淺談風(fēng)化巖圍堰膏漿結(jié)合高噴防滲施工

楊新開

一、前言

在利用開挖的風(fēng)化巖作為擋水圍堰的填筑材料時，圍堰填筑壓實后易出現(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對圍堰造成劈裂，影響圍堰安全；高噴灌漿防滲墻在風(fēng)化巖圍堰中施工時易出現(xiàn)漿液逸散、成墻效果不佳。因此，針對風(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。

二、工藝特點

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。

三、適用范圍

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。

四、工藝原理

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。

五、施工工藝流程

根據(jù)該工藝特點，實施過程中先進(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：測量放樣、鉆機(jī)就位→Ⅰ序孔鉆至設(shè)計孔深→套管法膏漿灌漿；高噴灌漿施工流程為：測量放樣、鉆機(jī)就位→鉆孔至設(shè)計孔深、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。

六、操作要點

該工藝在進(jìn)行防滲灌漿時，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，每兩孔間距0.5m；膏漿灌漿孔設(shè)置兩排，排距1.5m，每兩孔間距1.0m。可控性膏漿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）測量放樣、鉆機(jī)就位

在圍堰頂部進(jìn)行測量放樣，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)計深度并經(jīng)檢驗合格。鉆孔時選定部分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，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，首先進(jìn)行孔底純水泥漿注漿，達(dá)設(shè)計壓力后，邊拔管邊灌漿。孔底段灌漿結(jié)束后，在繼續(xù)灌漿的同時緩慢拔套管，當(dāng)拔管長度超過1 根套管長度或出現(xiàn)壓力驟降或消失時停止拔管，繼續(xù)灌漿。

1）漿液變換標(biāo)準(zhǔn)

在某級壓力下灌漿耗漿量大于0.5m3/min，壓力仍沒有變化，可變稠一級漿液（具體指標(biāo)見表1）；在某級漿液灌注達(dá)0.5m3/min 且流量大于50L/min、壓力無明顯變化時，可越級變稠；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)場實際情況（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)灌漿試驗情況及吸漿量大小進(jìn)行調(diào)整；如果灌注時灌漿壓力長時間保持在一定范圍，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）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)試驗確定，選擇有代表性的地層進(jìn)行高噴灌漿現(xiàn)場試驗，高噴灌漿按表1施行，施工時結(jié)合施工實際情況進(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）測量放樣、鉆機(jī)就位

根據(jù)測量放樣位置，鉆機(jī)就位，準(zhǔn)備鉆孔。

2）鉆孔至設(shè)計孔深、下護(hù)壁花管并起拔套管

鉆孔至設(shè)計深度并需經(jīng)檢驗合格：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）高壓噴射灌漿臺車就位

使用液壓步履裝置使高壓噴射灌漿臺車的井口裝置對準(zhǔn)孔口，然后升降液壓支腿調(diào)平臺車，并進(jìn)行試噴檢查，各管路及機(jī)械正常，各參數(shù)均達(dá)到要求后利用卷揚機(jī)提起噴桿，使噴頭通過井口對準(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)對漿液進(jìn)行過濾），用比重稱或比重計測量漿液比重，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)計要求，測定孔口返漿密度達(dá)到要求（1.2g/cm3）后，按設(shè)計規(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)計墻頂高程1.0m 時放慢提升速度，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。

七、質(zhì)量保證措施

1.開工前對所有施工人員進(jìn)行質(zhì)量技術(shù)交底，重點對參與施工的相關(guān)人員進(jìn)行崗前培訓(xùn)。同時，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。

2.正式施工前，選擇有代表性的地段進(jìn)行現(xiàn)場試驗，以獲取合適的施工參數(shù)；嚴(yán)格控制孔位測量放樣，孔位誤差控制在設(shè)計允許范圍內(nèi)。在施工過程中，質(zhì)檢人員的檢查驗收貫穿整個過程，以質(zhì)量檢查和檢測手段來保證工程質(zhì)量；做好原始資料記錄，及時對原始資料進(jìn)行整理分析，加強(qiáng)施工工序的檢驗和工序銜接。

3.施工原材料須有廠家的檢驗合格證，進(jìn)場后進(jìn)行檢驗，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、粘度計等檢測漿液的容重、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，且具有一定級配，并分層碾壓密實，為防滲墻施工創(chuàng)造條件。

八、結(jié)語

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，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，同時也可避免灌漿逸散造成的浪費，節(jié)約了工程用材和造價■