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        淺談高噴灌漿在長沙市溈水水閘除險加固工程中的應(yīng)用

        2016-10-19 20:11:15張金文蔡毅
        水能經(jīng)濟(jì) 2016年9期
        關(guān)鍵詞:應(yīng)用工程

        張金文 蔡毅

        【摘要】溈水水閘地下水與河水聯(lián)系較密切,閘基坑開挖產(chǎn)生基坑涌水問題,涌水量較大;為解決施工期圍堰的滲漏,本工程在圍堰滲漏處也采用高噴灌漿,在兩處工程中均取得了較好的效果。

        【關(guān)鍵詞】工程;水文及地質(zhì);應(yīng)用

        一、工程概況

        1 總體概況

        湖南省長沙市望城區(qū)溈水水閘除險加固工程是對原水閘拆除重建,原溈水水閘位于望城縣新康鄉(xiāng)楊柳村,距望城區(qū)5km,距長沙市25km。距下游湘江干流7km。閘址以上控制流域面積2397km2。樞紐工程主要由攔河壩、提升門段等建筑物組成。是以灌溉為主,兼有防洪等效益的綜合利用性水利工程。水閘工程為Ⅱ等工程,規(guī)模為大(2)型水閘,主要建筑物級別為2級,次要建筑物級別為3級。主要建筑物設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)30年一遇,校核洪水標(biāo)準(zhǔn)100年一遇,設(shè)計流量4190m3/s,校核流量5420m3/s。

        2 噴漿概況

        水閘防滲灌漿工程高壓噴射灌漿總工作量約35250.91m,分兩期施工。第一期進(jìn)行左右岸高噴灌漿施工,工作量約5209.5m,第二期進(jìn)行上下游圍堰高噴灌漿施工,工作量約30041m,灌漿要求穿過巖層的旋噴樁28天齡期強(qiáng)度不低于5MPa,滲透系數(shù)小于1×10-6cm/s。

        二、水文及地質(zhì)條件

        閘址區(qū)位于溈水河河口,與湘江交匯口約520m處,溈水河在該段流向NE,河寬約200m。左岸堤頂高程約36.5m,堤頂寬約7.0m;右岸堤頂高程35.5~37.5m,堤頂寬4.5~6.0m;河床高程一般18.0~19.0m,寬約60m,局部略寬;河漫灘高程一般21.5~28.5m。閘址區(qū)存在的主要工程地質(zhì)問題為基坑邊坡穩(wěn)定、基坑涌水、滲漏滲透以及水 流沖刷破壞等。

        閘址左岸因砂場運(yùn)行等人類工程活動灘地堆積大量的人工填工,地形起伏較大,軸線上游砂場建設(shè)將左岸漫灘開挖與河床底板高程持平,該處河床寬度達(dá)110m;軸線上游右岸漫灘前緣前期也曾開挖,后被淤積,形成圈椅狀凹槽,槽底為一高程22.5~25.5m的緩坡。

        本水閘工程采用導(dǎo)流明渠進(jìn)行導(dǎo)流,導(dǎo)流明渠布置于右岸,在水閘右岸上下游修建斜向圍堰,利用原右岸老堤作為縱向圍堰,與溈水河左岸堤防一起形成基坑圍堰,基坑圍堰基礎(chǔ)均設(shè)置高壓旋噴防滲墻。圍堰形成的堤坡最大高度約14.2m,地表出露(3-1)粘土層,部分為淤泥(2) 層、素填土(1-2)層。土石圍堰及導(dǎo)流明渠邊坡一般坡比為1:2.5~1:3.0,且中間設(shè)置馬道,單級邊坡高度小于10m,對基礎(chǔ)承載力要求不高,除淤泥(2)層以外,其它土體均能滿足要求。淤泥(2)厚度一般不大,宜清除,也可采用拋石擠淤的措施進(jìn)行處理。

        三、高噴灌漿在本工程中的應(yīng)用

        1 高噴工藝及參數(shù)的確定

        高壓噴射灌漿有三種方法,本次采用高壓旋噴三管法灌漿的工藝,孔深為12m~15m不等,孔間距為1.0m、樁徑要求0.6m,分兩序孔施工,其中I序孔施工前應(yīng)進(jìn)行部分先導(dǎo)孔施工,根據(jù)先導(dǎo)孔的施工情況確定施工參數(shù)。灌漿具體參數(shù)見下表1、工藝見圖1。

        2 高噴灌漿質(zhì)量控制措施

        2.1 測量放線的檢查、驗收與保護(hù)

        ⑴測量放線采用三級檢查一級驗收制,即先由測量員自檢,現(xiàn)場工序工程師進(jìn)行復(fù)測預(yù)檢,再由質(zhì)量檢查員復(fù)檢確認(rèn)無誤,然后由項目總工審定,并報請業(yè)主代表或監(jiān)理工程師進(jìn)行驗收并簽字。

        ⑵檢查驗收可分階段進(jìn)行,即在軸線測放完成后和每批樁位測放完成經(jīng)檢查合格后,填寫《工程定位測量放線記錄》,并提交監(jiān)理工程師驗收。監(jiān)理工程師驗收合格后方可進(jìn)入下道工序進(jìn)行施工。不經(jīng)驗收的樁位嚴(yán)禁使用。

        ⑶現(xiàn)場工序工程師負(fù)責(zé)將已驗收的樁位向施工機(jī)臺進(jìn)行交接,交接后的樁位由施工機(jī)臺負(fù)責(zé)保護(hù),發(fā)現(xiàn)樁位被破壞時應(yīng)及時上報現(xiàn)場工序工程師處理。

        2.3 鉆機(jī)造孔

        ⑴定位放線:根據(jù)基準(zhǔn)線及基準(zhǔn)點(diǎn)及設(shè)計圖紙采用全站儀定放出樁位點(diǎn),樁位點(diǎn)用鋼筋和白灰點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記,施工時鉆機(jī)鉆頭尖對準(zhǔn)樁位點(diǎn),編好孔號。

        ⑵鉆機(jī)移至到預(yù)定樁位后,首先將鉆頭尖對準(zhǔn)地面的鋼筋采用邊調(diào)平邊對點(diǎn)的方式,使鉆頭尖完全對準(zhǔn)樁位,且鉆機(jī)底盤水平,鉆機(jī)對準(zhǔn)孔位用水平尺測量機(jī)體水平、立軸垂直,要墊平穩(wěn)牢固,并控制導(dǎo)向架垂直度<0.5%,使成樁后的樁位偏差<20mm。

        ⑶開孔:開鉆前由技術(shù)員下達(dá)鉆孔通知單,報監(jiān)理批準(zhǔn)檢查核準(zhǔn)后簽字開鉆。

        ⑷鉆進(jìn):開鉆前用水平尺測量機(jī)身水平和立軸垂直一次,保證鉆孔垂直。

        ⑸鉆進(jìn)過程中隨時注意地層變化,對孔深、塌孔、漏漿等情況要詳細(xì)記錄。

        ⑹終孔后將孔內(nèi)巖粉和殘渣用新漿液置換干凈,保證高噴順利下管。

        ⑺鉆孔終孔后,及時將孔口蓋好,以防雜物掉入孔內(nèi)。

        2.4 噴漿

        ⑴噴射灌漿:噴射管下至設(shè)計深度后,送入合乎要求的水、氣、漿,待水泥漿液冒出孔口后,按設(shè)計要求旋轉(zhuǎn)提升,自下而上直至設(shè)計高度,停水、停氣提出噴射管,繼續(xù)向孔內(nèi)充填水泥漿液,直到孔口漿面不再下沉為止。噴射過程中要做好記錄,終噴時須經(jīng)現(xiàn)場質(zhì)檢人員和監(jiān)理人員簽字驗收。

        ①噴射孔與高壓注漿泵的距離不宜大于50m。

        ②高壓噴射注漿時,注漿壓力應(yīng)大于20MPa,提升速度為0.1~0.3m/min(根據(jù)注漿流量及施工返漿情況來調(diào)整),旋轉(zhuǎn)速度為20~40r/min。

        ③在噴射注漿參數(shù)達(dá)到規(guī)定值后,隨即按旋噴的工藝要求,提升噴射管,由下而上噴射注漿。注漿管不能一次提升完成,而需要分次卸管時,卸管后噴射的搭接長度不得小于100㎜。

        ④噴射過程中孔內(nèi)嚴(yán)重漏漿,或發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重漏漿通道,使用事先準(zhǔn)備好的速凝劑、細(xì)砂,根據(jù)漏漿多少和漏漿時間,由項目部通知監(jiān)理部確定配方加入。

        ⑤在高壓噴射注漿過程中出現(xiàn)壓力驟然下降、上升或冒漿異常時,應(yīng)查明原因并及時采取措施。

        ⑥為確保成樁直徑滿足設(shè)計要求,必須采用復(fù)噴措施。特別是在樁頂和樁底的位置,應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行復(fù)噴,樁頂部位應(yīng)適當(dāng)超噴,以確保施工質(zhì)量。

        ⑦高壓噴射注漿完畢,應(yīng)迅速拔出噴射管,用清水沖洗管路,防止凝固堵塞,相鄰兩樁施工間隔時間應(yīng)不小于48h,間距應(yīng)不得小于4~6m。為防止?jié){液凝固收縮影響樁頂高程,必要時可在原孔位采用冒漿回灌或第二次注漿等措施。

        ⑵回灌:每孔噴射充填結(jié)束后,利用下一高噴灌漿孔的冒漿進(jìn)行前一孔回灌,回灌直至孔口液面不再下沉為止。

        3 高噴灌漿在本工程中的效果

        3.1 高噴成果數(shù)據(jù)

        本工程圍堰沿中心線進(jìn)行高噴灌漿,孔距1米,孔深約15~20m不等,共計完成1664個孔,其中I序孔832個、II序孔832個,先導(dǎo)孔35個,具體情況詳見表2。

        閘室區(qū)高噴灌漿分閘室段、左、右翼墻三段,孔距1m,孔深10~15m,共完成460個孔,其中先導(dǎo)孔10個,I序孔241個、II序孔239個,具體完成情況詳見下表2。

        3.2 高噴效果分析

        根據(jù)規(guī)范要求,本工程采用的檢測方法為鉆孔取芯、注水試驗及現(xiàn)場開挖相結(jié)合的方法對灌漿效果進(jìn)行評定,本工程由第三方檢測單位進(jìn)行檢測,確保了檢測的公正和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確,具體檢測情況如下:

        1)鉆孔取芯主要安排在永久性高噴灌漿段,取芯1%,共完成8個孔,28天抗壓強(qiáng)度分別為5.3MPa、5.5MPa、6.0MPa、5.5MPa、5.6MPa、7.4MPa、6.9MPa和5.8MPa,8個孔的抗壓強(qiáng)度均達(dá)到了設(shè)計規(guī)范要求的不小于5PMa。

        2)注水試驗適用于所有的噴漿段,共計完成30個孔,其中最大透水率為4.15×10-7,最小透水率為2.09×10-7,平均透水率為3.11×10-7,設(shè)計要求透水率小于1×10-6,均達(dá)到了設(shè)計規(guī)范的要求。

        因此,通過高噴灌漿的各種質(zhì)量檢測手段,本次灌漿是成功的,灌漿效果也是明顯的,通過高噴灌漿,為水閘基坑的開挖提供了條件,為后續(xù)的施工奠定了基礎(chǔ)。

        四、結(jié)論

        1 根據(jù)高噴灌漿的機(jī)理及特點(diǎn),高噴灌漿是利用置于地層能量高度集中的射流,通過沖切、劈裂、剪切、擠壓、充填、滲透、摻攪、升揚(yáng)、置換、固化等綜合作用,強(qiáng)制性的破壞原地層,使地層顆粒在一定范圍內(nèi)重新排列組合,在其周邊形成天然反濾層,漿液的擴(kuò)散限制在有限范圍內(nèi),并利用射流帶入的固化劑與地層顆粒就地攪拌,形成所需性狀的防滲固結(jié)體。

        2 本工程通過高壓旋噴三管法施工,達(dá)到了設(shè)計要求,因此適用與淤泥質(zhì)土、粉質(zhì)粘土、粉土、砂土、礫石、卵(碎)石等松散透水地基或填筑體內(nèi)的防滲工程的高壓噴射灌漿。

        3 高噴灌漿在圍堰及閘基防滲中比其它防滲措施來得更快,造價更低,特別是比帷幕灌漿、鉆孔灌注樁、混凝土防滲墻更經(jīng)濟(jì),而效果是一樣的,同時也解決了帷幕灌漿在非巖石層成孔困難的技術(shù)難題。

        4 在高噴灌漿施工中對含有較多漂石或塊石的地層,應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場高壓噴射灌漿實(shí)驗,以確定其適用性和可行性,確保灌漿的順利進(jìn)行和灌漿效果。

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