西河西聯(lián)圩堤基防滲工程中高噴灌漿技術(shù)的應(yīng)用

王 明

(鄱陽(yáng)縣水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)室，江西 上饒 333100)

1 工程背景

西河聯(lián)圩坐落在鄱陽(yáng)縣油墩街鎮(zhèn)、銀寶湖鄉(xiāng)、鴉鵲湖鄉(xiāng)境內(nèi)，位于鄱陽(yáng)湖東岸，距油墩街鎮(zhèn)所在地約5km，距鄱陽(yáng)縣城約75km。圩區(qū)北臨西河、西臨西港支流。圩堤堤線總長(zhǎng)13.85km。西河聯(lián)圩由西河西圩和青林圩聯(lián)并組成，西河西圩樁號(hào)0+000-7+320段，長(zhǎng)7.32km；連接段樁號(hào)7+320-7+500，長(zhǎng)0.18km；青林圩樁號(hào)7+500-13+850段，長(zhǎng)6.35km。西河西圩樁號(hào)3+600-3+800段堤基土為第四系全新統(tǒng)沖積層，堤基地質(zhì)結(jié)構(gòu)類型主要為單層結(jié)構(gòu)雙層結(jié)構(gòu)Ⅱ2亞類，局部為雙層結(jié)構(gòu)Ⅱ1亞類。堤基可分為工程地質(zhì)條件較好(B)、工程地質(zhì)條件較差(C)等二種工程地質(zhì)類別。在運(yùn)行過(guò)程中該堤段堤基出現(xiàn)嚴(yán)重滲漏，為此，必須采取有效措施進(jìn)行其長(zhǎng)度200m堤身段防滲處理。

2 防滲方案設(shè)計(jì)

2.1 防滲技術(shù)的選用

西河西圩樁號(hào)3+600-3+800段堤基防滲原采用射水法造混凝土防滲墻的加固方案，但是施工前地質(zhì)勘探過(guò)程中先導(dǎo)孔勘察資料顯示，其堤基底部存在一層10.5m厚的礫砂層，圓礫石含量在70%及以上，最大粒徑12.3cm。射水法造孔混凝土防滲墻施工技術(shù)僅適用于粒徑10cm及以下的黏土、淤泥、粗砂土及卵石地層，在礫砂層中施工則會(huì)加大施工難度，降低施工進(jìn)度，無(wú)法在汛期前完成滲漏段防滲加固施工任務(wù)[1]。

高噴灌漿技術(shù)適用于各種地層，西河西圩樁號(hào)3+600-3+800段堤基防滲采用高噴灌漿防滲加固技術(shù)是可行的，但是造價(jià)較高。而成墻速度快、造價(jià)低的深層攪拌樁技術(shù)僅適用于黏土、粉質(zhì)黏土、砂土、淤泥及圓礫石直徑在5cm以下的砂礫地層，若用于西河西圩樁號(hào)3+600-3+800段堤基防滲，則處理深度無(wú)法達(dá)到堤基加固設(shè)計(jì)深度[2]。本工程主要采用以上兩種技術(shù)的結(jié)合，即深層攪拌樁+高噴灌漿防滲墻施工技術(shù)，以充分發(fā)揮兩種施工技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

2.2 防滲墻設(shè)計(jì)

西河西圩樁號(hào)3+600-3+800段堤基防滲墻主要設(shè)置在堤外坡腳位置，細(xì)砂層和黏土層則通過(guò)深層攪拌樁防滲處理，處理孔深0-13m；砂礫層則采用高壓擺噴灌漿處理，處理范圍13-25m，高壓擺噴灌漿孔設(shè)計(jì)孔距1.2m。兩者銜接段采用高壓旋噴灌漿技術(shù)處理，設(shè)計(jì)搭接長(zhǎng)度1.0m，銜接段孔深位12-13m。深層攪拌樁+高噴灌漿防滲墻平面布置圖詳見(jiàn)圖1，銜接段A-A剖面示意圖見(jiàn)圖2。

圖1 深層攪拌樁+高噴灌漿防滲墻示意圖(單位：mm)

圖2 深層攪拌樁+高噴灌漿防滲墻銜接段剖面圖(單位：mm)

西河西圩樁號(hào)3+600-3+800段堤基深層攪拌樁防滲墻設(shè)計(jì)成墻厚度≥18cm，墻體設(shè)計(jì)抗壓強(qiáng)度至少位1.0MPa，墻體滲透系數(shù)取值在1.0×10-6cm/s-9.0×10-6cm/s范圍內(nèi)，墻體滲透破壞比降≥150。高壓擺噴灌漿防滲墻伸入基巖以下長(zhǎng)度為0.5m，擺噴角度30°，墻體厚度在12cm及以上，抗壓強(qiáng)度≥5MPa，墻體滲透系數(shù)取值在1.0×10-6cm/s-9.0×10-6cm/s之間。

3 高噴灌漿施工

3.1 施工方法

常規(guī)高噴灌漿施工過(guò)程中造孔和噴漿環(huán)節(jié)分離，先鉆進(jìn)造孔后再通過(guò)噴漿臺(tái)車噴漿。而鉆噴一體化高噴灌漿施工時(shí)造孔和噴漿均由同臺(tái)設(shè)備完成，成墻速度有保證，且對(duì)于各種地層均普遍適用，該技術(shù)在常規(guī)高噴灌漿技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行了施工機(jī)具的創(chuàng)新與改進(jìn)，使鉆孔和高噴灌漿技術(shù)有機(jī)融合，水、氣、漿高壓噴射管路安裝在鉆桿內(nèi)并配備相應(yīng)的輸送提升設(shè)備，待鉆噴一體液壓步履式臺(tái)車移至設(shè)計(jì)孔位后通過(guò)噴射鉆頭鉆進(jìn)施工。鉆進(jìn)過(guò)程中高壓介質(zhì)由高壓漿泵輸送，噴射鉆孔周圍原始地層并切割成鉆孔后制成混合液體，待鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度后自下而上噴射灌漿。噴嘴應(yīng)以一定速度擺噴、定噴、旋噴并提升，保證漿液與土體顆粒混合凝固，以形成固結(jié)體。

考慮到西河西圩樁號(hào)3+600-3+800段堤基底部存在厚度較大的圓礫層，且圓礫含量高，粒徑大，高噴灌漿孔孔壁穩(wěn)定性差，若進(jìn)行常規(guī)高噴灌漿施工，則會(huì)面臨起鉆或噴射管下放時(shí)擾動(dòng)孔壁引發(fā)塌孔的可能，影響噴射管正常下放，不利于施工進(jìn)度和施工質(zhì)量控制[3]。若采用鉆噴一體化高噴灌漿施工技術(shù)，則鉆孔完成后無(wú)需起鉆，直接轉(zhuǎn)入噴漿施工，能有效避免常規(guī)高噴灌漿施工過(guò)程中可能存在的問(wèn)題。為此，西河西圩樁號(hào)3+600-3+800段堤基防滲加固高噴灌漿施工采用鉆噴一體化高噴灌漿施工方法。其施工工藝流程如圖3所示。

圖3 鉆噴一體化高噴灌漿施工工藝流程

3.2 鉆噴一體化高噴灌漿施工

本工程堤基防滲加固高噴灌漿使用PO32.5級(jí)水泥，進(jìn)場(chǎng)水泥原材料必須具備出廠質(zhì)量合格證書，且進(jìn)場(chǎng)前以300t同品種、同標(biāo)號(hào)水泥為取樣單位，取樣送檢，主要進(jìn)行材料性能安定性、強(qiáng)度及凝結(jié)時(shí)間細(xì)度等的復(fù)檢。

西河西圩樁號(hào)3+600-3+800段堤基鉆噴一體化高噴灌漿施工應(yīng)在上部深層攪拌防滲墻完成施工3d后開始，具體施工過(guò)程如下：按設(shè)計(jì)要求將孔距和孔位在軸線上標(biāo)出，并用木樁進(jìn)行標(biāo)記，標(biāo)出孔號(hào)和序號(hào)。移動(dòng)鉆噴一體液壓步履式臺(tái)車至待鉆孔位，鉆孔施工過(guò)程中由高壓漿泵和空壓機(jī)分別輸送高壓介質(zhì)和高壓氣體，高壓介質(zhì)噴射并切割孔位周圍地層后形成鉆孔，同時(shí)制成混合性液體，待鉆進(jìn)施工至設(shè)計(jì)深度后采用三管法自下而上高壓噴射灌漿。

待噴射管下放至設(shè)計(jì)深度后先原地靜噴漿液，并待孔口出現(xiàn)大量回漿時(shí)提升噴射管，并密切關(guān)注孔口是否存在冒漿和漏漿，若出現(xiàn)漏漿，則說(shuō)明地層內(nèi)可能存在較大空隙或漏水通道，必須及時(shí)采取充砂、摻加外加劑等有效措施，保證防滲墻施工及墻體結(jié)構(gòu)的連續(xù)性。結(jié)束噴射灌漿后將噴射管提出，并在孔內(nèi)持續(xù)注入按設(shè)計(jì)要求制備的水泥漿液，直至孔口漿液面不再下沉。孔口返出的水泥漿液，必須經(jīng)由沉淀池過(guò)濾、回收后用于制漿。高噴灌漿施工質(zhì)量控制要求具體見(jiàn)表1。

表1 高噴灌漿施工質(zhì)量控制要求

4 結(jié) 論

綜上所述，西河西圩滲漏段防滲加固所采用的深層攪拌樁+高噴灌漿防滲墻施工技術(shù)既具有高噴灌漿技術(shù)對(duì)于各種地層廣泛的適用性，又具有深層攪拌樁技術(shù)成墻速度快、造價(jià)低的技術(shù)優(yōu)勢(shì)；所采用的鉆噴一體化高噴灌漿施工方法能大大減少起鉆及噴射管下放施工工序，所使用鉆桿直徑更大、剛度更高，且鉆噴一體液壓步履式臺(tái)車自重遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于普通地質(zhì)鉆機(jī)，能保證鉆孔垂直度和施工質(zhì)量，對(duì)于大粒徑地層更為適用。深層攪拌樁+高噴灌漿防滲墻施工技術(shù)以及鉆噴一體化高噴灌漿施工方法在西河西圩樁號(hào)3+600-3+800段堤基防滲加固中應(yīng)用后，防滲效果十分顯著。