□周雪梅□包芬芬（黃河勘測規(guī)劃設(shè)計有限公司）

RJP工法在粘土心墻壩基礎(chǔ)防滲的創(chuàng)新應(yīng)用

□周雪梅□包芬芬（黃河勘測規(guī)劃設(shè)計有限公司）

吉布洛上游調(diào)蓄水庫首部樞紐由碾壓混凝土重力壩段和心墻堆石壩段組成，粘土心墻壩壩基覆蓋層含有花崗巖全風(fēng)化土層，土體比較密實，導(dǎo)致高壓旋噴灌漿技術(shù)RJP工法切削能力受限。在施工中，創(chuàng)新地將高壓噴管增加一對高壓噴嘴，增大高壓水流和對土體的切削能力，實現(xiàn)加大防滲墻的直徑和強度。高壓旋噴灌漿技術(shù)RJP工法在花崗巖全風(fēng)化地層中有了全新的應(yīng)用，可為同類基礎(chǔ)防滲設(shè)計提供借鑒。

高壓旋噴灌漿技術(shù)RJP工法；花崗巖全風(fēng)化地層；粘土心墻壩

0 引言

吉布洛上游調(diào)蓄水庫位于赤道幾內(nèi)亞共和國境內(nèi)的WELE河上，距離入?？诖笪餮蠹s173km。該工程設(shè)計為中壩有壓引水式電站，由首部樞紐、發(fā)電系統(tǒng)等組成。首部樞紐由碾壓混凝土重力壩段和心墻堆石壩段組成，最大壩高46m，壩軸線長574m。其中碾壓混凝土重力壩段位于河床部位，心墻堆石壩段布置在重力壩兩側(cè)。水庫總庫容12.72億m3，工程規(guī)模為大（1）型，工程等別為Ⅰ等。

粘土心墻壩壩基覆蓋層主要為第四系坡殘積物（Q4dl+el），一般表層0.50m富含植物根系，主要為粘土、砂質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土及壤土，厚0.80～23.40m。由于花崗巖坡殘積成因，土質(zhì)不均，一般底部可見中夾有未完全風(fēng)化的礦物顆粒，顆粒具棱角，粒徑大小約0.20～2mm，其含量隨深度的增加而增加。

粘土心墻壩壩基在兩岸坡殘積層內(nèi)，根據(jù)鉆孔注水試驗資料，坡殘積層滲透系數(shù)平均5.20×10-4cm/s，屬中等透水。因此，必須進(jìn)行防滲處理。如采用挖除上部土層至設(shè)計深度澆筑混凝土等措施，在建筑材料均靠進(jìn)口的非洲國家，此方案經(jīng)濟(jì)代價較高。而采用傳統(tǒng)的高壓旋噴灌漿技術(shù)，難以在較密實的風(fēng)化殘積土中形成有效的防滲體。為了滿足防滲要求引入了高壓旋噴灌漿的RJP工法，在粘土心墻以下設(shè)置旋噴墻進(jìn)行防滲處理，旋噴墻厚度按0.80m控制，向下伸入基巖1m。

1 高壓噴射灌漿技術(shù)基本原理、方法

1.1 基本原理

高壓噴射灌漿技術(shù)土質(zhì)條件適用范圍較廣，主要適用于處理淤泥、淤泥質(zhì)土、黏性土、粉土、黃土、砂土、人工填土和碎石土等地基，工程適用范圍較廣。加固土體的基本性質(zhì)有：固結(jié)體直徑可調(diào)整、固結(jié)體形狀可不同、重量輕、滲透系數(shù)小、固結(jié)體強度高、具有較好的耐久性。

噴射灌漿法加固地基通常分為兩個階段。第一階段為成孔階段，即采用普通的鉆機(jī)預(yù)成孔或者驅(qū)動密封良好的噴射管和帶有一個或兩個橫向噴嘴的特制噴射頭進(jìn)行成孔；第二階段為噴射加固階段，即用高壓水泥漿（或其他硬化劑）通過噴射管由橫向噴嘴向土中噴射，與此同時，鉆桿一邊旋轉(zhuǎn)，一邊向上提升。由于高壓細(xì)噴射流有強大切削能力，因此噴射的水泥漿一邊切削四周土體，一邊與之?dāng)嚢杌旌?，形成圓柱狀的水泥與土的混合加固體。

噴射灌漿法的加固半徑Ra和許多因素有關(guān)，其中包括噴射壓力P、提升速度S、現(xiàn)場土的剪切強度τ、噴嘴直徑d和漿液稠度B等。加固范圍與噴射壓力P、噴嘴直徑d成正比，而與提升速度S，土的剪切強度τ和漿液稠度B成反比。

1.2 RJP工法特性

目前，高壓噴射灌漿分為單管法、二管法、三管法和多管法，赤幾上調(diào)水庫兩岸壩基采用三管法。三管法是使用分布輸送水、氣、漿三種介質(zhì)的三管，在壓力達(dá)到20～50MPa左右的高壓或超高壓水噴射流的周圍環(huán)繞0.70～0.80MPa的圓管狀氣流，利用水氣同軸射流沖切土體，另由泥漿注入壓力為0.20～0.70MPa、漿量為80～100L/min的稠漿充填，當(dāng)采用不同的噴射方式，可形成各種要求形狀的凝結(jié)體。RJP工法全稱RodinJetPile工法，它仍使用三重管，分別輸送水、氣、漿，與原三重管工法不同的地方是，不僅水壓為20～50MPa的高壓，而且水泥漿液也同樣采用高壓（20～40MPa）噴射，并在其外圍環(huán)繞約1MPa的空氣流；能進(jìn)行第二次沖擊切削土體，對巖土體的切削能力和噴射距離均增大，RJP工法固結(jié)體直徑大于三重管工法，其對地基巖土體的適應(yīng)性更廣。

2 RJP工法的創(chuàng)新運用

2.1 RJP工法的創(chuàng)新研究

在兩岸粘土心墻壩旋噴墻施工過程中，因為基礎(chǔ)含有花崗巖全風(fēng)化殘積土，土體比較密實，導(dǎo)致切削能力受限，旋噴灌漿成樁直徑及強度不達(dá)標(biāo)。要獲得較大的防滲加固體，一般需要加大泵壓，但限于國內(nèi)機(jī)械水平，常用的噴射水壓力為20～40MPa。最后采用通過現(xiàn)場加工，將高壓噴管增加一對高壓噴嘴，來加大噴嘴的面積，在維持壓力不變的情況下增強對土體的切削能力，從而實現(xiàn)加大防滲墻的直徑和強度。高壓旋噴灌漿技術(shù)RJP工法也首次得以在花崗巖全風(fēng)化地層中得到推廣應(yīng)用。

該工法的示意圖及現(xiàn)場測試見圖1、圖2。

圖1 RJP工法示意圖

圖2 噴管噴嘴測試圖

2.2 試驗結(jié)果

防滲墻施工前，進(jìn)行了高壓旋噴灌漿試驗，以確定施工工藝的可行性和施工參數(shù)。試驗后，通過開挖查看旋噴樁、取樣檢測，表明RJP工法在本工程中的加固效果較傳統(tǒng)的三管法更優(yōu)。兩種工法試驗旋噴樁徑和搭接效果對比見圖3、圖4。

圖3 普通三管法高壓旋噴效果圖

圖4 RJP工法高壓旋噴試驗效果圖

2.3 壩基防滲處理方案

壩基高壓旋噴灌漿部位主要為粘土心墻壩段，布置范圍為整個左岸粘土心墻壩段，起止樁號為0-15～0+207.38，以及部分右岸粘土心墻壩段，起止樁號為0+383.38～0+438.30。旋噴灌漿孔數(shù)量共計278孔，其中左岸粘土心墻壩段布置有210孔，右岸粘土心墻壩段布置有68個孔。旋噴墻厚度按0.80m控制，深入基巖1m。

2.4 防滲處理效果評價

高壓旋噴防滲墻的加固土體膠結(jié)質(zhì)量和防滲性能根據(jù)鉆孔取芯和試驗進(jìn)行檢查，按10%比例抽樣，鉆孔檢查宜在高噴灌漿結(jié)束28d后進(jìn)行。檢查孔孔位布置在防滲墻中心軸線上，鉆孔、取芯和進(jìn)行靜水頭壓水試驗。每10孔布置1個檢查孔做壓水試驗。

在抽檢的高壓旋噴孔中，通過各項檢驗試驗，滲透系數(shù)均能滿足要求，抗壓強度95%以上能滿足要求，對局部不滿足要求的試驗芯樣分析發(fā)現(xiàn)，是由于局部地層中花崗巖風(fēng)化程度不一，出現(xiàn)未完全風(fēng)化的小塊，試樣加載時，在風(fēng)化塊體周圍出現(xiàn)應(yīng)力集中，導(dǎo)致試樣發(fā)生變形破壞較快。因此，在抗壓強度不合格率較高的旋噴孔中，再進(jìn)行一次復(fù)灌，然后進(jìn)行取樣檢測，均能達(dá)到要求。

3 結(jié)語

高壓旋噴灌漿技術(shù)RJP工法在赤道幾內(nèi)亞吉布洛上游水庫工程壩基土石壩段防滲帷幕中的成功應(yīng)用，相比采用傳統(tǒng)的高壓旋噴灌漿技術(shù)，其灌漿效果明顯，它創(chuàng)新地將高壓噴管增加一對高壓噴嘴，增大了高壓水流和對土體的切削能力，壩基巖土體強度得到明顯加強，防滲效果顯著。本次高壓旋噴灌漿技術(shù)RJP工法在花崗巖全風(fēng)化地層中的應(yīng)用，較傳統(tǒng)高壓旋噴灌漿技術(shù)適應(yīng)的淤泥、淤泥質(zhì)土、黏性土等，有了新的實踐。豐富了高壓旋噴灌漿技術(shù)的適應(yīng)性。首次在粘土心墻壩基礎(chǔ)處理中應(yīng)用高壓噴射灌漿技術(shù)RJP工法，擴(kuò)大了它的應(yīng)用范圍。

（責(zé)任編輯：劉長垠韋詩佳）

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