進水閘高噴截滲墻試驗技術方案探討

□張剛強（河南省水利第二工程局）

進水閘高噴截滲墻試驗技術方案探討

□張剛強（河南省水利第二工程局）

龍山大閘除險加固工程南、北干渠進水閘由于地基結(jié)構復雜不穩(wěn)定，需要進行高噴截滲墻施工。合理選擇高噴截滲墻試驗方法及步驟，及時整理高噴截滲墻試驗成果，并將試驗成果運用于高噴截滲墻試驗墻體施工。同時在施工中提出質(zhì)量控制要求以及特殊情況的處理方案，從而使整個高噴截滲墻施工質(zhì)量和進度得以保證。

除險加固；干渠進水閘；高噴截滲墻；試驗技術方案

1 工程概況

龍山大閘除險加固工程，設計洪水標準為50 a一遇，設計洪水位57.79 m；校核洪水標準為200 a一遇，校核洪水位58.12 m。南干渠進水閘拆除改建為穿堤涵洞式引水閘，新閘中心線與老閘中心線重合，為滿足防洪要求，新筑60 m長堤防連接南龍山和右側(cè)連接堤。進水閘穿堤布置，穿堤涵洞總長34 m。涵洞一聯(lián)2孔，孔口尺寸3.00 m×3.50 m（寬×高），底板高程50 m。

北干渠進水閘位于西圍堤樁號0+902處，原址拆除重建。進水閘主要由引水渠、防洪控制閘、堤下涵洞及消能防沖段組成。防洪控制閘順水流向總長14 m，鋼筋混凝土胸墻式結(jié)構，孔口尺寸3.00 m×3.40 m，底板高程50.60 m。防洪控制閘后接14.58 m長鋼筋混凝土箱涵，堤頂寬7 m，箱涵頂最大填土高度4.50 m。

2 地質(zhì)概況

南干渠閘基屬土巖雙層結(jié)構，上部為第四系上更新統(tǒng)沖、洪積物及全新統(tǒng)沖積物，巖性主要為人工填土、中粗砂及淤泥質(zhì)重壤土等，下伏基巖為安山巖。北干渠閘基屬土巖雙層結(jié)構，上部為第四系全新統(tǒng)沖積物，巖性主要為人工填土、細砂、中粗砂及淤泥質(zhì)重壤土等，下伏基巖為安山巖。

3 高噴截滲墻試驗方法及步驟

3.1 試驗目的

本次試驗要達到3個目的：選定鉆機有效的鉆進方法，以保證有效成孔、孔斜率能控制在1%以內(nèi)；達到要求的技術指標，選定高壓旋噴灌漿防滲墻采用的高噴孔孔距；確定本工程高壓旋噴灌漿防滲墻采用的高噴施工工藝、有效半徑、漿液性能及施工參數(shù)，制定相應的操作規(guī)程。

3.2 造孔機械

選用XY-2型液壓回轉(zhuǎn)式鉆機。

3.3 高壓旋噴灌漿方法及主要工藝參數(shù)

高壓旋噴灌漿采用三重管法，采用的主要工藝參數(shù)略。

3.4 試驗方法

按設計單位的要求和監(jiān)理人的指示，在防滲墻軸線的起始端，選擇一段進行高壓噴射灌漿現(xiàn)場施工工藝試驗，先形成一段連續(xù)的高噴截滲墻。然后在墻體中心線上相鄰兩孔高噴凝結(jié)體的搭接處，布置檢查孔進行注水試驗，取芯樣進行抗壓強度試驗。初擬試驗段布置于防滲墻軸線、南干渠進水閘中心線右側(cè)20～16 m處，根據(jù)地質(zhì)資料該處地質(zhì)情況具有代表性，孔距0.80、0.95、1.10 m共布置高噴孔4個，底部深入基巖0.80 m，頂部噴灌至設計高程形成一段連續(xù)的墻體。

4 高噴截滲墻試驗成果

4.1 試驗成果報告內(nèi)容

試驗成果報告內(nèi)容包括：工程概況、試驗經(jīng)過、試驗成果及分析意見、施工方法及工藝建議。

4.2 注水試驗及滲透系數(shù)計算

注水試驗采用常水頭—注水量求得穩(wěn)定注水量與穩(wěn)定常水頭值。鉆孔注水采用下述公式（非完整孔注水試驗）計算滲透系數(shù)。

公式中代號意義如下：K—滲透系數(shù)（cm/s）； Q—向孔內(nèi)注入的穩(wěn)定注水量（m3/s）；R—影響半徑，以一半墻體厚度計（m）；r0—鉆孔半徑（m）；h0—孔內(nèi)水位至孔底距離（m）；S0—孔內(nèi)水位至天然地下水位距離（m）。

5 高噴截滲墻試驗墻體施工

5.1 施工準備

5.1.1 現(xiàn)場布置

修筑操作平臺，整理現(xiàn)場，實現(xiàn)“三通”（水通、路通、電通），備足材料，安排機械進場，進行機械試運轉(zhuǎn)，檢測檢驗設備的計量裝置，做好廢漿排放措施。

5.1.2 技術準備

現(xiàn)場材料試驗，根據(jù)選定的漿液比重，進行現(xiàn)場配合比試驗。配合比試驗成果包括漿液拌制時間、漿液密度、沉淀穩(wěn)定性等。

5.1.3 技術交底

方案批準后，項目部立即組織施工技術人員對施工班組進行交底。

5.2 主要施工步驟

施工工藝流程：試驗孔鉆孔→灌漿→查孔鉆孔→注水試驗→試驗成果分析、整理。

5.3 主要施工方法

5.3.1 定孔測量

定孔測量依照試驗孔的孔位布置放線進行測量放孔位，單孔的誤差≤20 mm，并用木樁進行固定，標識上孔號，同時進行保護。

5.3.2 鉆機造孔

用鉆機造孔、成孔使用XY-2型地質(zhì)鉆機，該鉆機的合金鉆頭在泥漿護壁狀態(tài)下回轉(zhuǎn)鉆進，基巖采用金剛石鉆頭。鉆機開鉆孔前仔細校對孔位，在確認孔位正確后將鉆探機具移至鉆孔位置，核準孔位，同時用水平尺微調(diào)機身至水平，保證立軸垂直和機座水平牢固，測量正確后方才開鉆。保證成孔的垂直度。鉆進時，如若出現(xiàn)泥漿嚴重漏失、孔口不返漿的情況，應查明原因，采取有效措施。根據(jù)以往施工經(jīng)驗，此時應采取以下處理辦法：充填堵漏，停止鉆進，開始向孔內(nèi)投入泥球或摻加2～5 mm機制砂，直至孔內(nèi)泥漿液面升起時再繼續(xù)鉆進，摻加的原則是先細后粗，先少后多。這種方法不僅是為了順利鉆孔，更重要的是形成反濾，為高噴灌漿提供施工條件。鉆孔施工時，要嚴格控制成孔垂直度。按設計要求測量孔斜，應使孔斜率降至最低，要求孔底偏斜率≤1%，以確保防滲墻的搭接可靠。

5.3.3 下噴射管

將高噴臺車移至孔口處，先進行地面試噴。噴射管按要求下到設計深度，誤差≤10 cm，同時將井口轉(zhuǎn)動裝置調(diào)整好，并與其它工序相互配合，做好灌漿前的準備工作。

5.3.4 制漿

不合格的水泥嚴禁使用，嚴格按配合比與程序制漿。水泥采用重量稱量法，稱量誤差應＜5%；漿液必須攪拌均勻并測定漿液密度。施工中隨時對現(xiàn)場水泥進行計量。攪拌水泥漿的時間≥95 s，制備用漿液要在4 h內(nèi)用完。漿液控制過程中應保持均勻上料，使?jié){液比重保持在設計要求的范圍內(nèi)。制漿站嚴格按照配比配置漿液，并及時用泵送漿，輸送水泥漿的流速1.40～2.00 m∕s，制漿站要30 min測定漿液比重一次，并對制漿量及比重作詳細記錄。

5.3.5 噴射灌漿

噴射管下至設計深度后，同時啟動高壓水泵、空壓機、泥漿泵等設備，各工藝參數(shù)調(diào)整到設計要求，送入符合質(zhì)量要求的水、氣、漿，噴射1-3 min，等孔內(nèi)漿液冒出孔口后，即按設計要求提升、旋轉(zhuǎn)速度，自下而上開始邊噴射、邊旋轉(zhuǎn)、邊提升，一直達到設計的終噴高度再停止噴射并提出噴射管。噴射完成后，應及時將各噴射管沖洗干凈，不得留有殘渣，防止堵塞管子，尤其是漿液系統(tǒng)更要特別注意。一般是將漿液稀釋成水進行連續(xù)沖洗，直至管路中出現(xiàn)清水為止。工程孔深不大，不需卸管。噴射過程中應隨時檢查設備運行狀況，做好各環(huán)節(jié)配合，避免中斷。

5.3.6 回灌封孔

噴射結(jié)束后，應連續(xù)將冒漿回灌至孔內(nèi)，直至孔內(nèi)液面不下降為止。非灌漿段利用回漿封填。

5.3.7 棄漿排放

舍棄的漿液用泥漿泵抽排到指定地點。

5.4 特殊情況的處理

5.4.1 冒漿處理

高噴灌漿時，一部分灌漿液由孔壁冒出地面，另一部分灌漿液與地層混合進入地層，俗稱冒漿。從流量多少和冒漿成份可大致分析噴射地層情況和灌漿情況。被灌地層、噴射類型及進漿量決定冒漿量的大小。不論過大冒漿和過小冒漿均屬不正常，都要及時辨明原因并給予處理。

在灌漿過程中如遇到地層中有較大空隙，會發(fā)生不冒漿。此時，應在灌漿材料中加細砂、粘土或中砂，等填充空隙后再繼續(xù)正常噴射。

過大冒漿，往往是因為注漿量與有效噴射范圍內(nèi)不相匹配。遇此情況，往往采用適當縮小噴嘴孔徑或提高噴射壓力或適當加快提升速度的辦法。

5.4.2 處理凹穴

灌漿完畢漿液在硬化凝固的過程中，漿液表面有時會出現(xiàn)泌水并下陷的現(xiàn)象。凹穴的形成是因為漿液本身成份和重力的作用，往往與漿液的性能、凝結(jié)體的直徑、深度與土質(zhì)等因素有關。為避免凹陷，應在灌漿完畢后繼續(xù)灌漿，待漿液凝固后不出現(xiàn)凹陷為止。

高噴灌漿孔要連續(xù)施工，若有中斷時，應進行復噴，復噴長度≥0.20 m。在高噴灌漿施工過程中，出現(xiàn)壓力驟增或突降，孔口回漿濃度或者漿量異常時，應及時采取措施處理。

供漿正常時，孔口回漿的密度變小不能滿足設計要求時，要加大進漿密度或進漿量。當發(fā)現(xiàn)串漿時，應把被串孔回填住，待灌漿孔高噴灌漿結(jié)束，盡快進行被串孔的清掃和灌漿或繼續(xù)鉆進。嚴重漏漿時應摻加防止?jié){液流失，直至返漿正常。

5.5 質(zhì)量要求

孔深：深入基巖內(nèi)0.80 m以上；孔斜：鉆孔偏斜率＜1%；材料：普通硅酸鹽水泥，水泥標號≥42.50級，新鮮無結(jié)塊；墻體滲透系數(shù)：K≤5×10-6；鉆孔取芯樣室內(nèi)試驗抗壓強度≥1MPa。

［1］聶磊.高噴灌漿在船閘施工中的應用［J］.黑龍江科技信息，2009（26）.

［2］尚俊偉，石英杰，歐勇.土工格室在蓄洪區(qū)安全建設撤退道路工程軟基路段的應用［J］.治淮，2012（6）.

編輯：符 蕾

TV66

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：1673-8853（2017）02-0095-02

2016-11-11