水利工程施工中基礎(chǔ)防滲處理的應(yīng)用

大直河門站工程位于浙江省杭州市肖江市。該項(xiàng)目采用新的水泵站，接收三個(gè)耳部，設(shè)計(jì)流量為20m3。s級(jí)100噸帆船，全長(zhǎng)480米，門寬8米。主管、副車間及輔助工程的總投資4000萬(wàn)元。該工程高壓擺噴防滲墻合計(jì)3528m,主要分為2塊,一塊為泵站底板上下游側(cè)兩道高噴墻156m,另一塊為船閘閘室及上下閘首四周側(cè)高噴墻3372m;墻體高度:噴漿起噴標(biāo)高為-7.75,-8.3(泵站部分),-9.5m(船閘部分),終噴高度為底板以上1m,基礎(chǔ)開(kāi)挖時(shí)鑿樁1m成樁。工程建基面以下土層分別為砂質(zhì)粉土160kPa、粉砂200kPa、砂質(zhì)粉土夾粉質(zhì)粘土150kPa、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土70kPa、粉質(zhì)粘土夾粉土110kPa等。1高噴灌漿技術(shù)高噴技術(shù)主要是借助于高噴射流,通過(guò)沖擊切割和強(qiáng)烈擾動(dòng),使?jié){液在射流作用范圍內(nèi)擴(kuò)散、充填周圍土層,并與土石粒摻混攪合,硬化后形成凝結(jié)體,從而改變?cè)貙咏Y(jié)構(gòu)和組成,借以達(dá)到防滲或提高承載力的目的。高噴射流強(qiáng)度隨射流距離的增加而較快地衰減至射流束末端,對(duì)地層仍產(chǎn)生擠壓作用;同時(shí),噴射結(jié)束后,靜壓灌漿持續(xù)進(jìn)行,這對(duì)周圍土體產(chǎn)生滲透作用,這樣不僅可以促使凝結(jié)體與周圍土體結(jié)合更加密實(shí),凝結(jié)體周圍除了漿皮層外,還在外側(cè)產(chǎn)生明顯的滲透凝結(jié)層,有著良好的復(fù)合防滲作用,從而進(jìn)一步提高了凝體的防滲性能。凝結(jié)體的防滲性能主要取決于地層組成成分和顆粒級(jí)配、施工工藝及漿液材料等,因此,關(guān)鍵是要在施工工藝參數(shù)和質(zhì)量控制方面下功夫。高噴灌漿技術(shù)包括單管法、雙管法、三管法。本工程采用的是三管法施工,用水管、氣管、漿管同軸布設(shè)組成噴射桿,桿底部設(shè)置有噴嘴,氣、水噴嘴在上,漿液噴嘴在下,高噴時(shí),隨著噴射桿的旋轉(zhuǎn)和提升,先是高壓水和氣的射流沖擊擾動(dòng)地層土體,呈翻滾松散狀態(tài),隨后以低壓注入濃漿摻混攪拌,硬化后形成凝結(jié)體。施工設(shè)備價(jià)廉易購(gòu),質(zhì)量可滿足設(shè)計(jì)要求,造價(jià)低,工效高,能充分利用原地土體,就地取材,機(jī)械化程度高。2噴灌節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)高壓噴射灌漿的施工機(jī)具由高壓發(fā)生裝置、鉆機(jī)、特種鉆桿和高壓管路4部分組成,主要包括:鉆機(jī)、高壓泵、空氣壓縮機(jī)、注漿管、噴嘴、流量計(jì)、輸漿機(jī)、制漿機(jī);本工程高噴機(jī)械采用GP1800-2型高噴臺(tái)車,高壓水泵3KB/75kW,泥漿泵HB80/10型,空壓機(jī)(6m3/min)及拌漿機(jī)、水泵。施工時(shí),先確定施工軸線,按單排孔布置,并按設(shè)計(jì)的孔距將孔位先定好;經(jīng)過(guò)觀察和分析,當(dāng)?shù)?序墻體有足夠的強(qiáng)度,在進(jìn)行兩序噴灌連接時(shí),這樣連接防滲效果好;本工程高噴灌漿分兩序進(jìn)行,編號(hào)順序?yàn)橐恍?…3…5…,二序2…4…6…,間隔時(shí)間不少于24h。工藝流程:高噴臺(tái)車就位→地面試噴→制漿→下高噴管→擺動(dòng)提升沖擊灌漿→終灌→純漿回灌。(1)進(jìn)行場(chǎng)地平整,挖好排漿溝,鉆機(jī)底盤用方木墊穩(wěn)墊平,做好鉆機(jī)定位,要求安放水平,鉆孔過(guò)程中隨時(shí)采用水平尺隨時(shí)測(cè)定底盤水平,鉆桿垂直,確保孔斜偏差小于1°的設(shè)計(jì)要求。(2)鉆孔定位后,利用特種鉆桿在設(shè)計(jì)孔位鉆孔,原漿固壁止設(shè)計(jì)高程,鉆頭直徑146mm,鉆頭對(duì)準(zhǔn)鉆孔中心,就位偏差小于5.0mm。(3)下三重管噴射,在地面上進(jìn)行水、氣試噴后下管止設(shè)計(jì)深度,調(diào)整噴射軸線方向呈折線型(折線的軸線與鉆孔的軸線的夾角為15°)。(4)做好高壓噴射灌漿前的準(zhǔn)備,確保水泥漿充分?jǐn)嚢韬涂刂坪脻{液比重、水灰比等。(5)嚴(yán)格按施工技術(shù)要求操作,用施工技術(shù)參數(shù)來(lái)控制高壓噴射灌漿質(zhì)量。(6)高壓噴射灌漿結(jié)束后,拔出套管。(7)噴射完畢后,由于漿液的析水作用,水泥漿固結(jié)收縮,出現(xiàn)孔口下沉,故應(yīng)在完成擺噴后,停滯一定時(shí)間,根據(jù)漿液回落情況,每孔必須及時(shí)作好原漿回灌工作,直至漿面不再下降為止。3質(zhì)量控制3.1設(shè)計(jì)參數(shù)高噴孔距1.2m,擺噴角度30°,擺噴對(duì)接,滲透系數(shù)K為1×10-6cm/s,抗壓強(qiáng)度R28為3.0MPa,漿液水灰比為1∶1。3.2水泥攪拌水泥漿用水主要材料是水泥,設(shè)計(jì)要求水泥強(qiáng)度等級(jí)不低于R32.5,灌漿所用的水泥應(yīng)保持新鮮無(wú)受潮結(jié)塊,其細(xì)度為0.080mm,方孔篩余量不大于5%,水泥使用前,施工單位應(yīng)對(duì)其質(zhì)量作檢測(cè),監(jiān)理單位進(jìn)行平行抽檢,合格后才可使用;攪拌水泥漿所用水,應(yīng)符合JGJ63—89《混凝土拌合用水標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定;水泥漿由制漿機(jī)攪拌而成,漿液水灰比1∶1,攪拌時(shí)間不小于2min,超過(guò)4h的水泥漿作為廢料處理,不得用于高噴灌漿。3.3灌漿高度及提升速度控制施工技術(shù)參數(shù)的確定是防滲墻成墻質(zhì)量的重要環(huán)節(jié),嚴(yán)格按照規(guī)范操作和技術(shù)參數(shù)進(jìn)行施工,是確保施工質(zhì)量的關(guān)鍵,現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定技術(shù)參數(shù)、注漿固結(jié)體強(qiáng)度和墻體抗?jié)B指標(biāo)等;施工鉆孔過(guò)程中,要注意到各層的地質(zhì)變化情況,及時(shí)調(diào)整高噴灌漿施工技術(shù)參數(shù)。本工程施工技術(shù)參數(shù)如下:(1)高噴灌漿的孔距為1.2m。(2)防滲墻鉆孔為垂直孔,其偏斜應(yīng)小于1°。(3)高噴灌漿孔位與設(shè)計(jì)孔位偏差應(yīng)小于5cm。(4)高噴灌漿的形式為擺噴,擺角30°。(5)提升速度的快慢直接影響漿液用量,提升速度過(guò)快,則墻后不穩(wěn)定、易產(chǎn)生空洞,且切割半徑不符合要求,會(huì)造成防滲墻搭接處產(chǎn)生薄弱環(huán)節(jié);提升速度太慢,則冒漿量過(guò)大,造成水泥浪費(fèi),因此需根據(jù)灌漿試驗(yàn)確定不同土層的提升速度。本工程的提升速度為12cm/min,擺動(dòng)速率為12~15次/min。(6)高噴灌漿的水壓為35~40MPa,流量為70~80L/min;空氣壓力為0.6~0.8MPa,風(fēng)量為0.8~1.2m3/min;灌漿壓力為0.2~1.0MPa,流量為60~80L/min。(7)漿液比重控制在1.5~1.7g/cm3,回漿比重控制在1.2g/cm3。其他技術(shù)要求按照DL/T5200—2004《水電水利工程高壓噴射灌漿技術(shù)規(guī)范》執(zhí)行。3.4噴射管的下入、下管和噴管的注意事項(xiàng)測(cè)量放線,定出孔位和中心線,用小木樁做好標(biāo)記,孔位誤差不大于20mm,經(jīng)監(jiān)理驗(yàn)收合格后,才可進(jìn)行下一步工序的施工。注漿前,要檢查高壓設(shè)備和管理系統(tǒng),漿管、水管、氣管及噴嘴內(nèi)不得有任何雜物,所用管接頭的密封必須良好,并報(bào)監(jiān)理檢查驗(yàn)收。鉆機(jī)移開(kāi)后,將高噴臺(tái)車就位,在地面上試驗(yàn)噴射方向,調(diào)整噴射水壓、氣壓,下入噴射管至設(shè)計(jì)深度,報(bào)監(jiān)理驗(yàn)收;在下管過(guò)程中,為防止泥砂堵塞噴嘴,可邊射水邊下管,水壓一般不超過(guò)1MPa。每孔開(kāi)始灌漿前必須采用水泥漿比重稱測(cè)定比重,不符合設(shè)計(jì)要求及時(shí)調(diào)整配比,每孔灌注的漿液至少測(cè)定3次比重,拌漿必須連續(xù)均勻,攪拌時(shí)間不少于30s,漿液自制備至用完不超過(guò)4h。施工單位認(rèn)真填報(bào)有關(guān)原始記錄,鉆孔的終孔深度、高噴灌漿的起噴深度和終噴標(biāo)高,必須由監(jiān)理工程師在原始記錄上簽證驗(yàn)收后,才可進(jìn)行后序作業(yè);隨時(shí)注意漿液的初凝時(shí)間、注漿量、水、水壓、氣壓、提升速度及冒漿量等參數(shù),保證孔內(nèi)漿液上下暢通,注意觀察冒漿情況,對(duì)冒漿情況進(jìn)行嚴(yán)格控制;鉆進(jìn)暫?；蚪K孔待噴時(shí),孔口應(yīng)加蓋保護(hù)。噴射作業(yè)完成后,應(yīng)將注漿泵的吸水管移到水箱內(nèi),在地面上噴射,以便把泥漿泵、注漿管和軟管內(nèi)的漿液全部排除,防止殘存的水泥漿將管路堵塞。3.5高壓噴射注漿本工程鉆進(jìn)過(guò)程中,孔口不返漿,采用以下措施:(1)對(duì)局部土層有孔隙不冒漿的處理。停止鉆進(jìn),漿液正常送入,擺噴正常進(jìn)行;若3~5s仍不返漿,關(guān)閉氣、高壓水,提升三重管,漿液繼續(xù)送入孔內(nèi),并往孔內(nèi)投放粘土球或級(jí)配料;當(dāng)投放粘土球或級(jí)配料無(wú)效時(shí),采取提升2~10cm即停止,在該處噴射2~3s,繼續(xù)提升2~10cm,以此周而復(fù)始直至孔口冒漿。(2)鉆孔中遇到塊石時(shí),改用金剛石鉆頭鉆進(jìn),并降低提升速度,提高比能值,保證終孔直徑不小于130mm。(3)因故或拆接三管而不能連續(xù)灌漿時(shí)間不得超過(guò)2h,而且重新開(kāi)始時(shí)必須將噴射管從停噴位置下移0.5~0.7m,再進(jìn)行高噴灌漿。(4)凡經(jīng)特殊處理的滲漏段,待孔口返漿后均應(yīng)將噴射管下至原不返漿的最下位置,再進(jìn)行正常噴射(復(fù)灌),以確保防滲墻墻體質(zhì)量。4s123.1本工程高噴防滲墻設(shè)計(jì)質(zhì)量要求:滲透系數(shù)K為1×10-6cm/s,抗壓強(qiáng)度R28為3.0MPa;在施工過(guò)程中由監(jiān)理單位對(duì)鉆孔孔距、孔深、制漿稠度、灌漿三壓等施工工藝進(jìn)行隨機(jī)抽檢,測(cè)得指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)要求;為檢測(cè)高噴防滲墻的防滲性能,由監(jiān)理單位隨機(jī)鉆孔取芯,經(jīng)檢測(cè),滲透系數(shù)和抗壓強(qiáng)度均符合設(shè)計(jì)要求。5施工質(zhì)量的研究高噴灌漿具有施工速度快、固結(jié)體