船塢工程高壓擺噴注漿止水帷幕施工技術(shù)

韓寶祥

(江蘇省水利建設(shè)工程有限公司 揚(yáng)州 225002)

高壓噴射注漿技術(shù)是廣泛應(yīng)用在建筑工程、水利工程、港口與航道工程、礦山工程、環(huán)境工程等領(lǐng)域的一種地基處理方法，它主要是在化學(xué)注漿法的基礎(chǔ)上采用高壓水射流切割技術(shù)發(fā)展起來的。

高壓噴射注漿法主要有旋噴、頂噴、擺噴三種形式，其中擺噴通常用于基坑防滲、改善地基水流性質(zhì)等工程中。本文結(jié)合工程實(shí)際來介紹擺噴注漿止水帷幕的施工技術(shù)。

1 工程概況

泰州口岸船舶有限公司永安廠區(qū)位于長江邊，施工場地屬于長江漫灘及長江河道地貌單元，原多為魚塘，高程在0.0m，后經(jīng)吹砂回填至▽5.8～▽6.0左右。為了保證船塢基坑開挖安全、順利及船塢永久結(jié)構(gòu)可靠使用，結(jié)合場地地質(zhì)、地層條件，設(shè)計在塢口、塢室基坑外側(cè)采用鉆孔灌注排樁圍護(hù)，灌注排樁之間采用高壓擺噴樁連接，最終形成由鉆孔灌注樁與高壓擺噴樁共同組成的集擋土、止水于一體的船塢基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)。

2 資源配置

2.1 機(jī)具設(shè)備配置

進(jìn)場機(jī)械設(shè)備性能良好，易損零配件儲備充足，高壓擺噴注漿施工需要設(shè)備主要有:SGZ—ZA150地質(zhì)鉆機(jī)、GP50高噴臺車、SP40/60高壓泥漿泵、HB80/10灌漿泵、V—6/8空壓機(jī)和G—100攪拌機(jī)以及泥漿比重計、水準(zhǔn)儀等測量檢測儀器。

2.2 施工人員

配備具有豐富施工經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)員、質(zhì)檢員等相關(guān)技術(shù)管理人員進(jìn)行現(xiàn)場管理，并給機(jī)組配置有豐富類似工程施工經(jīng)驗(yàn)的操作人員進(jìn)行施工。

2.3 施工材料

根據(jù)施工計劃及現(xiàn)場施工情況編制水泥供應(yīng)計劃，組織水泥材料的供應(yīng)，對到場的材料加強(qiáng)管理，及時驗(yàn)收并加以標(biāo)識，不同狀態(tài)產(chǎn)品分開存放，做好記錄;對貯存的水泥實(shí)行先進(jìn)先出、后進(jìn)后出的發(fā)放原則，庫房達(dá)到通風(fēng)、防曬、防潮、清潔。

2.4 施工準(zhǔn)備

a.組織施工所配備的施工人員、施工機(jī)械、材料、儀器進(jìn)場，建立臨時設(shè)施，落實(shí)施工材料，認(rèn)真領(lǐng)會設(shè)計意圖，在正式施工前進(jìn)行高噴工藝試驗(yàn)。并經(jīng)檢測得到合理參數(shù)后進(jìn)行全面施工。

b.對工程現(xiàn)場施工環(huán)境進(jìn)行調(diào)查，重點(diǎn)調(diào)查地下、架空管線、附著物等。

c.在開工前組織施工人員進(jìn)行技術(shù)、安全交底及崗前培訓(xùn)及考核，使施工人員掌握施工技術(shù)，熟悉環(huán)境，盡快融入工程施工中。

3 施工工藝、流程

3.1 施工順序

施工分序進(jìn)行，先施工Ⅰ序高壓擺噴樁;待Ⅰ序擺噴樁體達(dá)到一定強(qiáng)度后，再進(jìn)行Ⅱ序樁施工;待Ⅱ序樁達(dá)到一定強(qiáng)度后，再進(jìn)行Ⅲ序樁施工。

3.2 施工工藝及流程

3.2.1 施工工藝

本次高噴施工采用三重管法工藝，即利用鉆機(jī)引孔至設(shè)計深度后，將噴具下至設(shè)計深度，在利用水泥基質(zhì)高壓漿液(水)及其外側(cè)同時環(huán)繞的壓縮空氣在噴射范圍內(nèi)切割土體時，其下口同時進(jìn)行壓力噴漿，使得被沖碎的土體與水泥漿進(jìn)行充分地?fù)胶蛿嚢韬笮纬伤嗤聊Y(jié)體，從而改變原地層的結(jié)構(gòu)和組成，提高地層防滲及承載力。利用調(diào)速電機(jī)控制噴射嘴擺動角度與速度及提升速度，形成水泥土固結(jié)體高壓擺噴樁，樁體與鉆孔灌注樁連接在一起形成止水帷幕。

3.2.2 工藝流程

高壓擺噴注漿施工工藝流程見圖1:

圖1 高壓擺噴注漿施工工藝流程

3.3 工藝試驗(yàn)

正式施工前，在塢尾19軸附近選取具有典型土層的區(qū)域，采用三重管法施工工藝進(jìn)行工藝試驗(yàn)，以確定施工控制參數(shù)?，F(xiàn)場選擇3根高壓擺噴試驗(yàn)樁施工，并在其附近再施工9根高壓旋噴樁，使之形成“井”字形完整止水體系，圍井凈面積為3.25m3，樁深28m(見圖2)。試驗(yàn)完成待樁體達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后，開挖檢查噴射角度、有效噴射距離、樁體連接情況和抗?jié)B能力，并通過鉆芯取樣來檢查樁體半徑并進(jìn)行28天無側(cè)限抗壓強(qiáng)度檢驗(yàn)。

圖2 止水帷幕圍井樁位布置示意圖

圍井施工的技術(shù)要點(diǎn)主要有:

a.施工成的圍井大小便于開挖檢查和進(jìn)行井內(nèi)抽、注水試驗(yàn)。

b.高壓旋噴樁樁徑1000mm，間距為760mm，樁間搭接240mm。

c.高壓旋噴樁參數(shù)與擺噴樁參數(shù)一致，使得圍井四邊高噴體為同一標(biāo)準(zhǔn)，有效地檢查到原位擺噴樁的防滲效果。

d.定位準(zhǔn)確，確保各樁的連接質(zhì)量，使之與底部的相對隔水層形成小的完整止水體系。

根據(jù)試驗(yàn)高壓擺噴樁的噴射范圍及樁體抗壓、抗?jié)B性確定了相應(yīng)技術(shù)參數(shù)。

3.4 高壓擺噴樁施工技術(shù)要點(diǎn)

a.鉆孔灌注排樁后的高壓擺噴應(yīng)在灌注樁施工完成并達(dá)到70%設(shè)計強(qiáng)度后施工。

b.施工技術(shù)參數(shù)如下:

?水泥漿液或高壓水射流的壓力不小于35MPa;

?噴射時提管速度不大于10cm/min，旋轉(zhuǎn)速度不小于10r/min;

?高壓噴射灌漿水泥應(yīng)采用42.5級的普通硅酸鹽水泥，水灰比1∶1(漿液比重1.5左右)。

c.高壓擺噴樁樁身垂直度不超過1/150，所有樁孔應(yīng)采用專門的測斜儀進(jìn)行檢測。

d.擺噴樁擺噴角度不小于120°;每排孔應(yīng)按三序孔跳孔施工并保證樁的連續(xù)搭接。

e.高壓噴射灌漿樁體28天齡期無側(cè)限抗壓強(qiáng)度應(yīng)不小于1.5～2.0MPa，帷幕的滲透系數(shù)小于10-6cm/s。

f.施工過程中如發(fā)生基坑滲漏水現(xiàn)象，應(yīng)及時查明原因并進(jìn)行補(bǔ)樁。

4 高壓擺噴注漿施工技術(shù)與質(zhì)量控制

4.1 鉆孔質(zhì)量控制

為保證鉆孔孔位、孔深及鉆孔垂直度滿足設(shè)計要求，施工中要按以下技術(shù)要求進(jìn)行控制:

a.根據(jù)施工控制點(diǎn)測量擺噴樁施工軸線、起始點(diǎn)樁位及樁位高程。根據(jù)設(shè)計擺噴樁底高程和實(shí)測樁位點(diǎn)頂面高程確定高噴樁深度，制成高噴樁深度施工控制表。

b.鉆機(jī)架設(shè)平穩(wěn)，保證鉆機(jī)在鉆進(jìn)過程中不移位，控制鉆孔垂直度不超過1/150。鉆進(jìn)中用鋼尺測量校核鉆具長度，控制終孔深度達(dá)到設(shè)計深度。

c.認(rèn)真作好鉆孔施工記錄，要求正確反映地層情況，為高壓擺噴注漿提供可靠的依據(jù)。

d.每鉆完一孔，經(jīng)驗(yàn)收合格后用濃泥漿將孔內(nèi)充滿，防止塌孔，并蓋住孔口，防止孔內(nèi)掉入異物。

e.施工中細(xì)心觀察，一旦有異常情況須采取必要措施，防止松散段孔口坍塌，影響施工質(zhì)量及施工安全。

4.2 高壓噴射的質(zhì)量控制

a.所用水泥為檢現(xiàn)場復(fù)驗(yàn)合格的42.5級普通硅酸鹽水泥，漿液拌和用水符合規(guī)范的規(guī)定。施工時水泥、水的計量準(zhǔn)確。

b.按經(jīng)試驗(yàn)確定的施工水灰比，利用機(jī)械攪拌水泥漿液，水泥采用進(jìn)料機(jī)均勻進(jìn)料，漿液使用前需過篩，并存放在儲漿桶內(nèi)。

c.定期用比重稱檢測水泥漿液密度，確保漿液質(zhì)量。漿液存放時間:當(dāng)環(huán)境氣溫10℃以上時，不超過3h;當(dāng)漿液存放時間超過有效時間時，按廢漿處理。

d.高壓噴射施工是多臺機(jī)械設(shè)備聯(lián)合作業(yè)，每臺設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)都必須在設(shè)計要求范圍之內(nèi)。各設(shè)備操作人員之間要統(tǒng)一口令，相互溝通。

e.高噴臺車就位后，地面試噴，調(diào)整高壓泥漿泵注漿壓力、氣泵壓力、擺噴角度、擺動速度、提升速度達(dá)到要求后，停機(jī)。

f.噴射管下到設(shè)計深度后，通漿、氣。調(diào)整高壓泥漿泵注漿壓力、氣壓達(dá)到要求后，按設(shè)計確定的施工技術(shù)參數(shù)開始高噴作業(yè)?？刂剖┕ぷ{壓力偏差不小于試驗(yàn)確定的壓力1MPa，擺噴時擺動角度偏差不小于試驗(yàn)確定的角度1°。

g.噴管提升至設(shè)計墻頂高程后，停止高噴作業(yè)，并對孔內(nèi)及時回灌。

h.擺噴過程中因故中斷或加接噴射管后恢復(fù)施工時，重復(fù)定噴灌漿搭接長度不小于0.3m。

i.施工中經(jīng)常檢查泥漿泵的壓力、漿液流量、提升速度和耗漿量。當(dāng)冒漿量超過注漿量20%或完全不冒漿時，應(yīng)按規(guī)定及時處理。

j.停機(jī)超過3h時，應(yīng)對泵體輸漿管路進(jìn)行清洗后方可繼續(xù)施工。每噴完一孔應(yīng)將水泥漿管路沖洗干凈，防止?jié){液凝結(jié)，堵塞噴嘴。

k.噴射作業(yè)完成后，應(yīng)連續(xù)將冒漿回灌至孔內(nèi)，直到漿液面穩(wěn)定為止。

l.施工過程中認(rèn)真作好施工記錄。

5 施工效果檢驗(yàn)

在塢墻后方的擺噴樁隨機(jī)選擇幾處進(jìn)行局部開挖檢查，高壓擺噴樁身完整，與鉆孔灌注排樁之間連接成整體。

同時委托具有相應(yīng)資質(zhì)的檢測單位，通過鉆孔及取芯，28天無側(cè)限抗壓強(qiáng)度與抗?jié)B能力均滿足要求。

6 結(jié)語

高壓擺噴止水帷幕為地下隱蔽工程，應(yīng)加強(qiáng)施工人員的質(zhì)量意識，對施工過程應(yīng)嚴(yán)格控制，尤其對施工參數(shù)應(yīng)嚴(yán)格控制，這樣才能保證施工質(zhì)量。

高壓擺噴止水帷幕在基坑維護(hù)中，尤其是在砂質(zhì)、粉砂質(zhì)土地基的鉆孔灌注排樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)中作為防滲體系是一個比較經(jīng)濟(jì)、施工速度較快且有效的方案，同時也具有可控性，施工質(zhì)量容易得到保證?！?/p>

1 JGJ 79—2002建筑地基處理技術(shù)規(guī)范［S］.

2 徐至鈞，全科政.高壓噴射注漿法處理地基［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

3 李相然，賀可強(qiáng).高壓噴射注漿技術(shù)與應(yīng)用［M］.北京:中國建材工業(yè)出版社，2007.