高压喷射灌浆防渗墙技术

高压喷射灌浆防渗墙技术高压喷射灌浆防渗墙技术在抚东大堤除险加固工程中的应用1工程概况江西省鄱阳湖区二期防洪工程抚东大堤除险加固工程位于江西省进贤县西南部、抚河下游东岸，与抚西大堤、中洲联圩隔河相望，圩堤南起柴埠口，经焦石、李家渡、温家圳、梁家渡、北止架桥乡谭家村北；堤线全长51.68km,圩堤保护耕地12.53x104亩，保护人口15.78x104人，圩区内还有浙赣铁路复线、316和320国道、温家圳国家粮库等重要设施。圩堤加固前，局部堤段堤基渗漏严重，历年汛期堤内均发生翻砂涌水等严重险情，直接威胁到大堤安全。针对堤基渗漏险情，根据地形、地质条件、水头等情况；对地质条件复杂、压浸拆迁占地大的堤段，则采用高压喷射灌浆防渗墙的垂直防渗处理方案，其中桩号27+970~28+560堤段，堤基上部粘土缺失，堤身填土直接座落在砾砂层上，砾砂层在堤内地表出露，堤基砾砂层厚9.3m，下伏基岩为第三系粉砂岩。此堤段高压喷射灌浆防渗墙处理长度590m，本工程由江西省水利规划设计院设计，江西省南昌市水利建筑公司施工承建。设计时根据桩号27+970~28+560堤段无滩地的实际情况，高压喷射灌浆孔轴线布置距堤顶外边线内侧2.0m,钻孔孔距2.0m，防渗墙顶部伸入堤身壤土层不小于1.0m，底部插入基岩深度不小于1.0m。2高压喷射灌浆防渗墙施工工艺高压喷射灌浆采用三重管喷射工艺。分两序施工，两序喷灌间隔时间为7d,经过对部分开挖连接墙段的观察和分析，当第1序墙体的强度不够而切割时，由于墙体固有的不均匀和第2序喷射时穿透能力以及灌填饱和程度的限制，将附近第1序墙体冲散而第2序灌填不饱满等原因形成防渗的弱点，甚至空洞，当第1序墙体有足够的强度(1序喷灌7d后)，在进行2序喷灌连接时，这样连接防渗效果好。高压喷射灌浆的施工机具由高压发生装置、钻机、特种钻杆和高压管路四部分组成。主要包括：钻机、高压泵、空气压缩机、注浆管、喷嘴、流量计、输浆机、制浆机。施工时在本工程设计桩号内，先确定施工轴线，将整个堤段分为两段，同时进行施工，按单排孔布置，并按设计的孔距将孔位先定好，施工艺流程见附图所示，步骤说明如下：进行场地平整，挖好排浆沟，做好钻机定位，要求安放水平，钻杆保持垂直，且确保钻孔倾斜率不超过0.3%。钻孔定位后，利用特种钻杆在设计孔位钻孔利用原浆固壁止设计高程，设计孔位与实施孔位的偏差应小于5cm。下三重管喷射，在地面上进行水、气试喷后下管止设计深度，调整喷射轴线方向呈折线型(折线的轴线与高喷灌浆钻孔的轴线的夹角为15。)。高压喷射灌浆前的准备，主要确保水泥浆充分搅拌和控制好浆液比重、水灰比等。高压喷射灌浆：严格按施工技术要求来操作，用施工技术参数来控制灌浆质量。拔套管，高压喷射灌浆结束后，拔出套管。回灌，喷射完毕后，由于水泥浆固结收缩，出现孔口下沉，对已喷孔进行静压灌浆，直到浆面不下沉为止。再进行下一孔的施工。施工前进行室内配方和现场试验，室内试验确定浆液的配比和喷射注浆后固结体的强度，现场试验确定施工工艺参数、注浆固结体强度和墙体抗渗指标等。施工钻孔过程中，要注意到各层的地质变化情况，及时调整高喷灌浆施工技术参数。3防渗墙墙体质量控制3.1使用的材料的技术参数本工程的高压喷射注浆的主要材料是水泥，设计要求采用普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥，水泥强度等级不低于32.5,灌浆所用的水泥应保持新鲜无受潮结块，其细度为0.080mm方孔筛余量不大于5%，水泥出库使用前应对其质量作鉴定，合格后方可使用。搅拌水泥浆所水，应符合《混凝土拌合用水标准》JGJ63-89的规定。水泥浆由制浆机搅拌而成，水灰比1.0~1.5,搅拌时间不小于2min,超过4h的水泥浆作为废料处理，不得用于高喷灌浆。3.2主要施工技术参数高压喷射灌浆施工参数的确定是防渗墙成墙质量的重要环节，严格按照规范操作和高喷灌浆施工技术参数进行施工，是确保施工施工的关键，施工主要技术参数由室内配方和现场试验决定，本工程施工主要技术参数如下：（1）高喷灌浆的孔距为2.0m,高喷灌浆的成墙厚度不小于10cm;（2）防渗墙钻孔为垂直孔，其偏斜应小于0.3%；（3）高喷灌浆孔位与设计孔位偏差应小于5cm;（4）高喷灌浆的形式为摆喷，摆角15。；（5） 提升速度：提升速度的快慢直接影响浆液用量，提升速度过快，则墙后不稳定、易产生空洞，且切割半径不符合要求，会造成防渗墙搭接处产生薄弱环节。提升速度太慢，则冒浆量过大，造成水泥浪费，因此需根据灌浆试验确定不同土层的提升速度。本工程基岩层的提升速度为8cm/min,砾砂层的提升速度为6cm/min,壤土层的提升速度为12cm/min。（6） 高喷灌浆的水压为25~35MPa,流量为80L/min;空气压力为0.5~0.7MPa，风量为1.1~2.0m3/min;水泥浆压力为0.8~10Mpa,流量为80L/min。（7） 注浆水泥浆比重控制在1.6~1.7g/cm3,回浆比重控制在1.2g/cm3o3.3工程中异常情况的处理本工程地质情况复杂，钻进过程中，孔口不返浆；堤身孔二.高压定喷童渗墙施工高压定喷截渗墙总长度约180m：深度约踰，墙厚山2川，共计1432曲・根据截渗墙施工特点及工程数童，本次施工采用一台高压灌浆车施工。1•施工准备(1)场地整理及放线施工前对场地进行整平，用经纬仪测出截滲墙轴线，并在钻孔位置上设置控制桩＜■经监理工程师复核无渓后方能施工。确定最优定喷孔距及定喷系数施工前.在闸右岸滩地上布置7今钻孔试喷，形成不同间距的墙体’农工程初步选定施工参数如下：孔距：1.耳一1+帥；高压水压力30Q—320Kg/cm2,浆量75L/min;压缩空气压力7-8Kg/cm3,流量为8ffl3/h;输送浆液压力4Kg/cm2,浆量80L/ain,浆液的水灰HsO.1,进浆比重1一卜1.8g/cm3,灰浆比重不小于1.25g/cia3;提升速度lOcm/fflin;摆喷角度按30度掌握，即左右各摆15度。以上參数需根据实验情况进行修改。2.6+2、施工设备根据本工程的工作量进度安排*计划配备一套施二设备，详见军表序号设备名称规格及型号单位数量1高压谨浆台车液压台车台12髙压水泵3DZ-S50台13空气妊缩机P-0,SPnia台14灌浆机WJG&O合15灌浆泵HBSO台16钻机XY-2台11其它附属设备套1施工工艺及方法商压摆喷成墙属于多种机械联合作业，各环苜必须密切配合，才能保证施上质量：其丄艺流程如F團：高压木、高压5(1)定孔二按设计孔距放线确定桩位，毎孔误差不丸于駅叫用木桩固定，并标上孔号・然后报监理工程师复核，(2)造孔：首先找到孔位，把钻机移至所钻位置，对准孔位用水平尺调整机身水平、立轴垂直.垫罟、垫牢机架’经验测后，方可开钻。钻孔前测量孔口高程并核对孔号和孔序：钻进过程中必须随时注意观察钻机的工作情况，发现钻机倾斜，腔须停钻调平后再钻。钻进过程中，必须保证钻孔的垂直度：利用测斜装置随时对钻孔进行倾斜测量，以便及時发现，及时纠正，确保孔的倾斜度小干班的要求。钻孔过程中对石层厚度应有详细记录，并对所有地层变化、颗粒大小、硬度等情况详细记录。钻孔结束后，由值班人员对造孔质量进行全面检查，包搖孔位、孔号、孔深、孔径、孔斜度’检查合格并经监理工程师验收后:方可移动钻机进行下一孔的钻进工作.T喷射管：将喷设架移至成孔处，首先进行地面水气喷射，检验各项工艺参数符合设计要求洽下管。为防止水、气喷嘴堵塞，可用胶布包扎，浆嘴可边送浆边下管，待F管深度达到设计要求，经技术人员检查合格后方可喷射施工。下管过程中如迂到特殊情况，如水压过高、喷嘴堵塞等，应立即停止下管，将喷浆管提出地面’处理完毕后再工作。制浆：按选定的配比参数搅拌浆液，如制浆系统在喷射过程中出现故障，应立即通知喷射人员停止喷浆。制浆过程中要随时测量浆液比重:如浆液比重偏低匚应立即加大水泥用量：工作结束后要统计该孔的材料用量，并核实是否达到设计要求。喷射提升：当喷射管不至设计深度时，开始送入符合要求的水、气、浆，持注入浆液冒出孔口后，按设计的提?h及摆动速度，由车而上边喷射、边摆动、边提升，直到设计的终喷高度停喷，提出喷浆管。喷射过程中，值班技术人员应随时检查上述各坏节的运行状态，并根揭具体情况采取下列措施：接、卸换管时要迅速，防止塌孔和堵嘴"喷射过程中漏浆量过大或过小均属不正常，应及时分析原因，予以與1理。若系地层中有较大空隙可灌注粘土浆或加细砂：待填满空隙后、再继鏤正常喷射，冒浆量逢大：通常是有效喷射范围与注浆量不相适应有关，可通过提高喷射压力适当加快提升速度等方法解决＜■喷射若因故中断，视情况面异采取以下措施：队如因机械故障，要尽力缩短中断时间：及早恢复灌浆。氏如中断时间超过30分钟，则应将孔内水泥浆清除出来，置还成粘土浆。s恢复喷射时，喷射管要多F50cm以上，保证凝结体的连续性"回灌：喷射结束后，随即在喷射孔内进行静压充填灌浆，回灌时间不超过30分钟，直至浆液面不下沉为止*冲洗喷射完毕后，应及时将各种管路冲洗干净：不得留有残渣，以防堵塞特别是浆系统要连续冲洗.直到管路中出现清水为lb再移动喷射架进行下孔的喷射。2,6.4,质量检查截渗墙为隐薮工程：力口强自检是保证工程质量的关键，本工程施工计划