高压旋喷灌浆技术在闸基防渗工程中的应用

1 概述
　　通惠闸工程位于通州区境内的通惠桥下游500m处，是通惠河入北运河出口的拦河闸，闸室分五孔，每孔净宽8m，为保证闸室底板不因上下游水头差而引起闸基绕渗水流对底板产生过大浮托力，需在闸前铺盖下设一道板桩，板桩为设计长65.6m、深6.5m、厚度50cm的砼连续墙。按常规的施工方法，宜采用抓斗成槽或钻机成孔、水下浇筑砼的施工方法。通过调查了解并参照国内外有关工程，我们改用更为方便、快捷、经济的施工方法--高压旋喷灌浆技术。
　　高压旋喷灌浆技术用于防渗墙施工，在国内外的坝体防渗技术中有过应用，但用于闸基防渗在北京地区以前尚未推广。其作用原理是利用射流作用切割掺搅地层，同时注入水泥浆改变原地层结构和组成，形成水泥、砂、土的凝结体。板桩地处通惠河河床，根据地质报告，板桩结构范围内地层属细砂或粉细砂层。在这种地质结构中施工更有利于形成类似水泥砂浆体的防渗结构。高压旋喷灌浆作为替代施工方案，首先应保证达到设计要求的防渗效果；同时还应有一定强度满足上部结构施工的要求。
　　2 施工方法及步骤
　　2.1设备及场地。S500─4高喷台车一台，150和300钻机各一台，3DS─S50高压水泵一台，6m3空压机一台，HB800灌浆泵4台。防渗墙设计底高程▽8.92m，顶高程▽15.42m。为了便于钻机施工，在墙顶部高程16.00m处整出施工平台，平台长度70m，宽6m，保证施工机械能方便的移动和就位。
　　2.2 孔位布置。灌浆孔94个，孔距0.7m，每孔灌浆后保证搭接厚度超过0.5m。造孔和灌浆分三序施工，即三步跳打，目的是避免串孔和对周围地基土的扰动。
　　2.3 定孔。轴线上按照确定的孔距确定孔位，在轴线一端架经纬仪，用50m钢卷尺排出孔位，用小木桩标记，依次排放。
　　2.4钻孔。机至孔位，将机架垫稳，垫平，立轴垂直，经检查符合要求后开钻，钻进过程中随时校正钻机的垂直度和孔位偏差，由于地处砂层，在钻进过程中需要采取泥浆护壁防止塌孔，钻孔深度控制在桩底高程以下0.5m。
　　2.5灌浆。孔成型后将钻机移走，高喷台车移到孔位，先进行地面水汽试喷，检查各组机械运转是否正常，喷头、喷管是否通畅，将喷管下至要求深度▽8.42m，开始喷送符合要求的水泥净浆，待注入浆液冒出孔口后，按要求的提升速度及旋转速度自下而上边旋转边提升喷射，直到设计的终喷高度停喷,停喷后立即提出喷射管,并在喷射孔中进行充填灌浆即回灌，直至液面不再下沉为止。
　　高压喷射灌浆的施工工艺流程见下图：
　　3 主要技术要点
　　3.1 定孔位间距70cm应严格保证，才能保证防渗墙厚度均匀，搭接紧密。
　　3.2为防止塌孔及堵水咀、气咀，接卸管要迅速，一气呵成。
　　3.3喷射过程中有漏浆现象时，停止提升加快摆速，等冒浆正常后再继续喷射提升。
　　3.4喷射过程中因故中断且停喷时间超过30分钟时，将孔内水泥浆置换出来换成粘土浆。
　　3.5因孔距较小，一方面要避免串孔，另一方面还要保证喷浆的影响半径。所以应控制好喷射
　　4 质量要求和检验试验
　　根据旋喷防渗墙在整个工程中的功能特性，确定了两个基本指标：防渗性能和强度。防渗性能用渗透系数来衡量，确定k≤10-6cm/s；抗压强度是以满足防渗墙与铺盖衔接的施工要求作为标准，以此确定在防渗墙6.5m深范围内，上部分1.42m范围即高程▽14.00m以上抗压强度≥8MPa。下部分5.08m范围即高程▽8.92m至▽14.00m，抗压强度≥5MPa 。因此在旋喷过程中在不同高程位置应调整施工参数，特别是提速和转速，14.00m以上应采用低提速高转速，才能保证防渗墙强度质量要求。对防渗墙的检验分取样试验和现场试验两种方法。
　　4.1取样试验：在整个施工完成7天后，将装有岩芯钻头的钻机定位于防渗墙轴线,取相邻两个钻孔中间的搭接位置，也是防渗墙最薄弱的环节,取2个位置钻孔取芯，孔径为13cm,岩芯直径10cm。其中1号孔钻至高程▽10.00m，取抗压、抗渗试块各一组。2号孔钻至高程▽14.00m，也取抗压、抗渗试块各一组。取出的岩芯委托北京市水科所进行抗压和抗渗试验,抗压试件实测强度：1号孔试件为10.8-14.2MPa，2号孔试件为6.6-14.5MPa.抗渗试件实测渗透系数k为1.27-8.53×10-7cm/s,结果全部达到要求。

　　4.2现场试验：2号孔取样后用高标号水泥砂浆封堵密实。1号孔现场取样后留做注水试验用,注水试验的目的是依据达西定律计算其渗透系数。试验前对1号孔做处理,将孔周围及▽15.42m以上浮渣清除。用手提电钻配特制的直径25cm的钻头,在与试验孔同轴位置钻一个15cm深的圆坑，清理干净。另在现场制作一个直径为20cm的漏斗型装置,将其倒扣在试验孔孔口的小坑内，倒扣漏斗与坑壁之间用遇水膨涨胶条封闭,不得漏水。试验时,从倒扣漏斗的上部向孔内注水，注满后开始计时,随着水位下降,用量筒连续向孔内补水.计算公式如下：分享到：更多
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