含泥砂卵石層高壓噴射灌漿施工與體會

1、第11頁 共11頁含泥砂卵石層高壓噴射灌漿施工與體會 _ 堤含泥砂卵石層高壓噴射灌漿施工與體會【摘要】：p 】：】： ：采用高壓擺噴方法及三列管法高噴設(shè)備對 _ 航運(yùn)樞紐庫區(qū)_ 堤堤基含泥砂卵石層進(jìn)展防滲灌漿施工。通過圍井開挖檢查、圍井注水試驗及鉆孔取芯檢查，驗證了設(shè)計采用高壓擺噴方法進(jìn)展防滲帷幕灌漿是可行的，所采用的施工參數(shù)是正確的。并介紹了作者對高壓擺噴的體會，提出了控制高噴質(zhì)量及降低施工水泥消耗量的詳細(xì)措施?！娟P(guān)鍵詞】：p 】：】： ：三列管法；高壓擺噴；提升速度；高噴板墻；圍井；注水試驗；_ 航運(yùn)樞紐1工程概況 _ 航運(yùn)樞紐庫區(qū)防護(hù) _ 堤位于廣西 _ 市 _ 鄉(xiāng) _ 村附近，_支流

2、_ 右岸，全長約 1 20_m。該堤于 1975 年開工，后發(fā)現(xiàn)存在嚴(yán)重的滲漏問題，洪水季節(jié)堤內(nèi)多處有噴砂、冒水現(xiàn)象，1986 年和1994 年洪水期間，曾因管涌問題而 2 次潰堤，1998 年曾進(jìn)展常規(guī)靜壓灌漿，但效果不好。1999 年 5 月 20 日1999 年 9 月 23 日設(shè)計采用高壓擺噴方法對滲漏較嚴(yán)重的 474 m 地段進(jìn)展灌漿，共完成高噴灌漿孔 295 個，鉆孔總深 5 727.5 m。高噴灌漿延米 4 062.25 m，高噴板墻總面積 6 499.6 m 2 。2地質(zhì)簡述_ 堤地層比較簡單，從上到下大致可分為 3 層：(1)上部為人工填土層，土層較疏松，厚度 34 m； (

3、2)中部為一級階地沖積層，厚 1216 m。其中以粉土、砂、含泥砂卵礫石層為主要滲漏層，一般厚 812 m，局部厚達(dá) 20 m。含泥砂卵礫石層呈中密狀，卵石含量 15%40%，粒徑 20150 mm，個別粒徑達(dá) 300 mm，呈次圓狀，成分為石英或砂巖；礫石含量20%35%，粒徑一般 215 mm，呈次棱角狀，成分以石英和砂巖為主；砂含量 20%40%，以中粗砂為主，成分主要為石英；泥質(zhì)含量 5%20%； (3)下部為強(qiáng)風(fēng)化泥灰?guī)r(D 1 2 y)。3施工布置 高噴灌漿孔中心線置于原帷幕灌漿孔中心線內(nèi)側(cè) 1.0 m 范圍內(nèi)，局部因考慮設(shè)備安放與原靜壓灌漿中心線有穿插。共布置 295個灌漿孔，孔

4、距 1.6 m，擺噴角度 30deg;，序孔從軸線向內(nèi)側(cè)擺噴，序孔從軸線向外側(cè)擺噴。選用三列管法(水、氣、漿分別由 3 條并列的管道輸送)設(shè)備施灌制作折線形防滲板墻。高噴灌漿上下界限為：上進(jìn)入粘土層 1.0 m，下入基巖面以下 1.0 m。由于高壓水管的長度只有 80 m，為了減少設(shè)備搬運(yùn)次數(shù)，根據(jù)場地條件，施工分 5 段進(jìn)展。為減少串孔、塌孔及保護(hù)板墻有效連接，每段又分、序孔進(jìn)展施工。施工平面大樣圖見圖 1。施工方法及工藝 造孔采用 3 臺 SGI-150 型鉆機(jī)進(jìn)展回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，用當(dāng)?shù)卣惩林茲{進(jìn)展鉆孔護(hù)壁，采用三列管法高噴灌漿設(shè)備 GS500-4 型高壓噴射灌漿機(jī) 1 臺進(jìn)展擺噴，在孔造好后下

5、高噴管，高壓噴射以水、氣、漿為介質(zhì)，高壓噴頭使用一對程度噴嘴噴出 3540 MPa 的高 壓水(周圍用壓縮空氣保護(hù)水柱)射流切割破壞被灌地層，出漿口垂直于高壓水嘴，在高噴管的底部灌入比重大于 1.6 以上的水泥漿充填被高壓水切開的空間，并使地層中的泥、砂等細(xì)小顆粒排出地表，從而形成高噴板墻。主要施工流程如下：施工放樣rarr;鉆孔rarr;高噴機(jī)就位rarr;地面試噴rarr;下噴管到孔底rarr;送水漿氣rarr;慢速提升擺噴rarr;靜壓灌漿回填rarr;管路沖洗。施工參數(shù) 施工所采用的高噴參數(shù)，按設(shè)計要求在正式施工前選擇 20 m 長堤段(浸透系數(shù) k=2.78_10 -2 cm/s)進(jìn)

6、展試噴，經(jīng)圍井注水試驗驗證正確后，才投入正式施工。高噴施工參數(shù)見表 1。灌漿鉆孔施工 鉆機(jī)安放平穩(wěn)，孔位偏向小于 5 cm，均用程度尺校正機(jī)臺程度和鉆機(jī)立軸垂直度。通過回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)、泥漿護(hù)壁成孔。失漿嚴(yán)重時，注入稠泥漿或粘土進(jìn)展堵漏處理。鉆進(jìn)過程中使用測斜儀對鉆孔進(jìn) 行測斜，當(dāng)發(fā)現(xiàn)鉆孔傾斜時，及時采取補(bǔ)救措施，以確保成孔傾斜度小于 1%。鉆孔完畢后及時向孔內(nèi)注入稠泥漿，防止塌孔。地質(zhì)人員跟班對巖芯進(jìn)展分層描繪。高壓擺噴施工 (1)為保證先期形成的板墻與后期形成的板墻有效連結(jié)，采用間隔性序孔、序孔施工方法，即先施工完序孔，然后再施工序孔。(2)高噴機(jī)就位后，先在地面進(jìn)展試擺和試噴，定好噴射方向，待各

7、項參數(shù)到達(dá)要求后再下噴射管至孔底，自下而上緩慢提升擺噴。(3)噴射界限為下至強(qiáng)風(fēng)化泥灰?guī)r 1 m 以下，上至粘土層底以上1 m，局部孔噴射上界限進(jìn)入填土層 0.51.0 m。(4)在砂卵石層中容易出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象致使高噴管下不到預(yù)定深度，這時，移開高噴機(jī)，用鉆機(jī)進(jìn)展掃孔，用濃粘土漿或直接倒入粘土進(jìn)展護(hù)壁，然后才能進(jìn)展高噴操作。(5)噴射過程中，出現(xiàn)故障而停噴時，待故障排除后，將噴管下至停噴前深度 1 m 以下重新噴射，確保板墻連接良好。(6)局部砂礫卵石層孔段出現(xiàn)漏漿而無冒漿時，就停頓提升，并加大水泥漿液濃度，直至孔口有冒漿后才開始重新提升。當(dāng)發(fā)生鄰孔串漿時(主要發(fā)生在序孔)，將串漿孔堵死，灌漿孔

8、按照正常施噴要求進(jìn)展。(7)單孔噴灌完畢后，采用 0.71 的純水泥漿進(jìn)展回填補(bǔ)灌，反復(fù)進(jìn)展，直至漿面不再下沉為止。(8)在噴灌過程中，隨時監(jiān)測進(jìn)漿比重，回漿比重、流量，水、氣、漿的壓力和流量，擺噴角度，提升速度等施工參數(shù)，并詳細(xì)記錄。(9)灌漿材料采用 _ 市水泥廠二、三分廠消費的 _ 牌 425 號普通硅酸鹽水泥，總耗灰量達(dá) 1 651.55 t，平均單位耗灰量為 407 kg/m。4高壓擺噴效果檢查及評價 在施工過程中和全部開工后，沿板墻共布設(shè)了 6 個三角形圍井并在圍井中鉆孔進(jìn)展注水試驗(其中開挖 2 個圍井進(jìn)展直觀檢查)、5個抽芯檢查孔(檢查上、下界限)，取 11 組板墻水泥凝結(jié)體樣

9、進(jìn)展室內(nèi)抗壓、抗剪試驗。根據(jù)檢查結(jié)果并結(jié)合高噴過程中出現(xiàn)的情況對高壓噴射灌漿效果綜合分析p 如下：(1)高噴板墻上 6 個圍井注水試驗結(jié)果：板墻浸透系數(shù) k 為2.31_10 -7 3.27_10 -6 cm/s，浸透系數(shù)很小。5 號圍井開挖后曾進(jìn)展全井注水試驗，井內(nèi)注滿水，12 h 后水位只下降 1.56 m，說明板墻的浸透量很小。(2)從 2 個圍井開挖出來的結(jié)果來看，高噴板墻施工質(zhì)量很好，主要表如今以下幾方面：圍井的封閉性相當(dāng)好，三角形圍井三面板墻連接很好，板墻的防滲性也不錯，開挖至地面以下 10 m 左右(當(dāng)時已經(jīng)深化地下水位以下 23 m)，未見水滲入； 底部砂卵石層大多數(shù)被噴射擴(kuò)散

10、的水泥粘結(jié)，比較堅硬，用鎬開挖非常困難，且圍井下部漸漸變窄，呈一鍋底狀，說明水泥漿在砂卵石層中擴(kuò)散較寬； 從板墻上可以看到，粒徑達(dá) 150250 mm 的大卵石也被水泥結(jié)石包圍，膠結(jié)很好； 粘土層中板墻的厚度為 0.150.60 m，板墻面較平整，單邊噴射長度達(dá) 1.00 m，砂卵石層中單邊最大噴射長度及板墻厚度未能觀察到，但由于其擴(kuò)散性好，噴射間隔 應(yīng)更長，厚度應(yīng)更大，板墻面凹凸不平。(3)根據(jù)室內(nèi)試驗結(jié)果，砂卵石層高噴板墻抗剪斷強(qiáng)度較高，fprime;=0.76,cprime;=0.6 MPa；飽和單軸抗壓強(qiáng)度：粘土層高噴板墻為 0.70.9 MPa，砂卵石層高噴板墻為 2.27.8 MP

11、a。(4) 序高噴灌漿孔在鉆孔時，在砂層和砂礫卵石層容易出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象。但在完成序孔板墻施工后，序孔鉆孔時，孔壁較穩(wěn)定；個別孔的中粗砂、粉細(xì)砂層可鉆上水泥膠結(jié)良好的凝結(jié)體；序孔高壓噴射灌漿時，距灌漿孔 3.2 m、甚至是 6.4 m 的局部待灌漿孔有冒漿或冒氣現(xiàn)象，說明高壓射流的切割間隔 是比較遠(yuǎn)的，采用1.6 m 的孔距足以保證高噴板墻的有效連接。5結(jié)論與體會(1)綜合圍井注水、圍井開挖及鉆孔抽芯檢查說明對 _ 堤基砂層、砂礫卵石層采用高壓擺噴灌漿防滲是正確的，所采用的施工參數(shù)是可行的。在高噴軸線噴灌范圍內(nèi)，已形成了具有防滲作用的板墻，防滲效果是明顯的。高噴施工完畢后近 1 年來，_ 堤在 2

12、0_0年 68 月洪水期堤外水位較高的情況下，堤內(nèi)側(cè)未見以往的噴砂、冒水等現(xiàn)象，說明高噴防滲板墻是有效的。(2)高壓擺噴灌漿與靜壓灌漿相比，其作用原理有著根本區(qū)別。靜壓灌漿借助壓力，使?jié){液沿孔隙或裂隙進(jìn)入被灌地層，在含泥的砂層、砂礫卵石層中具有不可控、不可灌等特點，往往導(dǎo)致灌漿的失敗。高壓擺噴灌漿那么是借助于 3540 MPa 的高壓射流沖擊破壞被灌地層構(gòu)造，切削攪動地層，使水泥漿液與被灌地層顆粒摻混，形成水泥凝結(jié)體，同時，水、氣、漿與地層中的細(xì)顆粒摻混，形成夾氣混合液，沿孔壁與噴管之間間隙排出地表，具有升揚(yáng)置換作用。因此，高噴灌漿在含泥的砂層、砂卵石層中具有較好的可控性及可灌性。(3)高噴灌

13、漿系隱蔽工程，對施工參數(shù)必須嚴(yán)格控制才能保證施工質(zhì)量。其中，高噴管的提升速度、高壓水的壓力、水泥漿液的比重、回漿量等是高噴施工控制的關(guān)鍵。(4)在有大顆粒(粒徑 15020_mm)的卵石層中，通過開挖驗證水泥漿液可以很好地包圍粒徑較大的卵石，分析p 其原因主要是，高噴擺動角度較大(30deg;)，能有效破壞卵石左右側(cè)的充填物，另外其下部支撐物被先破壞并充滿水泥漿液，在進(jìn)展其中上部噴射時，卵石 受高壓射流沖擊失去支撐，松動掉入水泥漿液中，從而被水泥漿包圍凝結(jié)。(5)控制好高噴管的提升速度及充分利用回漿是節(jié)約水泥消耗量的關(guān)鍵，在砂層、粉土層、軟可塑狀粘土層中可以提升快些，為0.10.15 m/s，在礫石層、卵石層中，由于地層的浸透性強(qiáng)，高噴管的提升速度不能太快，一般為 0.060.1 m/s，在沒有回漿的地段要停頓提升直到有回漿出現(xiàn)。高噴過程中產(chǎn)生大量的回漿，其中含有較多的水泥成分，可以抽回攪漿機(jī)中參加適量的水泥后重新利用，這樣可以降低水泥的消耗量。(6)高噴機(jī)自重達(dá) 67 t，4 條腿支撐寬度約 4 m，使用鋼軌進(jìn)展挪動，故要求場地相對平整，寬度至少要有 4 m，以方便高噴機(jī)前后挪動。高噴機(jī)動力耗電較大，工地要有穩(wěn)定的 15020_kW 的三相電(否那么