高壓旋噴灌漿技術在黃河工程中的應用

李亮玉 張慶偉

（山東臨沂水利工程總公司，山東 臨沂 276006）

1 泵站工程總體情況

1.1 工程概況

利津縣宮家干渠渠首泵站位于宮家引黃閘前首，黃河左岸宮家斷面以下300m處，相應大堤樁號300+137。泵站由連接段、自流閘、泵室、出水池、箱式變電站、管理房等部分組成。自流閘設計流量30m3/s，泵站設計流量18m3/s，選用6臺900QZB-125潛水軸流泵，泵站總裝機容量960kW。

1.2 區域地層

根據野外鉆探揭露、靜探資料及室內土工試驗，勘察場地地層除表層為素填土外，其下地層均由黃河三角洲第四紀新近堆積的粉土，粘性土組成。地層特征自上而下分述為：

一層素填土（Q4ml）:黃褐色，土質不均勻，以粉土為主，含云母，含有機質，加粉質粘土團塊，含植物根系及少量建筑垃圾，稍濕。場區普遍分布，厚度：2.00～3.20m，平均 2.35m;層底標高：16.60～17.91m,平均 17.42m；層底埋深：2.00～3.20m，平均 2.35m。

二層粉土（Q4al）：黃褐色，土質較均勻，含云母、氧化鐵斑、有機質，稍有粘性，層里不明顯，搖振反應迅速，無光澤反應，干強度低，韌性低，夾粉質粘土薄層，稍密，濕。場區普遍分布，厚度：1.80～7.60m，平均 3.95m;層底標高：10.31～15.7m，平均 13.47m；層底埋深：4.00～9.60m，平均 6.30m。

三層粉土（Q4al）：灰色，土質較均勻，含云母、氧化鐵斑，搖振無反應，稍有光滑，干強度中等，韌性較好，粘感較明顯，夾粘土薄層，軟塑。場區普遍分布，厚度：4.70～9.60m，平均 7.45m;層底標高：0.71～9.70m，平均6.02m；層底埋深：10.00～19.20m，平均 13.75m。

四層粉土（Q4al）：黃褐色，土質均勻，顆粒較粗，含云母、貝殼及氧化鐵斑、有機質，稍有粘性，層里不明顯，搖振反應較快，無光澤反應，干強度低，韌性低，密實，濕。 場區普遍分布，厚度：1.30～16.20m，平均 9.68m;層底標高：-6.50～4.00m，平均-3.65m；層底埋深：15.80～26.20m，平均 23.43m。

五層粉土（Q4al）：黃褐色，土質較均勻，含云母及氧化鐵斑，搖振無反應，稍有光滑，干強度中等，韌性較好，粘感較明顯，夾粘土及粉土薄層，可塑。場區普遍分布，厚度：1.50～12.30m，平均 4.63m;層底標高：-8.81～ -7.99m，平均-8.28m；層底埋深：27.70～28.50m，平均28.05m。

六層粉土（Q4al）：黃褐色，土質較均勻，顆粒較粗，含云母、貝殼及氧化鐵斑、有機質，搖振，稍有粘性，層里不明顯，搖振反應較快，無光澤反應，干強度低，韌性低，較粗，夾粉質土層薄厚，密實，濕。該層未穿透。

1.3 地基承載力特征值

根據 《建筑地基基礎設計規范》（GB50007—2002）的有關規定，地基承載力特征值可以根據原位測試、室內土工試驗結果，并結合工程實踐經驗綜合確定各層土的地基承載力特征值fak（見表1）。

1.4 場地土滲透性評價及基坑開挖

從室內土樣滲透試驗成果表2得出，二層為中性透水性土，三層為弱透水性土。

表2 滲透試驗成果表 cm/s

2 施工導流及基礎處理方案論證

根據地形、地質條件、水頭等情況，初步確定兩種基礎處理方案。

方案一：在泵站上游采用全段圍堰法導流，將兩壩頭處拋石拆除，填筑土圍堰，邊填筑邊在內外坡堆放裝土編織袋；同時外坡采用圍堰頂高出水面1.0m時，沿圍堰軸線進行水泥土深層攪拌法（濕法）截滲墻施工。施工降水采用滲井和輕型井點相結合方式降水，在臨河側布置滲井，基坑周圍布置輕型井點。自流閘、泵室及扶壁基礎采用水泥土攪拌法中的粉體噴攪法（干法）提高地基承載力。

方案二：施工平臺與圍堰同時填筑施工，首先采用挖掘機進行基礎清理，采用工地附近土料場的土料，利用挖掘機裝車，自卸汽車運輸，挖掘機分段、分層平料、壓實的方法。

施工平臺填筑以高出水位1.0m控制，施工圍堰頂高程 15.00m，頂寬 5～7m，邊坡 1：1，采用塑料編織袋裝砂填筑封閉土石圍堰。為防止波浪沖刷，迎水坡采用編織袋裝土護坡。

施工平臺及圍堰完成后，進行高壓旋噴截滲。在施工平臺迎水面布置三排孔、左右岸兩側旋噴樁布置雙排孔，孔距0.9m，孔深 14m，共布孔268個。自流閘、泵室及出水池基礎，梅花樁布孔，孔間距0.9m，泵房基礎旋噴樁高程控制在4.3～7.3m，閘室基礎旋噴樁高程控制在 5.5～8.5m。

經過反復論證分析，方案一圍堰伸入黃河主河道，施工難度較大，同時井點降水造價較高。方案二考慮到高噴不存在一般注漿的可灌性問題，只要高壓射流能破壞的地層如細砂、特細砂、粘性土均可處理；高壓噴射灌漿板墻自身及它與周邊構筑物在上下、左右、前后能實現三維空間連接;高噴灌漿無須護壁漿液和砼制作澆筑系統，對場地要求不高；同時適用于軟基加固及松散體整體固化，故采用高壓噴射灌漿防滲墻的防滲處理方案，既可滿足地基承載力，又達到截滲目的，降低工程造價，大大提高了施工可行性。

3 高壓旋噴截滲施工工藝

高壓噴射灌漿技術的基本原理是利用射流作用切割摻攪土層，改變原土層的結構和組成，同時灌入水泥漿達到防滲目的。

3.1 施工機械

造孔采用XY-2型地質鉆機，高壓噴射灌漿采用GP-5高噴臺車，輔以高壓灌漿泵、空壓機、水泥漿攪拌機等。

3.2 施工方法

1）定孔：采取全站儀進行整體測量放線，并按Ⅰ序孔、Ⅱ序孔進行編號。2）造孔：將鉆機移至定位的孔位上泥漿護壁鉆孔，鉆進過程中隨時注意觀察鉆機的工作情況，及時發現問題及時糾正，直至鉆至設計深度。3）下噴射管：將高噴臺車移至孔口、對準孔位中心，進行地面試噴后下管。為防止氣噴嘴堵塞，下管前可用膠布包扎，可用1MPa水壓下管，下到設計深度后，用水平尺檢查垂直度。4）制漿：制漿站嚴格按照監理人批準的水灰比配制并拌制水泥漿。每罐測量一次漿液比重，并詳細記錄(見表3)。在灌漿過程中連續攪拌，漿液過篩后使用。5）噴射提升：噴管下至設計深度后，開始送入符合要求的氣、漿，待孔內漿液冒出孔口后，隨即按旋（擺）噴的工藝要求提升注漿管，由下而上注漿。在灌漿過程中要特別注意孔口冒漿情況，如孔口出現漏漿現象，說明地層中空隙大或有集中漏水現象，應及時采取措施，如充砂或摻外加劑等措施，以確保樁的連續性。6）回灌：待噴射管提出地面后，在原孔位利用水泥漿進行回灌，直至孔內漿液面不下降為止，以確保施工質量。7）沖洗：噴射結束后，及時將各管路沖洗干凈，以防堵塞。

3.3 施工質量控制方法

1） 施工過程質量控制

表3 制漿站配料計算表

a.在施工前，做好技術交底，明確技術措施。b.施工前根據現場環境和地下埋設物的位置等情況，復核高壓噴射注漿的設計孔位。精確測量放樣，孔位誤差小于50mm，鉆孔深度大于設計樁底100mm，成孔偏斜率小于0.5%。c.鉆孔至巖面內0.2～0.5m后提鉆，報請監理工程師核實孔深。d.對漿液配比嚴格控制，做到掛牌施工，每盤檢測一次漿液比重。e.認真做好各樁的施工記錄和工程意外情況。f.認真組織開展施工班組的質量自檢、互檢、交接班檢查，嚴格獎懲制度。g.實行崗位責任制，貫徹全面質量管理。

2）特殊情況處理

a.塌孔：鉆孔時，出現塌孔或不返水現象應說明原因，詳細記錄層深。并用粘土充填固壁來處理，以順利成孔和保證孔壁穩定。b.噴漿中斷：在噴漿過程中，供漿必須連續，一旦中斷，將噴漿管下沉到停漿點以下進行復噴，以保證樁體的完整性。c.冒漿：在噴射注漿過程中，觀察冒漿的情況，以及時了解土層情況，判別噴射注漿的大致效果和噴射參數是否合理。冒漿量小于注漿量20%為正常現象；超過20%或完全不冒漿時，應查明原因并采取相應的措施。若系地層中有較大空隙引起的不冒漿，可增大注漿量；如冒漿過大，可減少注漿量或加快提升和回旋的速度。對冒漿要妥善處理：對施工時從孔中冒出的漿液應引流入沉淀池中。d.凹漿處理：及時進行回灌處理。e.旋、擺噴分界處理：依據設計高度要求，在垂直方向分界線處施工時，要改變噴射方式，適當減緩提升速度，以保證樁體的質量。

4 結 語

在黃河工程施工中,施工導流及基礎處理工程存在一定的難度，同時也極為關鍵。

采用高噴灌漿防滲處理后，檢測表明，東營市利津縣宮家閘前泵站工程施工圍堰高噴防滲墻施工質量優良，高壓旋噴樁經單樁和復合地基載荷試驗，各項性能均滿足設計要求，地基沉降在允許范圍以內。可見高壓旋噴灌漿的地基處理方式是合適的、可行的，同時對地基承載力設計值比較大的粘性土和粉性土，可通過加強施工成樁試驗，合理調整施工機械和有關參數，加強水泥用量的計量，可以確保高壓旋噴樁的質量。

[1]楊南方，尹輝.建筑工程施工技術措施 [M].北京：中國建筑工業出版社，2000.

[2]李天科，侯慶國，黃明樹.水利工程施工[M].北京：中國水利水電出版社，2005.

[3]葉書麟，葉觀寶.基礎處理 [M].北京：中國建筑工業出版社，2004.