鄧小峰

（中國(guó)水利水電第十一工程局有限公司 河南鄭州 450000）

1 工程概況

某防洪堤改造工程位于贛江支流，地層為較深厚的第四系沖積層和部分塘積層。沖積層巖性復(fù)雜，上部為粘粒含量較大的粘土、粉質(zhì)粘土等，土體大部呈可塑狀，厚1～3m；下部為粘粒含量少或無(wú)粘粒含量的粉細(xì)砂土、砂、砂卵礫石層，砂、砂卵礫石具有大孔隙，強(qiáng)透水特性，層厚4～8m。

堤基下部基巖為白堊系上統(tǒng)南雄群中部巖層，泥巖、含礫泥巖和泥質(zhì)膠結(jié)的砂礫巖固體特性軟弱，遇水易軟化或泥化。工程區(qū)巖層傾角平緩，斷裂、節(jié)理裂隙不發(fā)育，但因巖層成層薄，泥質(zhì)巖易干裂，巖石表現(xiàn)為破碎，巖體透水性差。

堤基防滲體采用粘土固化劑灌漿施工時(shí)，確定防滲幕體結(jié)構(gòu)為單排孔，孔距1.0m，按兩序布孔組織施工。

2 施工方案比選

粘土固化劑灌漿防滲墻頂高程高于現(xiàn)狀河堤與河灘交界處50cm，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況，考慮到原有河堤為50年代修建的老堤，堤身壓實(shí)較差，壓漿過(guò)程中孔口封閉困難、壓漿過(guò)程中壓力不穩(wěn)定，充填范圍難以確定。同時(shí)，鉆孔深度達(dá)20m，灌漿花管埋設(shè)時(shí)，易塌孔堵塞花管影響灌漿質(zhì)量、造成堤防安全隱患。經(jīng)過(guò)方案比選和專家論證，采用高噴灌漿一體機(jī)可不進(jìn)行套管跟進(jìn)護(hù)壁，粘土固化劑用于高噴灌漿對(duì)提高堤身及堤基防滲效果明顯，能夠保證施工質(zhì)量得到，并降低鉆孔及護(hù)壁難度，加快施工進(jìn)度，節(jié)約工程投資和造價(jià)。

3 施工方法

3.1 施工參數(shù)選定

根據(jù)防滲墻部位地質(zhì)情況和條件，結(jié)合高噴灌漿成熟經(jīng)驗(yàn)，在堤基地質(zhì)條件類相似地層選定部位進(jìn)行包含粉細(xì)砂土、砂、砂卵礫等地層條件的典型施工試驗(yàn)，為防滲墻工程全面順利展開(kāi)提供經(jīng)驗(yàn)和借鑒，試驗(yàn)后選定灌漿參數(shù)見(jiàn)表1～2。

表1 灌漿主要工藝參數(shù)技術(shù)表

3.2 施工工藝流程

高噴灌漿分兩序孔展開(kāi)，先施工1序孔，待相鄰1序孔灌漿結(jié)束并終凝48h后再施工2序孔。高噴灌漿工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1

3.3 施工方法

（1）將臺(tái)車移至設(shè)計(jì)孔位，加高墊平穩(wěn)固后用水平儀檢查臺(tái)車前后左右，并調(diào)整其呈水平狀態(tài)后開(kāi)孔。開(kāi)孔孔位與設(shè)計(jì)孔位的偏差不大于5cm。

（2）鉆孔分Ⅰ、Ⅱ兩個(gè)次序進(jìn)行，鉆孔完成后進(jìn)行孔斜和孔深測(cè)量，由質(zhì)檢人員負(fù)責(zé)工序驗(yàn)收，檢測(cè)孔深達(dá)到設(shè)計(jì)要求、孔斜偏差≤1%后方可終孔驗(yàn)收，驗(yàn)收必須經(jīng)監(jiān)理人驗(yàn)收簽證。

（3）鉆孔完成后進(jìn)行試噴，檢查灌漿管路及機(jī)械正常，且各參數(shù)均達(dá)到要求后方可進(jìn)行灌漿。

（4）制漿：采用天然粘土造漿。①在灌漿實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖一個(gè)≥2m3粘土粗漿池，機(jī)械粉碎粘土，制成粘土粗漿入池并沉淀2h以上，粗漿在池中析出多余水以滿足水料比不大于0.8：1的粗漿。②將粘土粗漿泵送到第一高速攪漿桶攪拌1～2min，用量杯取一杯已攪拌均勻的粘土粗漿，測(cè)定其含水量和含土量，按照灌漿段及灌漿要求制定的水料比并向粘土粗漿中補(bǔ)加水，攪拌1～2min。③根據(jù)設(shè)計(jì)材料配比向粘土原漿中一次性足量加入水泥和固化劑的均勻混合體，充分?jǐn)嚢?～10min，完成粘土固化漿液配置。④將粘土固化漿液過(guò)篩導(dǎo)入第二個(gè)高速攪拌桶中繼續(xù)高速攪拌7～10min后待灌。

（5）灌漿：灌漿壓力按不小于30MPa進(jìn)行控制。

（6）噴射提升：調(diào)整好旋轉(zhuǎn)速度及提升速度，連接氣、水、漿管，先通氣、水，后通漿，孔底靜噴1～5min后起動(dòng)旋轉(zhuǎn)裝置，待孔口返漿時(shí)再起動(dòng)提升裝置，按試驗(yàn)確定并經(jīng)監(jiān)理工程師認(rèn)可的各項(xiàng)參數(shù)由下而上按高噴工藝提升噴射。入巖1.0m及基巖與砂礫層交界處采用靜壓注漿方式進(jìn)行灌漿。

（7）封孔：噴射灌漿結(jié)束后，關(guān)閉高壓水及氣，繼續(xù)往孔內(nèi)送漿液直至孔口漿液下降不明顯時(shí)，結(jié)束供漿。

（8）機(jī)具沖洗：每噴射完一孔后，沖洗噴灌系統(tǒng)，以免管路堵塞。

（9）成墻施工：高壓噴射灌漿作業(yè)分兩序施工，單孔噴射作業(yè)連續(xù)進(jìn)行，相鄰Ⅰ、Ⅱ序孔的作業(yè)間隔時(shí)間不小于48h。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工情況調(diào)整同序孔的施工次序。如施工間隔時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，可提高噴射壓力，降低提升速度，確保Ⅰ、Ⅱ序墻體的可靠搭接。

表2 漿液配比表

4 質(zhì)量檢測(cè)及控制措施

4.1 質(zhì)量控制

（1）孔位：由專業(yè)測(cè)量人員負(fù)責(zé)放樣定點(diǎn)，并設(shè)置控制網(wǎng)點(diǎn)，在施工過(guò)程中隨時(shí)抽測(cè)、校核，確?？孜黄畈淮笥?cm。

（2）孔斜：鉆進(jìn)過(guò)程中，隨時(shí)檢查鉆機(jī)平臺(tái)平整度、鉆桿垂直度，保證孔斜偏差小于1%。

（3）孔底：嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求提升噴漿，先在孔底靜噴1～5min，各參數(shù)達(dá)到設(shè)計(jì)值后才提升。

（4）墻頂：當(dāng)提升至距孔口1m時(shí)，應(yīng)慢速提升到孔口，以保證墻頂質(zhì)量。

（5）嚴(yán)格按規(guī)定提升噴射，出現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理并詳細(xì)記錄。冒漿量應(yīng)小于注漿量的30%。

（6）按二序法噴射，相鄰兩樁施工間隔時(shí)間不少于48h。

4.2 質(zhì)量檢測(cè)

原材料檢測(cè)中，每批進(jìn)場(chǎng)水泥須有材質(zhì)證明，按每200T抽檢一組，檢測(cè)水泥性能指標(biāo)，合格方能用于施工。對(duì)于防滲墻的施工質(zhì)量效果，采用鉆孔注水進(jìn)行檢查。

（1）注水試驗(yàn)方法：從堤頂鉆孔，并在孔口埋設(shè)φ110孔口管至防滲墻頂，鉆孔至距墻底50cm處，從孔口注水。

（2）注水試驗(yàn)鉆孔：鉆孔采用柴油機(jī)帶動(dòng)的地質(zhì)鉆機(jī)，孔口埋設(shè)φ110孔口管至高噴墻頂，后采用φ91mm金剛石鉆具造孔，在鉆至距離墻底50cm處停止鉆進(jìn)，取出鉆具進(jìn)行孔內(nèi)注水試驗(yàn)。

（3）試驗(yàn)程序：鉆孔完成后開(kāi)始現(xiàn)場(chǎng)注水試驗(yàn)，包括洗孔、水位測(cè)量、儀表安裝、流量觀測(cè)等步驟。試驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，檢查各種設(shè)備、儀表的性能和工作狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題立即處理。

（4）洗孔：洗孔采用注水法，當(dāng)鉆孔達(dá)到注水試驗(yàn)位置后，下入注水試驗(yàn)工作管直至孔底，先不加壓力或采用較小的壓力放水沖洗，洗孔時(shí)進(jìn)水流量應(yīng)達(dá)到水泵的嘴閥出水力。洗孔至孔口回水清潔，肉眼觀察無(wú)巖粉時(shí)方可結(jié)束。

（5）地下水位測(cè)量：在進(jìn)行注水試驗(yàn)前，觀測(cè)地下水位，水位觀測(cè)間隔時(shí)間為5min，當(dāng)連續(xù)2次觀測(cè)數(shù)據(jù)變幅小于10cm時(shí)結(jié)束觀測(cè)，用最后一次觀測(cè)值作為地下水位計(jì)算值。

（6）流量觀測(cè)：地下水位觀測(cè)完成后向孔內(nèi)注入清水，使孔內(nèi)水位與孔口齊平并保持不變，用量桶測(cè)注入流量，并進(jìn)行記錄。量測(cè)應(yīng)符合下列規(guī)定：①開(kāi)始每隔5min量測(cè)一次，連續(xù)量測(cè)5次，以后每隔20min量測(cè)一次并至少連續(xù)量測(cè)6次。②當(dāng)連續(xù)2次量測(cè)的注入流量之差不大于最后一次注入流量的10%時(shí)結(jié)束試驗(yàn)，取最后一次注入流量作為計(jì)算值。

當(dāng)試段漏水量大于供水能力時(shí)，應(yīng)記錄最大供水量。在注水試驗(yàn)結(jié)束前，檢查原始記錄是否齊全、正確，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)糾正。

（7）封孔：采用水泥漿液進(jìn)行封孔。

（8）注水試驗(yàn)資料整理

①試驗(yàn)資料整理包括校核原始記錄，繪制注入流量與時(shí)間關(guān)系曲線。

其中K為試驗(yàn)巖土層的滲透系數(shù)，cm/s；Q為注入流量，L/min；H為試驗(yàn)水頭，cm；等于試驗(yàn)水位與地下水位之差；A為形狀系數(shù)，cm。

采用降水頭注水時(shí)按公式計(jì)算試驗(yàn)段墻體滲透系數(shù)。

其中K為試驗(yàn)巖土層的滲透系數(shù)，cm/s；t1、t2為注水試驗(yàn)?zāi)骋粫r(shí)刻的試驗(yàn)時(shí)間，min；

H1、H2為在試驗(yàn)時(shí)間 t1、t2時(shí)的試驗(yàn)水頭，cm；r為套管內(nèi)半徑，cm；A為形狀系數(shù)，cm。

考慮到試驗(yàn)的精度及墻體透水性評(píng)價(jià)的要求，墻體滲透系數(shù)取兩位有效數(shù)字。

5 結(jié)語(yǔ)

采用高噴灌漿一體機(jī)與粘土固化劑灌漿進(jìn)行堤基防滲加固技術(shù)，加快了鉆進(jìn)成孔速度，也減少了傳統(tǒng)施工埋設(shè)套管及灌漿花管的費(fèi)用；粘土固化劑的應(yīng)用不僅降低了制漿成本，而且水泥粘土漿材膠凝后具有與堤基相近的變形模量，可與堤基同步變形而不產(chǎn)生破壞，提高了堤基防滲體的安全性能。因此，采用高噴灌漿一體機(jī)與粘土固化劑進(jìn)行高噴灌漿具有施工簡(jiǎn)單、安全、施工進(jìn)度快、建設(shè)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，值得類似工程借鑒。