，往往有一定數(shù)量的土顆粒，隨著一部分漿液沿著灌漿管管壁冒出地面。通過對(duì)冒漿的觀察，可以及時(shí)了解地層狀況、判斷旋噴的大致效果和核定旋噴參數(shù)的合理性等。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，冒漿量小于灌漿量20%者為正?，F(xiàn)象，超過20%或完傘小冒漿時(shí)，心查明原因及時(shí)采取相應(yīng)措施。流量不變而力突然下降時(shí)，應(yīng)檢查各部位的泄漏情況，必要時(shí)拔出灌漿管，檢查封密性能；出現(xiàn)不漿或斷續(xù)冒漿時(shí)，若是上質(zhì)松軟則視為正?，F(xiàn)象，可適當(dāng)進(jìn)行復(fù)噴；若是附近有空洞、通道，則應(yīng)不提升灌漿繼續(xù)灌漿直到冒漿為止，或拔出灌漿管待漿液凝固后重新灌漿直至冒漿為止，或采用速凝漿液，使?jié){液在灌漿管附近凝固。

4.4 同結(jié)體控形工藝

固結(jié)體的形狀，可以調(diào)節(jié)噴射壓力和灌漿量、改變噴嘴移動(dòng)方向和速度予以控制 根據(jù)工程需要，可噴射成如下幾種彤狀的同結(jié)體：圓盤狀一只旋轉(zhuǎn)不提升或少提升；墻壁狀一只提升不旋轉(zhuǎn)，噴射方向固定；圓柱狀一邊提升邊旋轉(zhuǎn)；大底狀在底部噴射時(shí)，加大噴射壓力、做重復(fù)旋噴或減低噴嘴的旋體提升速度：葫蘆狀一在底部噴射時(shí)，加大噴射壓力、做重復(fù)旋噴或減低噴嘴的旋轉(zhuǎn)提升速度；大帽狀一到土層上部時(shí)加大壓力或做重復(fù)旋噴或減低噴嘴旋轉(zhuǎn)提升速度；扇形狀一邊往復(fù)擺動(dòng)，邊提升。在做完控形一r藝后，要求同結(jié)體達(dá)到勻稱，粗細(xì)和長(zhǎng)度差別不大。

4.5 防縮工藝

當(dāng)采用純水泥漿液進(jìn)"噴射時(shí)，在漿液與土粒攪拌混合后的凝固過程中，由于漿液析水作用，一股均有不剛程度的收縮，造成在崮結(jié)體頂部出現(xiàn)一個(gè)凹穴，凹穴的深度隨地層性質(zhì)、漿液的析出性、固結(jié)體的直徑和全長(zhǎng)等因素同而不同，噴射長(zhǎng)固結(jié)體一般凹穴深度在0.3～lm,單管施噴的凹穴深度最小，約0.1～0.3m；二重管旋噴次之；三重管旋噴最大，約0.3～lm極為不利的，必須采取有效措施于以消除。

4.6 提高樁身強(qiáng)度工藝

采用單管分噴或多重管新r藝，其特點(diǎn)是高壓切割與中壓灌漿分兩步進(jìn)行。高壓訓(xùn)割后孔內(nèi)是深泥漿，實(shí)質(zhì)上是成孔，再經(jīng)中灌漿，實(shí)質(zhì)上是成孔，再經(jīng)中壓灌漿，形成的固結(jié)體含土量低，強(qiáng)度高。這樣雖然施工時(shí)間增加了近一倍，但從根本上保證了樁身強(qiáng)度。及時(shí)補(bǔ)漿，由于水泥的收縮離析作用，注漿后必須及時(shí)補(bǔ)漿，才能保證樁長(zhǎng)及不斷樁。一般在灌漿后2小時(shí)以內(nèi)補(bǔ)漿，甚至可補(bǔ)入干水泥。

結(jié)語

高壓噴射灌漿技術(shù)對(duì)水閘上部結(jié)構(gòu)影響較小，具有施工簡(jiǎn)便、可控性強(qiáng)、安全性高、工程造價(jià)低等特點(diǎn)，進(jìn)行水閘地基加固和糾偏具有明顯的優(yōu)越性，具有廣泛的推廣應(yīng)用價(jià)值，高壓噴射灌漿用于水利工程地基糾偏尚屬首創(chuàng)。

[1]郭騰科.淺析北海水閘工程施工要點(diǎn) [J].經(jīng)營(yíng)管理者，2010，25，(07)：110～1l2.

[2]吳彬，曲玉玲.水閘主體結(jié)構(gòu)施工技術(shù)[J].黑龍江水利科技，2010，21，(09)：117～l19.

[3]黃煒雄.淺析水庫(kù)大壩基礎(chǔ)固結(jié)灌漿補(bǔ)強(qiáng)加固施工技術(shù)[J].技術(shù)與市場(chǎng),2010(08)。