漢班托塔港一期工程南圍堰墻下帷幕灌漿施工

劉太維+周勇+王天祥

摘 要：斯里蘭卡漢班托塔港一期工程南圍堰地質(zhì)條件復(fù)雜，巖石主要以片麻巖為主，巖體強(qiáng)度低且裂隙非常發(fā)育，施工中利用靈活的鉆灌施工工藝、合理的施工參數(shù)、高效的成孔機(jī)具、先進(jìn)的灌漿監(jiān)控設(shè)備及良好的漿液指標(biāo)等在施工質(zhì)量和施工進(jìn)度上獲得了雙贏。本文主要介紹施工中主要的施工方法和具有創(chuàng)新性的技術(shù)特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：圍堰 干施工 帷幕灌漿 孔口封閉 水泥漿液

1.工程概況

斯里蘭卡漢班托塔港發(fā)展項目一期工程主要包括了3個10萬噸級泊位（2個通用泊位及配套設(shè)施和1個油碼頭）、1個工作船泊位、進(jìn)港航道、港池掉頭區(qū)、防波堤、護(hù)岸、道路和堆場、房建、附屬設(shè)施等。

圍堰止水工程圍堤總長約4212m，環(huán)繞在基坑周圍，圍堤結(jié)構(gòu)采用砂土堤作為擋水結(jié)構(gòu)，堰體覆蓋層部分防滲結(jié)構(gòu)采用塑性混凝土防滲墻。碼頭結(jié)構(gòu)在圍堰圍閉的基坑內(nèi)進(jìn)行干施工。考慮到南圍堰南鄰印度洋，圍堰內(nèi)外水頭差高達(dá)20m，所以南圍堰的止水措施尤為關(guān)鍵（如圖1）。

南圍堰40cm厚塑性混凝土防滲墻墻下基巖風(fēng)化強(qiáng)烈，裂隙發(fā)育。墻下基巖部分采用墻下帷幕灌漿的防滲形式進(jìn)行處理，在防滲墻墻體上游側(cè)布置灌漿孔，灌漿的施工軸線長度大約為537m，距墻體軸線1.25m。

2.工程地質(zhì)

本區(qū)域基巖主要為沉積的花崗片麻巖，變晶斑狀結(jié)構(gòu)，呈片麻剪切狀構(gòu)造。強(qiáng)風(fēng)化特性為堅硬土狀，風(fēng)化強(qiáng)烈；中風(fēng)化巖石多見石英巖脈，強(qiáng)度較高。中、強(qiáng)風(fēng)化巖石層狀裂隙發(fā)育，漏失量較大。滲透系數(shù)達(dá)到10-3cm/s。

采用不同方法分別對南圍堰滲流量進(jìn)行計算，流量在滲流量：1.29m3/d.m～42.14 m3/d.m之間，南圍堰長度537米，按此預(yù)計南圍堰的滲水量每天約1600m3～5000m3。

3.工程施工

3.1總體方案

本帷幕灌漿型式為單排帷幕布置，孔間距為1.5m。施工采用墻下基巖微風(fēng)化巖面以上部分帷幕灌漿的總體方案。覆蓋層內(nèi)鉆孔采用76mm金剛鉆鉆進(jìn)，墻下基巖部分采用風(fēng)動潛孔錘進(jìn)行施工；灌漿采取全孔段純壓式的施工工藝，漿液選用3個比級的水泥漿液。

3.2施工順序

本著“圍、擠、密”的灌漿施工原則，按照“分序施工，逐序加密”順序安排施工。施工中分為三序孔進(jìn)行，先施工Ⅰ序孔，再施工Ⅱ序孔，最后進(jìn)行Ⅲ序孔的施工。先導(dǎo)孔在Ⅰ序孔中布置，每24m選定1個先導(dǎo)孔，優(yōu)先安排取芯鉆進(jìn)施工。

灌漿孔的編號本著便于識別，方便施工的原則劃分，如1號孔編號為C-1-I，C表示帷幕灌漿；1表示序號；I表示孔序，其他灌漿孔均以此方法進(jìn)行編排。

在孔號的編排中，其中3n+1（n為自然數(shù)）為Ⅰ序孔；2n（n為正整數(shù)）為Ⅲ序孔；3n-1（為n為正整數(shù)）為Ⅱ序孔；先導(dǎo)孔編號為16n+1（n為自然數(shù)）。

3.3鉆孔施工

3.3.1鉆孔孔徑及深度

灌漿基本孔的孔徑為Φ60mm；先導(dǎo)孔及檢查孔孔徑為Φ76mm。

灌漿孔終孔深度的標(biāo)準(zhǔn)為進(jìn)入微風(fēng)化巖面下0.5米，各灌漿孔的設(shè)計終孔深度值根據(jù)先導(dǎo)孔確定的微風(fēng)化巖面深度加0.5米進(jìn)行“相似三角形內(nèi)插法”計算求得。

3.3.2鉆孔方法

覆蓋層鉆孔采用XY-2型地質(zhì)鉆機(jī)76mm金剛石清水鉆進(jìn)，墻下基巖部分采用地質(zhì)鉆機(jī)聯(lián)合中風(fēng)壓空壓機(jī)進(jìn)行風(fēng)動潛孔錘鉆進(jìn)，潛孔錘巖石鉆孔功效高，相對于以往常規(guī)的鉆進(jìn)工藝能很大程度上加快施工的進(jìn)度。孔位的測設(shè)布置中用紅色油漆在導(dǎo)墻頂面標(biāo)出每個灌漿孔的準(zhǔn)確位置，鉆孔中孔位偏差不得大于10cm。開鉆前將鉆機(jī)用水平尺找平墊穩(wěn)，施工時盡量通過合理控制鉆進(jìn)參數(shù)，使用長鉆具等措施保證孔斜率，以防止鉆孔時偏移。為防止施工過程中在孔口回填土部分發(fā)生坍塌，施工中在孔口部位下入鋼制孔口管，以確保整個施工過程中孔口的穩(wěn)定。

3.3.3取芯孔施工

先導(dǎo)孔和檢查孔鉆孔施工采用76mm孔徑取芯鉆進(jìn)，施工中采取“小壓力、低轉(zhuǎn)速、小流量、短回次”的合理鉆進(jìn)參數(shù)進(jìn)行控制，以盡量保證巖芯采取率和完整率。

3.3.4巖芯整理

先導(dǎo)孔和檢查孔取出巖芯后應(yīng)按順序擺放，及時對巖芯進(jìn)行整理，統(tǒng)一編號，填牌裝箱，防止散失和混裝，做到標(biāo)識明確，保管完好，同時由有經(jīng)驗的地質(zhì)工程師進(jìn)行巖芯描述，填寫鉆孔技術(shù)日志，描繪巖芯柱狀圖及評定巖石等級。

3.3.5鉆孔沖洗和裂隙沖洗

孔段鉆孔結(jié)束后，加大鉆孔沖洗水的流量，同時上下提動鉆桿，直至回水澄清方可，保證孔底淤積厚度不大于20cm。在灌漿前結(jié)合壓水試驗全孔進(jìn)行一次裂隙沖洗。

3.3.6壓水試驗

先導(dǎo)孔及檢查孔施工均采用“單點(diǎn)法”壓水試驗。壓水壓力值為該段灌漿壓力值的80%，且不大于1.0Mpa；在設(shè)定壓力下每5分鐘對壓入流量進(jìn)行測量，連續(xù)四次流量讀數(shù)中當(dāng)最大值和最小值的差值小于0.1倍的最終值時，或最大值與最小值的差值小于1L/min時，本階段試驗即可結(jié)束，取最終值作為計算值。其成果以透水率表示（Lu），公式為：q=Q/PL。

式中：q為透水率，Lu；Q為流量值，L/min；P為對應(yīng)的壓水壓力值，MPa；L為段次長度，m。其他常規(guī)灌漿孔在灌漿前進(jìn)行簡易壓水，簡易壓水壓力與單點(diǎn)法壓水壓力值相同，流量標(biāo)準(zhǔn)為：在該段規(guī)定的壓力下，壓水持續(xù)20min，每5min測讀一次流量值，取最后的流量值作為其計算流量，透水率的計算公式與“單點(diǎn)法”相同。

3.4灌漿施工

3.4.1施工方法endprint

灌漿原采用自下而上分段卡塞純壓式的施工工藝，但因巖體橫、縱向裂隙非常發(fā)育，液壓塞在施工中卡不住塞或卡住塞后繞塞泛漿，導(dǎo)致施工中不可操作，不具備施工的可行性。后根據(jù)實(shí)際的地質(zhì)條件和工藝的特點(diǎn)，將灌漿調(diào)整為全孔段純壓式的灌漿工藝，在孔口鑲鑄的鋼管上焊制孔口封閉器，灌漿壓力為1MPa。

3.4.2灌漿漿液

本試驗段采用的漿液水灰比（質(zhì)量比）為3：1、1：1、0.5：1三個比級，開灌水灰比采用3：1，灌漿中遵循由稀到濃的原則逐級變化。水泥：采用42.5級普通硅酸鹽水泥，細(xì)度要求為通過80u m方孔篩的篩余量小于5%，且要求有較高的早期強(qiáng)度和較短的初凝、終凝時間。

水泥漿液采用高速攪拌機(jī)攪拌，純水泥漿液的攪拌時間應(yīng)大于30秒，但發(fā)現(xiàn)攪拌不勻時適當(dāng)延長攪拌時間。在攪拌機(jī)和儲漿桶之間的管道設(shè)置篩網(wǎng)過濾水泥漿。漿液攪拌結(jié)束后，直接送入灌漿泵儲漿桶內(nèi)，供灌漿施工使用。水泥漿儲存時間不宜大于4小時。集中制漿站采用高速攪拌機(jī)拌制水灰比為0.5：1級濃漿，通過輸漿泵、輸漿管經(jīng)中轉(zhuǎn)站將漿液輸送至灌漿工作面，施工機(jī)組根據(jù)所施工中需要的漿液比級自行調(diào)配。配置150L不同水灰比的漿液需加入的原漿量（水灰比0.5：1）和水量見表1。

3.4.3灌漿壓力控制

基巖灌漿壓力通常在帷幕孔頂段取（1.0～1.5）倍壩前靜水頭，在孔底段取（2.0 ～3.0）倍壩前靜水頭。考慮到壩前水頭2 0 m（約0.2Mpa），覆蓋層灌漿壓力初步擬定為0.2Mpa～0.3Mpa（可根據(jù)注灰量情況調(diào)整），基巖帷幕灌漿壓力不大于1.0Mpa，施工過程中根據(jù)注漿量情況進(jìn)行調(diào)整。流量小的段次應(yīng)盡快升至設(shè)計壓力，流量大的孔段應(yīng)分段逐漸升壓進(jìn)行灌漿。

3.4.4灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)

在該段次灌漿規(guī)定的壓力條件下，當(dāng)注入率不大于1L/min時，繼續(xù)灌注30min，灌漿即可結(jié)束。

3.4.5封孔

孔口部分使用水泥砂漿填滿、抹平或直接用0.5：1水泥濃漿補(bǔ)填至孔口。

3.4.6灌漿過程控制

本工程灌漿作業(yè)采用GJ3000智能型灌漿數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)進(jìn)行灌漿數(shù)據(jù)的采集處理和漿液的計量工作，所有灌漿記錄的數(shù)據(jù)均由計算機(jī)采集、記錄、計算、儲存和打印。灌漿過程中對壓力、流量參數(shù)進(jìn)行全程監(jiān)控，便于對灌漿過程的細(xì)化控制，同時灌漿數(shù)據(jù)準(zhǔn)確客觀。

3.4.7特殊情況處理

（1）灌漿過程中，發(fā)現(xiàn)冒漿、漏漿，應(yīng)根據(jù)具體情況采用鑲縫、表面封堵、濃漿、低壓、限流、限量、間歇灌漿等方法進(jìn)行處理。

（2）當(dāng)灌漿段注入量大而難以結(jié)束時，可采用濃漿、低壓、限流、間歇灌漿、限量、待凝等措施靈活運(yùn)用處理。

4.質(zhì)量檢查

帷幕灌漿壓水試驗合格標(biāo)準(zhǔn)：各段合格率應(yīng)為90%以上；不合格段的透水率不超過設(shè)計規(guī)定值的140%，且不集中，則灌漿質(zhì)量認(rèn)為合格。（要求滲透率小于5呂榮。1呂榮為10個大氣壓下每分種內(nèi)每米長度上1升的吸水量。）

5.結(jié)論

漢班托塔港南圍堰地質(zhì)條件復(fù)雜，巖體裂隙發(fā)育，施工中靈活的鉆灌施工工藝、合理的施工參數(shù)、高效的成孔機(jī)具、先進(jìn)的灌漿監(jiān)控設(shè)備，良好的漿液指標(biāo)等諸多方面都是在今后的施工中值得學(xué)習(xí)和借鑒的。

（1）針對地層中片麻巖強(qiáng)度低，且裂隙非常發(fā)育的實(shí)際特點(diǎn)，通過試驗段的施工及時將灌漿工藝調(diào)整為全孔段純壓式灌漿，從而進(jìn)一步優(yōu)化和確定適合于本工程實(shí)際特點(diǎn)的施工方法和施工參數(shù)。灌漿后檢測滲透系數(shù)為10-5cm/s等級，為后續(xù)主體工程的順利完成提供有利的施工和質(zhì)量保障。

（2）在復(fù)雜的地質(zhì)條件下，孔口封閉全孔段純壓式灌漿相對于其他的灌漿工藝更為安全可靠，特殊情況下處理的手段更為多樣和靈活，事故發(fā)生率低，更易于滿足工程質(zhì)量和施工的要求。

（3）風(fēng)動潛孔錘在基巖的鉆孔方面發(fā)揮了很好的功效，其不同等級巖石良好的適應(yīng)性和成孔的高效率值得在今后的施工中加以推廣和使用。

（4）施工中應(yīng)根據(jù)巖石裂隙的開度和發(fā)育情況，選擇了3個合適的漿液水灰比，在保證漿液可灌性的同時，應(yīng)盡量使用較少的漿液比級，避免灌漿過程中漿液的頻繁變換，以增強(qiáng)施工的可操作性和實(shí)效性。endprint