進(jìn)水閘高噴截滲墻試驗(yàn)技術(shù)方案探討

□張剛強(qiáng)（河南省水利第二工程局）

進(jìn)水閘高噴截滲墻試驗(yàn)技術(shù)方案探討

□張剛強(qiáng)（河南省水利第二工程局）

龍山大閘除險(xiǎn)加固工程南、北干渠進(jìn)水閘由于地基結(jié)構(gòu)復(fù)雜不穩(wěn)定，需要進(jìn)行高噴截滲墻施工。合理選擇高噴截滲墻試驗(yàn)方法及步驟，及時(shí)整理高噴截滲墻試驗(yàn)成果，并將試驗(yàn)成果運(yùn)用于高噴截滲墻試驗(yàn)墻體施工。同時(shí)在施工中提出質(zhì)量控制要求以及特殊情況的處理方案，從而使整個(gè)高噴截滲墻施工質(zhì)量和進(jìn)度得以保證。

除險(xiǎn)加固；干渠進(jìn)水閘；高噴截滲墻；試驗(yàn)技術(shù)方案

1 工程概況

龍山大閘除險(xiǎn)加固工程，設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為50 a一遇，設(shè)計(jì)洪水位57.79 m；校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為200 a一遇，校核洪水位58.12 m。南干渠進(jìn)水閘拆除改建為穿堤涵洞式引水閘，新閘中心線與老閘中心線重合，為滿足防洪要求，新筑60 m長(zhǎng)堤防連接南龍山和右側(cè)連接堤。進(jìn)水閘穿堤布置，穿堤涵洞總長(zhǎng)34 m。涵洞一聯(lián)2孔，孔口尺寸3.00 m×3.50 m（寬×高），底板高程50 m。

北干渠進(jìn)水閘位于西圍堤樁號(hào)0+902處，原址拆除重建。進(jìn)水閘主要由引水渠、防洪控制閘、堤下涵洞及消能防沖段組成。防洪控制閘順?biāo)飨蚩傞L(zhǎng)14 m，鋼筋混凝土胸墻式結(jié)構(gòu)，孔口尺寸3.00 m×3.40 m，底板高程50.60 m。防洪控制閘后接14.58 m長(zhǎng)鋼筋混凝土箱涵，堤頂寬7 m，箱涵頂最大填土高度4.50 m。

2 地質(zhì)概況

南干渠閘基屬土巖雙層結(jié)構(gòu)，上部為第四系上更新統(tǒng)沖、洪積物及全新統(tǒng)沖積物，巖性主要為人工填土、中粗砂及淤泥質(zhì)重壤土等，下伏基巖為安山巖。北干渠閘基屬土巖雙層結(jié)構(gòu)，上部為第四系全新統(tǒng)沖積物，巖性主要為人工填土、細(xì)砂、中粗砂及淤泥質(zhì)重壤土等，下伏基巖為安山巖。

3 高噴截滲墻試驗(yàn)方法及步驟

3.1 試驗(yàn)?zāi)康?/p>

本次試驗(yàn)要達(dá)到3個(gè)目的：選定鉆機(jī)有效的鉆進(jìn)方法，以保證有效成孔、孔斜率能控制在1%以內(nèi)；達(dá)到要求的技術(shù)指標(biāo)，選定高壓旋噴灌漿防滲墻采用的高噴孔孔距；確定本工程高壓旋噴灌漿防滲墻采用的高噴施工工藝、有效半徑、漿液性能及施工參數(shù)，制定相應(yīng)的操作規(guī)程。

3.2 造孔機(jī)械

選用XY-2型液壓回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)。

3.3 高壓旋噴灌漿方法及主要工藝參數(shù)

高壓旋噴灌漿采用三重管法，采用的主要工藝參數(shù)略。

3.4 試驗(yàn)方法

按設(shè)計(jì)單位的要求和監(jiān)理人的指示，在防滲墻軸線的起始端，選擇一段進(jìn)行高壓噴射灌漿現(xiàn)場(chǎng)施工工藝試驗(yàn)，先形成一段連續(xù)的高噴截滲墻。然后在墻體中心線上相鄰兩孔高噴凝結(jié)體的搭接處，布置檢查孔進(jìn)行注水試驗(yàn)，取芯樣進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。初擬試驗(yàn)段布置于防滲墻軸線、南干渠進(jìn)水閘中心線右側(cè)20～16 m處，根據(jù)地質(zhì)資料該處地質(zhì)情況具有代表性，孔距0.80、0.95、1.10 m共布置高噴孔4個(gè)，底部深入基巖0.80 m，頂部噴灌至設(shè)計(jì)高程形成一段連續(xù)的墻體。

4 高噴截滲墻試驗(yàn)成果

4.1 試驗(yàn)成果報(bào)告內(nèi)容

試驗(yàn)成果報(bào)告內(nèi)容包括：工程概況、試驗(yàn)經(jīng)過(guò)、試驗(yàn)成果及分析意見(jiàn)、施工方法及工藝建議。

4.2 注水試驗(yàn)及滲透系數(shù)計(jì)算

注水試驗(yàn)采用常水頭—注水量求得穩(wěn)定注水量與穩(wěn)定常水頭值。鉆孔注水采用下述公式（非完整孔注水試驗(yàn)）計(jì)算滲透系數(shù)。

公式中代號(hào)意義如下：K—滲透系數(shù)（cm/s）； Q—向孔內(nèi)注入的穩(wěn)定注水量（m3/s）；R—影響半徑，以一半墻體厚度計(jì)（m）；r0—鉆孔半徑（m）；h0—孔內(nèi)水位至孔底距離（m）；S0—孔內(nèi)水位至天然地下水位距離（m）。

5 高噴截滲墻試驗(yàn)墻體施工

5.1 施工準(zhǔn)備

5.1.1 現(xiàn)場(chǎng)布置

修筑操作平臺(tái)，整理現(xiàn)場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)“三通”（水通、路通、電通），備足材料，安排機(jī)械進(jìn)場(chǎng)，進(jìn)行機(jī)械試運(yùn)轉(zhuǎn)，檢測(cè)檢驗(yàn)設(shè)備的計(jì)量裝置，做好廢漿排放措施。

5.1.2 技術(shù)準(zhǔn)備

現(xiàn)場(chǎng)材料試驗(yàn)，根據(jù)選定的漿液比重，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)配合比試驗(yàn)。配合比試驗(yàn)成果包括漿液拌制時(shí)間、漿液密度、沉淀穩(wěn)定性等。

5.1.3 技術(shù)交底

方案批準(zhǔn)后，項(xiàng)目部立即組織施工技術(shù)人員對(duì)施工班組進(jìn)行交底。

5.2 主要施工步驟

施工工藝流程：試驗(yàn)孔鉆孔→灌漿→查孔鉆孔→注水試驗(yàn)→試驗(yàn)成果分析、整理。

5.3 主要施工方法

5.3.1 定孔測(cè)量

定孔測(cè)量依照試驗(yàn)孔的孔位布置放線進(jìn)行測(cè)量放孔位，單孔的誤差≤20 mm，并用木樁進(jìn)行固定，標(biāo)識(shí)上孔號(hào)，同時(shí)進(jìn)行保護(hù)。

5.3.2 鉆機(jī)造孔

用鉆機(jī)造孔、成孔使用XY-2型地質(zhì)鉆機(jī)，該鉆機(jī)的合金鉆頭在泥漿護(hù)壁狀態(tài)下回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，基巖采用金剛石鉆頭。鉆機(jī)開(kāi)鉆孔前仔細(xì)校對(duì)孔位，在確認(rèn)孔位正確后將鉆探機(jī)具移至鉆孔位置，核準(zhǔn)孔位，同時(shí)用水平尺微調(diào)機(jī)身至水平，保證立軸垂直和機(jī)座水平牢固，測(cè)量正確后方才開(kāi)鉆。保證成孔的垂直度。鉆進(jìn)時(shí)，如若出現(xiàn)泥漿嚴(yán)重漏失、孔口不返漿的情況，應(yīng)查明原因，采取有效措施。根據(jù)以往施工經(jīng)驗(yàn)，此時(shí)應(yīng)采取以下處理辦法：充填堵漏，停止鉆進(jìn)，開(kāi)始向孔內(nèi)投入泥球或摻加2～5 mm機(jī)制砂，直至孔內(nèi)泥漿液面升起時(shí)再繼續(xù)鉆進(jìn)，摻加的原則是先細(xì)后粗，先少后多。這種方法不僅是為了順利鉆孔，更重要的是形成反濾，為高噴灌漿提供施工條件。鉆孔施工時(shí)，要嚴(yán)格控制成孔垂直度。按設(shè)計(jì)要求測(cè)量孔斜，應(yīng)使孔斜率降至最低，要求孔底偏斜率≤1%，以確保防滲墻的搭接可靠。

5.3.3 下噴射管

將高噴臺(tái)車(chē)移至孔口處，先進(jìn)行地面試噴。噴射管按要求下到設(shè)計(jì)深度，誤差≤10 cm，同時(shí)將井口轉(zhuǎn)動(dòng)裝置調(diào)整好，并與其它工序相互配合，做好灌漿前的準(zhǔn)備工作。

5.3.4 制漿

不合格的水泥嚴(yán)禁使用，嚴(yán)格按配合比與程序制漿。水泥采用重量稱(chēng)量法，稱(chēng)量誤差應(yīng)＜5%；漿液必須攪拌均勻并測(cè)定漿液密度。施工中隨時(shí)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)水泥進(jìn)行計(jì)量。攪拌水泥漿的時(shí)間≥95 s，制備用漿液要在4 h內(nèi)用完。漿液控制過(guò)程中應(yīng)保持均勻上料，使?jié){液比重保持在設(shè)計(jì)要求的范圍內(nèi)。制漿站嚴(yán)格按照配比配置漿液，并及時(shí)用泵送漿，輸送水泥漿的流速1.40～2.00 m∕s，制漿站要30 min測(cè)定漿液比重一次，并對(duì)制漿量及比重作詳細(xì)記錄。

5.3.5 噴射灌漿

噴射管下至設(shè)計(jì)深度后，同時(shí)啟動(dòng)高壓水泵、空壓機(jī)、泥漿泵等設(shè)備，各工藝參數(shù)調(diào)整到設(shè)計(jì)要求，送入符合質(zhì)量要求的水、氣、漿，噴射1-3 min，等孔內(nèi)漿液冒出孔口后，即按設(shè)計(jì)要求提升、旋轉(zhuǎn)速度，自下而上開(kāi)始邊噴射、邊旋轉(zhuǎn)、邊提升，一直達(dá)到設(shè)計(jì)的終噴高度再停止噴射并提出噴射管。噴射完成后，應(yīng)及時(shí)將各噴射管沖洗干凈，不得留有殘?jiān)?，防止堵塞管子，尤其是漿液系統(tǒng)更要特別注意。一般是將漿液稀釋成水進(jìn)行連續(xù)沖洗，直至管路中出現(xiàn)清水為止。工程孔深不大，不需卸管。噴射過(guò)程中應(yīng)隨時(shí)檢查設(shè)備運(yùn)行狀況，做好各環(huán)節(jié)配合，避免中斷。

5.3.6 回灌封孔

噴射結(jié)束后，應(yīng)連續(xù)將冒漿回灌至孔內(nèi)，直至孔內(nèi)液面不下降為止。非灌漿段利用回漿封填。

5.3.7 棄漿排放

舍棄的漿液用泥漿泵抽排到指定地點(diǎn)。

5.4 特殊情況的處理

5.4.1 冒漿處理

高噴灌漿時(shí)，一部分灌漿液由孔壁冒出地面，另一部分灌漿液與地層混合進(jìn)入地層，俗稱(chēng)冒漿。從流量多少和冒漿成份可大致分析噴射地層情況和灌漿情況。被灌地層、噴射類(lèi)型及進(jìn)漿量決定冒漿量的大小。不論過(guò)大冒漿和過(guò)小冒漿均屬不正常，都要及時(shí)辨明原因并給予處理。

在灌漿過(guò)程中如遇到地層中有較大空隙，會(huì)發(fā)生不冒漿。此時(shí)，應(yīng)在灌漿材料中加細(xì)砂、粘土或中砂，等填充空隙后再繼續(xù)正常噴射。

過(guò)大冒漿，往往是因?yàn)樽{量與有效噴射范圍內(nèi)不相匹配。遇此情況，往往采用適當(dāng)縮小噴嘴孔徑或提高噴射壓力或適當(dāng)加快提升速度的辦法。

5.4.2 處理凹穴

灌漿完畢漿液在硬化凝固的過(guò)程中，漿液表面有時(shí)會(huì)出現(xiàn)泌水并下陷的現(xiàn)象。凹穴的形成是因?yàn)闈{液本身成份和重力的作用，往往與漿液的性能、凝結(jié)體的直徑、深度與土質(zhì)等因素有關(guān)。為避免凹陷，應(yīng)在灌漿完畢后繼續(xù)灌漿，待漿液凝固后不出現(xiàn)凹陷為止。

高噴灌漿孔要連續(xù)施工，若有中斷時(shí)，應(yīng)進(jìn)行復(fù)噴，復(fù)噴長(zhǎng)度≥0.20 m。在高噴灌漿施工過(guò)程中，出現(xiàn)壓力驟增或突降，孔口回漿濃度或者漿量異常時(shí)，應(yīng)及時(shí)采取措施處理。

供漿正常時(shí)，孔口回漿的密度變小不能滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，要加大進(jìn)漿密度或進(jìn)漿量。當(dāng)發(fā)現(xiàn)串漿時(shí)，應(yīng)把被串孔回填住，待灌漿孔高噴灌漿結(jié)束，盡快進(jìn)行被串孔的清掃和灌漿或繼續(xù)鉆進(jìn)。嚴(yán)重漏漿時(shí)應(yīng)摻加防止?jié){液流失，直至返漿正常。

5.5 質(zhì)量要求

孔深：深入基巖內(nèi)0.80 m以上；孔斜：鉆孔偏斜率＜1%；材料：普通硅酸鹽水泥，水泥標(biāo)號(hào)≥42.50級(jí)，新鮮無(wú)結(jié)塊；墻體滲透系數(shù)：K≤5×10-6；鉆孔取芯樣室內(nèi)試驗(yàn)抗壓強(qiáng)度≥1MPa。

［1］聶磊.高噴灌漿在船閘施工中的應(yīng)用［J］.黑龍江科技信息，2009（26）.

［2］尚俊偉，石英杰，歐勇.土工格室在蓄洪區(qū)安全建設(shè)撤退道路工程軟基路段的應(yīng)用［J］.治淮，2012（6）.

編輯：符 蕾

TV66

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：1673-8853（2017）02-0095-02

2016-11-11