楊新開
在利用開挖的風(fēng)化巖作為擋水圍堰的填筑材料時(shí),圍堰填筑壓實(shí)后易出現(xiàn)塊石架空、孔隙較大的現(xiàn)象。傳統(tǒng)的混凝土防滲墻開挖施工會(huì)對(duì)圍堰造成劈裂,影響圍堰安全;高噴灌漿防滲墻在風(fēng)化巖圍堰中施工時(shí)易出現(xiàn)漿液逸散、成墻效果不佳。因此,針對(duì)風(fēng)化巖圍堰防滲施工難題,在高噴灌漿的基礎(chǔ)上,改用雙排可控性膏漿和高噴灌漿相結(jié)合的施工方法,利用可控性膏漿在高噴防滲墻上下游側(cè)先進(jìn)行封堵和填充,解決了高噴灌漿漿液逸散、成墻效果不佳的問題。
該工藝在圍堰內(nèi)外水位較高的情況下,采用雙排可控性膏漿灌漿和高噴灌漿相結(jié)合,先采用可控性膏漿在高噴防滲墻上下游側(cè)進(jìn)行灌漿預(yù)處理,防止高噴灌漿時(shí)漿液逸散,再進(jìn)行高噴灌漿防滲墻施工,以達(dá)到快速防滲閉氣的目的。
適用于防滲深度35m 以內(nèi)、風(fēng)化巖土、石混合雜填料填筑(孔隙較大)的結(jié)構(gòu)防滲。
可控性膏漿灌漿是采用擴(kuò)散度低的膏狀漿液先封閉較大的孔隙,限定高噴漿液的擴(kuò)散范圍, 為后期采用水泥漿進(jìn)一步填充孔隙和滲漏通道創(chuàng)造條件,以期形成可靠的灌漿防滲帷幕。
高噴灌漿是利用鉆機(jī)成孔,由高壓噴射注漿臺(tái)車把前端帶有噴嘴的注漿管置入地層預(yù)定深度后,以20MPa以上的壓力把漿液從噴嘴中噴射出來,形成高壓射流切割地層或填筑體,同時(shí)噴射的漿液與地層或填筑體形成有機(jī)結(jié)合,漿液凝固后,便在地層或填筑體中形成一個(gè)柱狀固結(jié)體,眾多柱狀固結(jié)體的連接便形成一道屏蔽幕墻,從而起到防滲作用。
根據(jù)該工藝特點(diǎn),實(shí)施過程中先進(jìn)行可控性膏漿灌漿,再進(jìn)行高噴封閉灌漿。Ⅰ序孔可控性膏漿灌漿施工流程為:測(cè)量放樣、鉆機(jī)就位→Ⅰ序孔鉆至設(shè)計(jì)孔深→套管法膏漿灌漿;高噴灌漿施工流程為:測(cè)量放樣、鉆機(jī)就位→鉆孔至設(shè)計(jì)孔深、下護(hù)臂花管并起拔套管→注泥漿至孔口返漿→高壓噴射灌漿臺(tái)就位→制漿→噴射提升→注漿→機(jī)具清洗。Ⅱ序孔和Ⅲ序孔的施工工藝流程相同。
該工藝在進(jìn)行防滲灌漿時(shí),灌漿孔按照分序加密的原則布置。具體孔位布置如圖1。高噴灌漿孔沿圍堰中心線布置,每?jī)煽组g距0.5m;膏漿灌漿孔設(shè)置兩排,排距1.5m,每?jī)煽组g距1.0m??煽匦愿酀{灌漿和高噴灌漿均采取三序法施工,即先施工兩邊的Ⅰ序孔,再施工中間的Ⅱ序孔,最后施工Ⅰ序孔與Ⅱ序孔之間的Ⅲ序孔。
1.可控性膏漿灌漿
(1)測(cè)量放樣、鉆機(jī)就位
在圍堰頂部進(jìn)行測(cè)量放樣,確定膏漿灌漿的鉆孔位置,然后鉆機(jī)就位,準(zhǔn)備鉆孔。
(2)鉆孔至設(shè)計(jì)孔深
鉆孔采用沖擊回轉(zhuǎn)跟管鉆進(jìn)的方法。按放樣位置鉆孔,孔位偏差≤10cm,鉆孔偏斜率≤1%。鉆孔有效深度需達(dá)到或超過設(shè)計(jì)深度并經(jīng)檢驗(yàn)合格。鉆孔時(shí)選定部分Ⅰ序孔作為先導(dǎo)孔,劃分地層界線,先導(dǎo)孔間距為20m 左右。
(3)套管法膏漿灌漿
在膏漿灌漿時(shí),采用套管法施工,即直接利用套管作為注漿管,在注漿管管口安裝蓋頭連接進(jìn)漿管和壓力表,采用全孔段純壓式灌漿工藝。灌漿時(shí),首先進(jìn)行孔底純水泥漿注漿,達(dá)設(shè)計(jì)壓力后,邊拔管邊灌漿??椎锥喂酀{結(jié)束后,在繼續(xù)灌漿的同時(shí)緩慢拔套管,當(dāng)拔管長(zhǎng)度超過1 根套管長(zhǎng)度或出現(xiàn)壓力驟降或消失時(shí)停止拔管,繼續(xù)灌漿。
1)漿液變換標(biāo)準(zhǔn)
在某級(jí)壓力下灌漿耗漿量大于0.5m3/min,壓力仍沒有變化,可變稠一級(jí)漿液(具體指標(biāo)見表1);在某級(jí)漿液灌注達(dá)0.5m3/min 且流量大于50L/min、壓力無明顯變化時(shí),可越級(jí)變稠;在灌漿過程中若壓力在變化,在變化期間不得變換漿液濃度;根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況(如塊石架空嚴(yán)重、漏漿量較大的孔段)可以考慮摻加促凝劑或采用速凝膏漿如水玻璃等,以加速膏漿的凝固。
圖1 灌漿孔位布置圖
2)灌漿壓力
Ⅰ、Ⅱ、III 序孔灌漿壓力(進(jìn)漿壓力)為0.2 ~0.5MPa,并根據(jù)灌漿試驗(yàn)情況及吸漿量大小進(jìn)行調(diào)整;如果灌注時(shí)灌漿壓力長(zhǎng)時(shí)間保持在一定范圍,即使壓力已達(dá)到以上標(biāo)準(zhǔn),也不提升套管,而是繼續(xù)灌注,直到壓力繼續(xù)持續(xù)上升(上升至壓力差達(dá)到0.2MPa)為止。
3)灌漿停止標(biāo)準(zhǔn)
Ⅰ、Ⅱ、III 序孔達(dá)到了規(guī)定的0.2 ~0.5MPa 壓力(初始灌漿無壓時(shí))且基本不吸漿(吸漿率小于10L/min)、或達(dá)到0.2 ~0.5MPa 的壓力差時(shí)即可結(jié)束;孔口返漿,進(jìn)行封堵加壓灌注一定量后,可結(jié)束本段灌漿;本段灌漿結(jié)束后,即提升套管,直到壓力驟然下降為止。
2.高噴灌漿
(1)施工方法
高噴灌漿采用三管法。
(2)施工參數(shù)
施工參數(shù)經(jīng)試驗(yàn)確定,選擇有代表性的地層進(jìn)行高噴灌漿現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),高噴灌漿按表1施行,施工時(shí)結(jié)合施工實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整和完善,確保施工順利進(jìn)行。
表1 高壓噴射灌漿參數(shù)表
(3)高噴灌漿施工
1)測(cè)量放樣、鉆機(jī)就位
根據(jù)測(cè)量放樣位置,鉆機(jī)就位,準(zhǔn)備鉆孔。
2)鉆孔至設(shè)計(jì)孔深、下護(hù)壁花管并起拔套管
鉆孔至設(shè)計(jì)深度并需經(jīng)檢驗(yàn)合格:鉆孔孔位要滿足偏差≤10cm,鉆孔偏斜率≤1%。然后下入帶條形孔的護(hù)壁花管,起拔套管。
3)注泥漿至孔口返漿
高噴灌漿前,對(duì)已鉆高噴孔注入泥漿(水泥漿或黏土漿),直至孔口返漿為止。
4)高壓噴射灌漿臺(tái)車就位
使用液壓步履裝置使高壓噴射灌漿臺(tái)車的井口裝置對(duì)準(zhǔn)孔口,然后升降液壓支腿調(diào)平臺(tái)車,并進(jìn)行試噴檢查,各管路及機(jī)械正常,各參數(shù)均達(dá)到要求后利用卷?yè)P(yáng)機(jī)提起噴桿,使噴頭通過井口對(duì)準(zhǔn)孔位中心,將噴桿放入孔內(nèi)直至孔底。
5)制漿
使用ZJ-800 型高速攪拌機(jī)制漿,攪拌30s 后,放入1m3的貯漿桶中(貯漿桶上安裝過濾網(wǎng)對(duì)漿液進(jìn)行過濾),用比重稱或比重計(jì)測(cè)量漿液比重,符合要求后,進(jìn)行噴灌施工。
6)噴射提升
施工時(shí)先送高壓水,再送水泥漿和壓縮空氣。靜噴約30s,檢查各參數(shù)均符合設(shè)計(jì)要求,測(cè)定孔口返漿密度達(dá)到要求(1.2g/cm3)后,按設(shè)計(jì)規(guī)定的提升速度和旋轉(zhuǎn)速度,開始邊旋轉(zhuǎn)邊提升,當(dāng)離設(shè)計(jì)墻頂高程1.0m 時(shí)放慢提升速度,到達(dá)墻頂后靜噴30s。
7)注漿
噴射灌漿結(jié)束后,取出噴射器具(噴頭與噴桿),在孔口向該孔繼續(xù)注漿直至漿液液面不再下降。
8)機(jī)具清洗
每噴射完一孔后,用清水沖洗機(jī)具及噴桿噴頭,以免管路堵塞。
1.開工前對(duì)所有施工人員進(jìn)行質(zhì)量技術(shù)交底,重點(diǎn)對(duì)參與施工的相關(guān)人員進(jìn)行崗前培訓(xùn)。同時(shí),高壓噴射灌漿施工主要技術(shù)人員應(yīng)有相關(guān)工程施工經(jīng)驗(yàn)。
2.正式施工前,選擇有代表性的地段進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),以獲取合適的施工參數(shù);嚴(yán)格控制孔位測(cè)量放樣,孔位誤差控制在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)。在施工過程中,質(zhì)檢人員的檢查驗(yàn)收貫穿整個(gè)過程,以質(zhì)量檢查和檢測(cè)手段來保證工程質(zhì)量;做好原始資料記錄,及時(shí)對(duì)原始資料進(jìn)行整理分析,加強(qiáng)施工工序的檢驗(yàn)和工序銜接。
3.施工原材料須有廠家的檢驗(yàn)合格證,進(jìn)場(chǎng)后進(jìn)行檢驗(yàn),施工過程中定期檢查并做好防護(hù)措施,杜絕使用不合格品。
4.嚴(yán)格控制漿液配比,灌漿漿液采用重量法稱量,灌漿過程中采用比重秤或比重計(jì)、粘度計(jì)等檢測(cè)漿液的容重、粘度、穩(wěn)定性等指標(biāo),保證漿液質(zhì)量。
5.嚴(yán)格控制防滲墻區(qū)域填筑混合料粒徑不大于8cm,且具有一定級(jí)配,并分層碾壓密實(shí),為防滲墻施工創(chuàng)造條件。
風(fēng)化巖圍堰采用雙排可控性膏漿灌漿和高噴灌漿結(jié)合進(jìn)行防滲處理后,能在填筑壓實(shí)的土石料中形成一道穩(wěn)定的防滲墻,防滲效果明顯。相較于采用混凝土防滲墻在經(jīng)濟(jì)投入上有顯著的優(yōu)勢(shì),成本顯著降低,達(dá)到防滲效果,更好地提高圍堰的安全穩(wěn)定,同時(shí)也可避免灌漿逸散造成的浪費(fèi),節(jié)約了工程用材和造價(jià)■