淺談高壓旋噴灌漿防滲墻在工程中的運(yùn)用

鄧俊鋒

(南昌洪昌建設(shè)工程監(jiān)理有限公司，江西 南昌 330009)

淺談高壓旋噴灌漿防滲墻在工程中的運(yùn)用

鄧俊鋒

(南昌洪昌建設(shè)工程監(jiān)理有限公司，江西 南昌 330009)

近年來(lái)建筑施工技術(shù)不斷創(chuàng)新與改進(jìn)，高壓旋噴灌漿防滲墻技術(shù)被應(yīng)用到堤壩建設(shè)中，并取得了較好的應(yīng)用效果。高壓旋噴灌漿防滲墻技術(shù)的應(yīng)用能夠有效實(shí)現(xiàn)加固、防滲的目的，提高堤壩的建設(shè)質(zhì)量、安全性以及使用壽命。本文對(duì)高壓旋噴灌漿防滲墻技術(shù)的加固機(jī)理、分類、適用范圍、工藝,以及程序展開(kāi)探究與討論。

高壓旋噴灌漿防滲墻；工程；運(yùn)用

高壓旋噴灌漿防滲墻技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)明顯，包括施工噪音低、耐久性強(qiáng)、可灌性強(qiáng)、可靠性高、施工簡(jiǎn)便、無(wú)污染等，因而具有較高的推廣價(jià)值與應(yīng)用價(jià)值;對(duì)高壓旋噴灌漿防滲墻技術(shù)在工程建設(shè)中的使用情況展開(kāi)探討有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文以南昌市沿江中、南大道工程涉贛東大堤加固工程為例，對(duì)高壓旋噴灌漿防滲墻技術(shù)展開(kāi)討論。

1 高壓旋噴灌漿防滲墻技術(shù)的加固機(jī)理

高壓旋噴灌漿防滲墻技術(shù)的機(jī)理從五個(gè)作用的角度來(lái)分析[1-2]。

(1)混合攪拌作用的機(jī)理。鉆桿在向上提升以及旋轉(zhuǎn)時(shí)，會(huì)有一定的孔隙出現(xiàn)在射流后方位置，此時(shí)在噴射壓力的帶動(dòng)下，土粒會(huì)向著阻力相對(duì)較強(qiáng)的一側(cè)移動(dòng)，即與噴嘴一定方向呈相反的狀態(tài)，此時(shí)當(dāng)土粒混合攪拌到漿液當(dāng)中后，就會(huì)膠結(jié)硬化成為固結(jié)體。

(2)置換作用機(jī)理。以三重管高壓旋噴灌漿技術(shù)為例，該噴漿法也可以稱為置換法。在噴射的過(guò)程中，會(huì)有空氣被壓縮到噴嘴內(nèi)，此時(shí)部分土粒就會(huì)被切割下來(lái)并從灌漿孔排出，漿液繼而補(bǔ)充到缺失的地方。

(3)土體破壞作用機(jī)理。從噴嘴射出的漿液的壓力會(huì)對(duì)土地造成脈沖沖擊，進(jìn)而導(dǎo)致土體結(jié)構(gòu)中有空洞出現(xiàn)。

(4)壓密作用機(jī)理。高壓噴射流的壓力除了會(huì)將土體切碎外，其剩余壓力還會(huì)起到壓密作用，再次作用下，邊緣體部分的抗壓強(qiáng)度會(huì)明顯提升。

(5)充填、滲透固結(jié)作用機(jī)理。高壓漿液會(huì)將土體中的空隙填充滿，實(shí)現(xiàn)析水固結(jié)的效果，同時(shí)漿液還會(huì)深入到沙層中最終形成固結(jié)體。

2 高壓旋噴灌漿防滲墻技術(shù)的分類以及適用范圍

2.1 分類

根據(jù)管路的差異，可以將高壓旋噴灌漿防滲墻技術(shù)分為三種：第一種為單管法，即高壓漿液從單根管路噴射到土體中，繼而對(duì)土體予以沖切，利用單管法施工，成樁的直徑在30～80 cm之間；第二種為二重管法，二重管為同軸雙通道，可以實(shí)現(xiàn)壓縮空氣以及噴射水泥漿的雙重作用，漿液能夠形成噴射流，并被空氣流圍裹，其成樁直徑約為100 cm；第三種為三重管法，同時(shí)實(shí)現(xiàn)壓縮空氣、噴射高壓水流以及水泥漿注入的目的，在高壓水流的幫助下，土粒能夠與氣流、水流一起從地面排出，而水泥漿則可以將空隙填補(bǔ)完全，其成樁直徑在100～120 cm之間[3]。

2.2 適用范圍

應(yīng)用高壓旋噴灌漿防滲墻技術(shù)能夠使地基的抗剪強(qiáng)度得到明顯的提升，并對(duì)土體自身的變形性質(zhì)予以改善，且不會(huì)造成嚴(yán)重的沉降與破壞。在高壓旋噴灌漿防滲墻技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中，可以使用直徑較小的鉆孔進(jìn)行旋噴，此時(shí)固結(jié)體的直徑可以超過(guò)空隙的八到十倍[4]。為了滿足實(shí)際需求，施工人員可以通過(guò)對(duì)噴射壓力、提升速度、旋噴速度等方面的調(diào)整，使泥漿形成不同的形狀體，即制成連續(xù)墻、斜樁或垂直樁，保證強(qiáng)度可靠。

以南昌市沿江中、南大道工程涉贛東大堤加固工程為例，該工程采用常態(tài)混凝土防滲墻，墻體厚度不小于300 mm，墻體抗壓強(qiáng)度R28≥10 MPa，設(shè)計(jì)要求滲透系數(shù)K≤1×10-6cm/s。初設(shè)樁號(hào)128+500～131+715、133+400～135+375、135+405～135+600、136+000～137+000段采用液壓抓斗施工成槽，水下混凝土灌注成墻(改為高壓旋噴灌漿防滲墻實(shí)施樁號(hào)位置為：128+695～128+795.8、133+080.8～133+087.3、133+145.8～133+158.8、133+230.3～133+236.8、133+542.3～133+555.3、133+600.8～133+607.3、133+626.8～133+633.3、134+309.7～134+545.2、134+629.7～134+642.7、135+130.2～135+187.2、135+369.2～135+386.4)，具體強(qiáng)度情況如表1所示。總體來(lái)說(shuō)，高壓旋噴灌漿防滲墻的適用范圍相對(duì)較廣，對(duì)已有的建筑，如堤壩等進(jìn)行加固處理，不會(huì)對(duì)周圍土地造成影響，振動(dòng)小、噪音低。所有軟弱土層均可以應(yīng)用該技術(shù)進(jìn)行施工處理，施工范圍可得到有效控制。另外，設(shè)備體積小、緊湊性較強(qiáng)、占地少，因而即使在較為狹長(zhǎng)的場(chǎng)地也可以應(yīng)用高壓旋噴灌漿防滲墻技術(shù)進(jìn)行防滲墻施工。

表1 墻體芯樣抗壓強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

備注：根據(jù)《水利水電工程混凝土防滲墻施工規(guī)范》(DL/T 5199—2004)附錄A黏土混凝土和塑性混凝土配制和勻質(zhì)性評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)強(qiáng)度3～5 MPa，Cv<0.25,混凝土試塊達(dá)優(yōu)秀質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

3 高壓旋噴灌漿防滲墻技術(shù)的施工工藝與程序

3.1 施工前準(zhǔn)備

施工以前需做好設(shè)備與材料準(zhǔn)備，首先需要引進(jìn)漿液攪拌機(jī)、鉆機(jī)、高壓泵等設(shè)備，以及相關(guān)的閥門、管材、接頭安全設(shè)施、材料存儲(chǔ)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等，所有設(shè)備的質(zhì)量均需滿足實(shí)際施工需求，不合格的設(shè)備堅(jiān)決不允許入場(chǎng)。施工材料則包括水泥漿等，通常純水泥漿的水灰比應(yīng)當(dāng)保持在1∶1～1.5∶1的范圍內(nèi)。南昌市沿江中、南大道工程涉贛東大堤加固工程選用環(huán)保型泥漿，泥漿攪拌嚴(yán)格按照操作規(guī)程和配合比要求進(jìn)行，新拌制的泥漿應(yīng)在槽中存放24 h以上，并不斷地用泵攪拌，使膨脹土充分水化后方可使用，因而工程質(zhì)量相對(duì)較高[5]。

3.2 施工工藝與程序

高壓旋噴灌漿防滲墻技術(shù)工藝流程包括九個(gè)步驟：第一是測(cè)量放線，先平整施工場(chǎng)地，并將排漿溝挖好，施工人員需根據(jù)設(shè)計(jì)需求進(jìn)行測(cè)量放線，確定孔位，保證誤差在5 cm之內(nèi)，同時(shí)要對(duì)地面高程予以測(cè)量，保證得到監(jiān)理單位、甲方、設(shè)計(jì)者等方面的全面認(rèn)可；第二是鉆機(jī)就位，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需求引進(jìn)高質(zhì)量的鉆機(jī)設(shè)備；第三是選孔，利用鉆進(jìn)進(jìn)行鉆孔處理，并進(jìn)行泥漿護(hù)壁處理，在選孔、鉆孔以前要對(duì)鉆機(jī)予以固定，保證其水平；第四是下噴射管，鉆孔結(jié)束后，需將高噴臺(tái)車移動(dòng)到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行試噴，依次對(duì)壓力進(jìn)行調(diào)整，可將氣嘴與水嘴用膠布包扎起來(lái)，避免出現(xiàn)堵塞等不良情況[6]；第五是制漿，根據(jù)需求按照比例制作漿液，保證水灰比符合實(shí)際需求；第六是噴射注漿，噴射管達(dá)到土體適宜深度后，將泥漿、水流、空氣等送入；第七是提升旋轉(zhuǎn)，注漿噴射結(jié)束后進(jìn)行提升、旋轉(zhuǎn)處理，直到將噴射管提出；第八是成柱，即形成防滲墻的過(guò)程；第九是回灌，灌漿后，水泥漿會(huì)回灌，最后漿液面不發(fā)生下沉即可停止。

3.3 施工后檢查

為了保證防滲處理的效果，應(yīng)當(dāng)在施工后展開(kāi)必要的質(zhì)量檢查，首先要進(jìn)行開(kāi)挖檢驗(yàn)，對(duì)固結(jié)體的質(zhì)量、形狀以及垂直度進(jìn)行檢驗(yàn)；其次要進(jìn)行鉆孔檢查，取巖芯，檢查力學(xué)性能，并進(jìn)行抽水或壓水試驗(yàn)，考察墻體抗?jié)B情況；再次為貫入試驗(yàn)，檢驗(yàn)固結(jié)體中間部位質(zhì)量；然后進(jìn)行荷載試驗(yàn)，分析受力情況；最后需要進(jìn)行圍井試驗(yàn)，觀測(cè)井的防滲效果。

南昌市沿江中、南大道工程涉贛東大堤加固工程應(yīng)用高壓旋噴灌漿防滲墻技術(shù)后對(duì)其予以檢測(cè)，結(jié)果如表2所示。

表2 墻體芯樣抗?jié)B檢測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

4 結(jié) 語(yǔ)

高壓旋噴灌漿防滲墻技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯，應(yīng)用效果顯著，能夠有效提升建筑強(qiáng)度，保證堤壩具有較強(qiáng)的堅(jiān)固性，最終實(shí)現(xiàn)較好的防滲效果。在實(shí)際的堤壩等重要的工程建設(shè)中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)情況選擇適宜的高壓旋噴灌漿防滲墻技術(shù)展開(kāi)施工建設(shè)。高壓旋噴灌漿防滲墻技術(shù)值得推廣應(yīng)用。

[1] 陳有明.高壓旋噴灌漿在某水庫(kù)壩體防滲施工中的應(yīng)用[J].中華民居,2017(8)：234-235.

[2] 倪志剛,馬坤,徐利. 高壓旋噴灌漿技術(shù)在水庫(kù)防滲加固中的應(yīng)用[J]. 中國(guó)水運(yùn)(下半月),2016(12):217-218，221.

[3] 盧達(dá)銀.淺談高壓旋噴灌漿在小型水庫(kù)除險(xiǎn)加固中的應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古水利,2013(10)：110-111.

[4] 付邦水.淺析高壓擺噴灌漿技術(shù)在歙縣連川水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程中的應(yīng)用[J]. 科技傳播,2010(19):164-165.

[5] 袁龍.淺談高壓旋噴灌漿在低水頭大壩中的應(yīng)用[J]. 水力發(fā)電,2014(6)：59-61，64.

[6] 張愛(ài)疆.淺談高壓旋噴灌漿樁(墻)施工技術(shù)[J]. 新疆有色金屬,2011 (2):78-80.

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2096-0506(2017)09-0074-03

鄧俊鋒(1976-)，男，江西南昌人，工程師，主要從事水利工程施工工作。E-mail:1174378850@qq.com。