出山店水庫圍堰高壓旋噴截滲墻工藝性試驗研究

【摘要】根據《工程建設標準強制性條文》（水利工程部分）2010年版及《水電水利工程高壓噴射灌漿技術規范》（DL/T 5200-2004），高壓旋噴截滲墻施工前，需進行高壓旋噴樁試樁試驗，取得合理的施工參數，包括高壓旋噴樁施工設計和實際施工的提升速度、旋轉速度。試驗后的檢測內容包括樁體抗滲性、整體性和均勻性的檢測。根據現場實際情況，出山店水庫壩體工程在上下游圍堰及基坑左側基礎截滲墻進行高噴樁試驗，確定了詳細的施工參數。

【關鍵詞】高壓旋噴截滲墻；試樁試驗；提升速度；旋轉速度

根據地質勘探報告及設計要求，采用雙管高噴灌漿法，高噴墻的連接方式為單排旋噴套接，灌漿次序分二序，先灌一序孔（旋噴樁），后灌二序孔（旋噴樁）。雙管法是利用兩個通道的注漿管，通過底部側面的同軸雙重噴射，同時噴射出高壓漿液和空氣兩種介質射流沖擊破壞土體，即以高壓泥漿泵高壓發生裝置用36MPa或38MPa壓力將漿液從內噴嘴中高速噴出，并用0.7MPa的壓縮空氣，從外噴嘴（氣嘴）中噴出。在高壓漿液射流和外圈環繞氣流的共同作用下，破壞泥土的能量顯著增大，噴嘴一面噴射一面旋轉提升，最后在土中形成固結體。雙管法常用于加固軟土地基及粉土、砂土、礫石、卵碎石等地層的截滲加固。

高噴灌漿參數的試驗就是在相同的地層、地下水條件下，選用幾種不同的高噴灌漿參數（提升速度、旋轉速度、噴射壓力等）進行試驗并獲得最優參數。

1、試驗目的

砂土層滲透系數K： i×10-6cm/s（i=1～9），抗壓強度R28：1.5～5.0（MPa）；卵石層的滲透系數可K：i×10-6cm/s（i=1～9）；抗壓強度R28：3～12（MPa）。

通過對砂、土層和卵石層在噴漿壓力、流量、提升速度、旋轉速度采取不同結構形式下，能夠滿足規范要求，為施工提供合適的有關參數，以確保高噴灌樁工程達到在經濟上合理、在技術上安全可靠。

2、試驗項目

根據招標文件的工程地質描述，工程場區內地層中高程65.0m至75.0m為砂層、砂礫石層及風化巖層，透水性強，溢流壩段基坑開挖至65.0m，完全揭穿了砂層和砂礫石層，為保證施工期間圍堰穩定及主體工程干地施工，需在上、下游圍堰基礎及基坑左側進行截滲處理，采用高壓旋噴灌漿，灌漿入基巖。具體做一下試驗；

（1）不同水泥漿壓力的試驗；

（2）不同提升速度的試驗；

（3）不同旋轉速度的試驗；

（4）不同地質參數的試驗。

3、地形及地質條件

混凝土壩段基巖為加里東晚期中粗粒黑云母花崗巖，局部夾片巖捕擄體，并有細粒花崗巖脈、長英巖脈、石英巖脈及綠簾石脈穿插。河床表層級配不良砂以粗砂為主，含礫石，下部為級配良好礫，局部夾透鏡狀或薄層狀含砂粘性土層或軟土，總厚度2～6.4m，受淮河內采砂影響，河床及漫灘地形變化較大，由于下部Qalp3地層中大粒徑卵礫石篩除后現場亂堆，嚴重影響河床及漫灘中砂卵礫石的顆粒組成。工程場區內地層中高程65.0m至75.0m為砂層、砂礫石層及風化巖層，透水性強。

高壓旋噴截滲墻布置在上下游圍堰及與基坑左側（導流明渠右岸平臺）之間呈“U”型狀分布與右岸山體形成封閉環狀。高壓旋噴截滲墻試驗區計劃布置在基坑左側。

4、試樁布置及時間

根據現場情況， 高壓旋噴樁工藝性試驗選在導流明渠右岸和基坑左側的平臺間，單排布置，共有8根試驗樁，如圖一所示從左到右為1#～8#樁。高壓旋噴樁設計樁徑1.1m，樁間距0.977m，套接厚度不小于50cm，試驗樁長約14.0m。

5、試驗設計

本次試驗共有8根試驗樁，采用雙管法高噴灌漿法進行灌漿。試驗周期為7天，試驗時觀測灌漿壓力、吃漿量等相關數據。試驗目的主要為獲得提升速度、旋轉速度、噴射壓力等參數。

8根旋噴樁試驗選用雙管法施工，高噴臺車（GYP—7）提供壓力、流量，空氣壓縮機供應壓力、流量等分別進行實驗。

具體布置如下：1#、 2#、3#、4#樁保持壓縮空氣、水泥漿壓力、水泥漿流量不變的情況下，改變提升速度與旋轉速度其中旋轉速度是提升速度的1.1～1.2倍。1#和2#為一組，3#和4#為另一組。通過1#和2#樁與3#和4#樁的對比，比較相同水泥漿壓力下不同旋轉速度和提升速度的墻體截滲性能及整體均勻性情況。5#、6#、7#、8#樁采用較小的水泥漿壓力進行試驗，相應的布置方式與1#、2#、3#、4#相同，即保持壓縮空氣、水泥漿壓力、水泥漿流量不變的情況下，改變提升速度和旋轉速度。其中5#和6#為一組，7#和8#為另一組。5#、6#與7#、8#的對比，比較較小水泥漿壓力下不同旋轉速度和提升速度的墻體截滲性能及整體均勻性情況。通過1#、2#、3#、4#與5#、6#、7#、8#的對比選擇不同水泥漿壓力下的最優水泥漿壓力、提升速度、旋轉速度參數。

旋噴樁的施工工藝參數確定見表一。

6、試驗樁檢驗成果分析

6.1 檢測項目：

委托有資質的第三方機構對試驗樁的滲透系數、抗壓強度、防滲墻完整性進行檢測。

6.2 檢測孔布置

在1#、8#試驗樁偏離中心處和4#與5#試驗樁套接部位作為檢測孔，檢測孔分別為檢測孔①、檢測孔②、檢測孔③，如下圖：

6.3 試驗結論

通過試驗結果的數據分析，試驗樁水泥漿壓力在36MPa或38MPa時、氣壓在0.7 MPa時，提升速度6v（cm/min）、8 v（cm/min）、10 v（cm/min）時，旋轉速度在8（r/min）、10（r/min）、12（r/min）的情況下，抗壓強度R28達到：5.1MPa～12.6MPa；滲透系數K達到：2.03×10-6 cm/s～7.65×10-7 cm/s；滿足規范要求，且防滲墻較完整，水泥土較密實、連續性較好。

通過試驗并結合施工現場條件，綜合考慮施工工程質量、進度和經濟性，推薦施工技術參數如下：

7、總結

高壓旋噴灌漿參數試驗對確定高噴灌漿提升速度、旋轉速度、噴射壓力等最優參數有著不可替代的作用。文章通過對出山店水庫高壓旋噴灌漿試驗過程的全景描述，對以后類似項目的有著必要的指導意義。