高压喷射灌浆防渗墙在水闸工程建设中的应用

1、    高压喷射灌浆防渗墙在水闸工程建设中的应用    仇球 陈贫元 戴丙春摘要：高压喷射灌浆技术具有施工工艺简单、成桩效果好、施工工效高、无污染、噪音低等优点，被应用于提高地基防渗或承载能力的水工建筑防渗工程中。本文实践工程为例，探讨高喷防渗墙在水闸工程建设中的应用。关键词：水闸工程；高喷灌浆；施工1工程概况某水闸工程位于长江口处，主要任务是防洪挡潮、排涝。该工程的为3孔拦河水闸，单孔净宽16m，闸室总宽54m。本工程在主体结构的外侧设置围堰，围堰内增设防渗墙。结合本工程现场实际情况和试验确定，闸底板下四周采用高压旋喷防渗墙进行防渗处理。2水闸防渗墙形

2、式的选择水闸防渗墙一般可采用钢筋砼板桩防渗墙、钢筋砼地下连续墙或高压喷射灌浆帷幕方案，这3个方案在技术上都是可行的，国内施工实践中都有采用的实例。钢筋砼板桩接缝多、含钢量大，除了防渗效果难于掌控外，造价也高；钢筋砼地下连续墙则施工质量容易得到保证，从功能上说是最理想的防渗墙处理方案；高压喷射灌浆有定喷、摆喷及旋喷等结构形式，在保证施工质量的前提下，都有良好的处理效果。结合本工程工期紧和采用连续墙施工时其抓槽机影响水闸砼施工等实际情况，经设计和业主研究决定，本工程地基防渗采用高压旋喷防渗墙施工方案。3高压喷射灌浆的成墙原理高压喷射灌浆（简称高喷灌浆或高喷）是一种采用高压水或高压浆液形成高速喷射流

3、束，冲击、切割、破坏地层土体，并以水泥浆液充填、掺混其中，形成桩柱或板墙状的凝结体，用以提高地基防渗和承载能力，达到防渗加固的目的。4防渗墙施工方法本次高压喷射灌浆防渗墙采用单排高压旋喷桩套接防渗墙，旋喷固结体有效半径为600mm，孔距为1000mm，防渗墙深度要求入全风化2m，防渗墙遇断层需加深处理。高喷防渗墙结构形式见图1。图1高压旋喷防渗墙结构形式5防渗墙施工参数高压喷射灌浆是一项地下隐蔽工程施工技术，不同地质条件，不同工艺参数，形成不同的灌浆凝结体，其形状、大小、结构、搭接及物理力学性质均不同。高喷防渗墙施工前，先进行现场围井试验，以确定高喷防渗墙施工技术参数。5.1高压旋喷防渗墙试验

4、工程开工前，业主与监理工程师和施工单位协商，在施工现场选择有代表性的区段进行试桩试验，试验平台采取外购粘土分层碾压铺筑，平台铺筑厚度1m，宽度5m。本次试验试喷两组共10根旋喷桩，按照设计孔距、最小成墙厚度，防渗墙倒挂长度等设计指标进行。选用p.042.5和p.032.5水泥分别按照40%和45%的水泥掺量进行双重管高压旋喷防渗墙试验。每种标号水泥和配比进行旋喷套接的喷射试验。在浆液喷射过程中，对施工参数进行修正确。5.2试验检测（1）开挖检查。待整个防渗墙施工结束14d后，采用挖掘机将防渗墙顶和一侧的土方挖除，侧向开挖深度为2m左右，在开挖过程中对高压旋喷防渗墙的整体性、均匀性等进行检查。（

5、2）钻芯取样。待试验墙体固结完成28d后，采取钻取芯样的方法对成型的高压旋喷防渗墙施工质量情况进行检查。芯样检查的项目包括:抗压强度、抗拉强度、弹性模量等。其值符合下列设计要求:抗压强度5mpa，抗拉强度0.6mpa，弹性模量1000mpa，渗透系数k1×10-5cm/s。5.3高压旋喷防渗墙技术参数的确定根据高压旋喷防渗墙试验，结合工程地质条件和设计要求、机械设备和现场试桩具体情况。施工使用p.042.5水泥，其掺量为40%，具体施工工艺参数如下：6防渗墙施工过程（1）施工顺序。本工程的高压旋喷防渗墙施工按照三序孔的施工顺序进行施工，相邻两孔的喷射间隔不少于24小时。（2）施工准备

6、。在进行本工程施工前首先需对基坑进行清淤，并待清淤至原状土高程后再进行土方回填，为高压旋喷防渗墙施工创造施工平台。平台宽度不小于5m，以便于桩机设备移动。（3）施工放样，标定桩位。防渗墙平面轴线及原地面标高须经监理审核。根据基本控制点，测放桩位，并对桩位进行编号，桩位误差控制在50mm以内。（4）桩机就位钻孔。钻机就位后，对准孔位桩，误差控制在±50mm，利用水平尺进行机身调平，误差小于3mm，再利用罗盘对钻杆进行校正，钻杆垂度控制在4以内以便于控制钻孔孔斜率，固定好机身经检查合格后开始进行钻孔。启动搅拌机电机转盘带动钻杆与钻头沿导架搅拌下沉至设计深度，遇到较难下钻地层时，可少量给水

7、下钻，以减小摩擦阻力。测量合格后，方可移走钻机，进行下一孔的施工。（5）喷浆提升。当钻头下钻到设计深度后，开始提升钻头，并连续喷射水泥浆液，当钻头提升至桩顶高程，随即停止送浆，但钻头需施工至地面，每米喷浆量及深度可由电脑自动计量。（6）重复搅拌（喷浆）。钻头重新搅拌下钻至设计深度，而后提升钻头重复搅拌，同时根据实际情况决定是否补喷，直至桩顶，钻头提出地面。（7）桩机移位。停止喷浆作业，关闭搅拌机，开启液压步履，浆搅拌机移至下一桩位。（8）施工记录。电脑仪监探，并辅以人工进行孔深、孔位、开钻、停钻、喷浆、停浆、喷浆量的记录，施工记录距离误差不大于10cm，时间误差不大于5s。7施工过程中的问题与

8、处理7.1塌孔在高喷防渗墙施工过程中会出现塌孔现象，严重的会出现埋掉喷杆的情况，这种情况一般出现在序孔；出现这种情况，一是影响施工质量和进度；二是对施工成本控制不利。解决方法:钻进暂停或终孔待喷时，孔口应加盖保护，钻孔和灌浆间隔时间不宜过长，一般应控制在24h内；对于孔深过大或地质条件复杂的孔位，钻孔过程中可跟进下直径与孔径相当的pvc塑料管，下管深度一般是在容易塌孔的地层，如卵石层等；pvc管应随着旋喷桩喷射而逐步提升。7.1串浆防止相邻高喷孔施工时串浆，相邻的高喷桩施工的时间间隔应不少于24h，如果出现多处串浆的情况，可将二序孔改为三序孔；灌浆过程中若发生串浆，应填堵被串孔，待灌浆孔高喷灌

9、浆结束，应尽快进行被串孔的扫孔、灌浆或继续钻进。7.3回浆利用根据施工规范，孔口返浆经过滤、沉淀处理后，可以二次利用；本工程中孔口返浆经滤网过滤并流入沉淀池中沉淀后，浆液比重一般在1.331.38之间，用浆泵将上层返浆抽入浆桶后，只须加原水泥用量的40%50%就可以达到设计的浆液比重，若再强行加大水泥用量，浆液比重超过1.75后，很容易出现堵管现象；利用返浆进行高喷灌浆的孔段，通过钻孔检查可知，其渗流量明显大于不利用返浆的孔段。本工程基本没有利用返浆进行高喷灌浆，但返浆可以用于静压回灌。7.4施工质量隐患处理水闸闸首在进行高压旋喷灌浆施工过程中，因部分孔位搭接不好，在基础开挖的过程中造成个别旋

10、喷桩断桩，其防渗效果存在一定的质量隐患，经研究决定，采用水泥灌浆施工方法对质量隐患进行处理。具体施工方法如下:（1）布孔:对于存在安全隐患的防渗墙段，每2m布设1个灌浆孔，断桩灌浆孔从原桩位中心位置钻到桩底为准。（2）灌浆方式方法:灌浆分两序孔施工，各孔采用“自下而上孔口封闭灌浆法”，灌浆方式为循环式。（3）灌浆压力:灌浆压力控制在不小于灌浆孔深处位置的水头h的0.015h（mpa），本灌浆段即为:10m×0.01mpa×1.5=0.15mpa（4）浆液浓度与变换:灌浆水泥采用32.5r普通硅酸盐水泥，灌浆浆液为纯水泥浆，浆液浓度由稀变浓，逐级变换。浆液水灰比采用51、31

11、、21、11、0·81、0·61六个比级。当某一个比级浆液的注入量已达300l以上或灌注时间已达1h、或当吸浆率大于30l/min时，可根据具体情况越级变浓。（5）灌浆结束标准及封孔:在规定的压力下，当注入率不大于1l/min时，继续灌注30min即可结束灌浆；全孔灌浆结束后，采用“全孔灌浆封孔法”封孔。8质量检测由于防渗墙属于隐蔽工程，不能直接观察到旋喷桩体的质量，本水闸工程防渗墙墙厚较大，深度在1830m之间，根据规范要求，采用钻孔检查。钻孔检查。在已旋喷好的防渗墙中钻取岩芯来观察判断其固结整体性，并将所取岩芯做成标准试件进行检测。取芯时宜在高压喷射注浆结束28天后进行，保证桩体有一定强度及完整性。其检测结果如下:抗压强度最大值为5.7mpa；最小值为5.0mpa；抗拉强度0.6mpa；弹性模量最大值为3286mpa,最小值为1651mpa；渗透系数在4.1×10-6cm/s1.0