泉州千金拦河闸重建工程垂直防渗墙设计

泉州千金拦河闸重建工程垂直防渗墙设计

高压喷雾法是利用工程钻孔至设计处理深度后，将高压泥浆泵安装在钻的远端，并将其配置在孔底的特殊喷嘴上。同时，钻杆以一定的速度旋转，并改善。高压喷射流在一定范围内破坏了现有的土体结构，并将其强制与水泥等硬化液混合。硬化后，在土中形成具有一定性能和形状的固结体，并将固结体连接到完整的防水防渗墙。高压喷射灌浆按喷射介质及其管路多少,可分为单管法、二管法和三管法等;根据喷射工艺方式和固结体形状不同有旋喷、定喷和摆喷,防渗墙的结构形式可由旋喷、定喷、摆喷中的一种或几种工艺方式组合形成。本文介绍三管高压摆喷法在泉州金鸡拦河闸重建工程垂直防渗墙中的应用。1鸡拦河闸闸概况泉州市金鸡拦河闸重建工程是一座以灌溉、供水为主,兼有防洪效益的大型水利工程,是泉州市人民的“生命闸”,属大(1)型拦河闸枢纽工程。重建金鸡拦河闸闸址位于旧金鸡闸下游约550m处,水闸设计过闸流量为13000m3/s。工程区内主要地层岩性有:粉质粘土﹑细中砂﹑含砾细砂﹑淤泥混砂﹑含砾粗砂。导流明渠防渗墙轴线长457.18m,顶高程为4.75―5.5m,底高程为-8.5m,有效桩长13.25―14.0m,孔距1.5m。闸基防渗采用钢筋混凝土铺盖和垂直防渗墙相结合,铺盖长20m,垂直防渗墙采用三管法高压摆喷进行施工。图1为金鸡闸三管高压摆喷垂直防渗墙总平面布置图。2三管高压喷雾工艺2.1施工过程三管高压摆喷施工工艺流程如下:2.2施工技术要求1高喷孔位式喷孔场地平整后,在防渗墙施工轴线内侧布置四个水泥仓库及灌浆平台,沿防渗墙轴线布设宽度不小于8.0m的工作面,按设计孔距在防渗墙轴线上测定出高喷孔位,并做好标记,孔位定出后,即可进行钻机、高喷台车就位,接通水电。2微胶结构灌浆制备由于地层主要为砂层,将采用泥浆护壁造孔,泥浆制备采用优质粘土造浆,泥浆比重控制在1.08―1.2,粘度17320s,胶体率>90%,含砂量<4%。3预应力锚索孔深值控制采用PH-5B型深层搅拌桩机钻进,孔径φ150mm,采用泥浆护壁正循环钻进,孔深按设计要求控制,施工时分二序孔进行,钻孔过程中应注意控制泥浆的比重,避免出现塌孔及埋钻现象,控制孔斜率<1.0%。4高压喷射根据设计要求,采用三重管并列式喷射管,喷射管长度大于孔深,一次提升喷射完毕,保证防渗墙的连续性与完整性。2.3桩体、高喷连接1)高喷钻孔孔距1.4m,最小墙厚不小于120mm,摆角30o,水泥采用32.5R普通硅酸盐水泥,孔位偏差不得大于50mm,渗透系数K≤5×10-6cm/s,桩体无侧限抗压强度不小于1.5MPa,高喷连接采用“焊接”或“切割”方式,高喷灌浆施工连接方式见下示意图:2)分二序孔施工,水泥浆进浆比重1.60―1.70,摆动速度10转/分钟;水、气、浆的压力、提升速度根据土层性质按表1选取:3)喷头设喷嘴两个,(两侧各一个),孔直径φ1.7mm,高压水流量80L/min,压气流量1200L/min,水泥浆流量80L/min。2.4防渗墙施工工艺1)钻机及附属配套设备的安装,做到基础坚实,安装平稳,布局合理,便于操作,严格控制钻孔孔斜率<1.0%,防止墙体开叉。2)对放样的控制点做好明显标志,并加以保护,以便随时检查钻孔孔位,确保孔位偏差不大于50mm。高喷时喷至墙顶设计高程以上1.0m位置。3)进场水泥应按建材试验规定提前送检试验,合格后方可使用,整个防渗墙施工只能使用一种品牌的水泥,不允许混用;制浆材料的称量误差应不大于5%。4)水泥浆搅拌时间应不小于90s,水泥浆从制备到用完的时间不应超过4h,并定期检查浆液密度。5)在插入高喷管前先检查高压水与空气喷射情况,各部位密封圈是否封闭,插入后先做高压水射水试验,合格后方可喷射浆液,待达到预定的喷射压力和喷浆量,且孔口冒出浆液时再逐渐提升喷射管。6)水泥浆灌入前应先过筛,确保无结块、无杂质。7)高喷灌浆结束后,由于孔内的浆液发生析水、沉淀、凝固收缩,高喷凝结体的顶部会发生凹穴,需用回浆或制作浆液及时回灌填补,直至孔口浆面不下降为止。8)严格按设计及规范施工参数进行施工,值班技术人员随时检查。施工记录必须有专人负责填写,记录内容要真实清晰,施工中出现的问题和处理情况,均须如实记录并汇总分析。2.5孔口漏浆及抗渗墙体施工1)在成墙过程中,如因送浆管路堵塞或机械故障等原因而停止施工后恢复施工时,应对中断孔段进行复喷,搭接长度不得小于0.5m。2)当地层中水流速度过大时,应先进行堵水处理,而后再进行高喷灌浆。3)高喷灌浆过程中,若孔内发生严重漏浆,应采取以下措施:①孔口不返浆时,应立即停止提升;孔口少量返浆时,应降低提升速度,待孔口返浆正常后,再继续正常提升;②降低喷射压力、流量,进行原位灌浆;③加大浆液密度或灌注水泥砂浆、水泥黏土浆等;④向孔内填入砂、土等堵漏材料。4)在成墙过程中,遇到孤漂石时,应偏移孔位,使防渗墙轴线饶过孤漂石,亦保证轴线连续。5)若进浆密度不在设计范围内时,应及时按配料工艺调整;若孔口回浆密度变小,回浆量增大时,应降低气压并加大进浆浆液密度或进浆量。6)高喷灌浆过程中,发生串浆时,应填堵串浆孔,待灌浆孔高喷灌浆结束后,尽快对串浆孔扫孔,进行高喷灌浆或继续钻进。3防渗墙体状及渗透系数据质量检查的主要内容包括:三管法高压摆喷防渗墙成墙情况,成墙最小厚度,不同序孔间是否搭接良好,有无喷射盲区、间断等局部缺陷,防渗墙无侧限抗压强度和渗透系数。在本工程中,依据《水电水利工程高压喷射灌浆技术规范》DL/T5200-2004和《粉体喷搅法加固软弱土层技术规范》TB10113-96,综合选择了开挖检查、钻孔取芯和围井试验开展防渗墙成墙质量检查。3.1中细层墙体厚度经检查三管法高压摆喷防渗墙各序孔间搭接良好,墙体连续完整,未出现喷射盲区、间断等局部缺陷,表层覆土层(粉粘土层)较下部中细层形成墙体厚度略薄,中细砂层墙体外形规则,墙面平整。防渗墙最小厚度大于120mm。3.2管法高压摆喷防渗墙体性能钻孔取芯可检查防渗墙深处的成墙质量,在本工程中于三管法高压摆喷防渗墙不同序孔搭接处。钻孔取芯。从芯样外观质量和室内试验结果看,三管法高压摆喷防渗墙同工艺、同地层、不同孔位的墙体芯样质量差异较大,有的孔位部分芯样破碎、强度低、渗透性大。三管法高压摆喷防渗墙钻孔取芯室内试验抗压强度为1.7―12.8MPa,渗透系数为8.0×10-8―1.82×10-5cm/s,部分芯样渗透系数偏大。3.3围井试验检测围井试验能较全面地检查防渗墙的完整性和防渗性能,三管法高压摆喷防渗墙通过抽水、注水围井试验,图4为围井纵剖面示意图。检测结果表明防渗墙渗透系数随降深增大而有较明显增大的趋势。抽水试验平均渗透系数为7.36×10-6cm/s,注水试验渗透系数为8.44×10-6cm/s,检测结果表明三管法高压摆喷防渗墙围井试验渗透系数达到设计要求。4基础防渗重要性从开挖检查、钻芯检测、围井试验的过程与结果看,采用三管法高压摆喷施工的垂直