高壓噴射灌漿技術(shù)在水閘除險加固工程中的應(yīng)用
2014-08-27 09:01:54陳志江
中華建設(shè)科技 2014年6期
陳志江
（上虞農(nóng)發(fā)水利建筑工程有限公司 浙江 紹興 上虞 312300）
【摘 要】 本文以上虞海涂二號閘為例，簡要介紹了高壓噴射灌漿技術(shù)，并分析了在水閘除險加固工程中通過現(xiàn)場試驗確定其技術(shù)參數(shù)的過程。
【關(guān)鍵詞】 高壓噴射灌漿；水閘；除險加固；技術(shù)參數(shù)
【中圖分類號】 TV222+223
【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】 A
Applications of High Pressure Jet-grouting Technique on Sluice Danger Removing and Strengthening Projects
Chen Zhi-jiang
(Shangyu agricultural hydraulic engineering construction company limited Shangyu Zhejiang 312300)
【Abstract】Illustrated by the case of the 2nd sluicegate in Shangyu, this paper briefly introduces the high pressure jet grouting technology, and analyzes the process by testing on site on sluice danger removing and strengthening projects.
【Key words】 Jet-grouting;Sluicegate;Danger removing and strengthening;Technical parameter
1. 工程背景
（1）紹興市上虞區(qū)海涂二號閘，位于上虞市海涂九四丘北堤，曹娥江出口處東側(cè)。該閘承擔(dān)著虞北平原向錢塘江排澇的重要任務(wù)，所處河道呈南北走向，出口為錢塘江。水閘共3孔，每孔寬6m，閘頂上有交通橋及啟閉房，橋面標(biāo)高10.5m，閘墩高程4.6m，閘底板高程-0.4m，消力池底板高程-1.5m。閘底板采用砼結(jié)構(gòu)，上下游翼墻采用砼護(hù)面。大堤防潮標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇，排澇標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇，設(shè)計外側(cè)高潮位7.51m， 設(shè)計內(nèi)河高水位4.07m。但工程建成后，由于存在地基滲透變形等問題，嚴(yán)重影響本工程正常發(fā)揮應(yīng)有效益。為充分發(fā)揮二號閘排澇御潮的功能，在進(jìn)行安全評估后，對其進(jìn)行除險加固。
（2）二號閘除險加固工程于2013年6月28日開工，工程內(nèi)容主要為新建該閘防滲系統(tǒng)、新建閘室、下游翼墻的防滲工程及地基加固工程以及閘室房屋結(jié)構(gòu)、閘門、機(jī)電設(shè)備、水閘觀測系統(tǒng)等進(jìn)行修補(bǔ)、完善。工程新建閘下防滲幕墻由連鎖高壓旋噴樁組成，旋噴樁直徑80cm，搭接20cm，樁中心距60cm，設(shè)計樁身28天強(qiáng)度大于等于1MPa，滲透系數(shù)小于1×10-6cm/s。
2. 高壓噴射灌漿技術(shù)簡介
高壓噴射灌漿技術(shù)是構(gòu)筑地下防滲墻，加固軟弱地基及透水層防滲，起到?jīng)_切摻攪、升揚(yáng)置換、充填擠壓、滲透凝結(jié)、位移等作用。其機(jī)理如下：利用鉆機(jī)把帶有噴嘴的灌漿管置入至土層預(yù)定的深度后，以20~40MPa的壓力把漿液或水從噴嘴中噴射出來，形成噴射流沖擊破壞土層，形成預(yù)定形狀的空間，當(dāng)能量大、速度快和脈動狀的噴射流的動壓力大于上層結(jié)構(gòu)強(qiáng)度時，土顆粒便從上層中剝落下來，一部分細(xì)粒土隨漿液或水冒出地而，其余土顆粒在射流的沖擊力、出心力和重力等作用下，與漿液攪拌混合，并按一定的漿土比例和質(zhì)量大小，有規(guī)律地重新排列，形成圓柱狀的固結(jié)體，即高噴樁。
對于水閘的除險加固，高壓噴射灌漿技術(shù)相對于其他地基處理方法，有以下優(yōu)點(diǎn)：
2.1 一樁多能。高噴樁不僅能用于強(qiáng)化地基，還能在形成連續(xù)體后起到防滲止水的作用。
2.2 施工簡便。高噴樁打設(shè)設(shè)備輕便，只需在上層鉆一個孔徑5~50cm的小孔，便可在土中噴射成直徑為0.4~4.0m的固結(jié)體，其徑孔比大于10，因而能貼近已有建筑物基礎(chǔ)建設(shè)新建筑物。
2.3 可控性強(qiáng)。在施工時，根據(jù)工程需要可調(diào)節(jié)旋噴速度和提升速度等參數(shù)后獲得不同形體的固結(jié)體。
2.4 適應(yīng)性好。高壓噴射灌漿技術(shù)對各種地質(zhì)條件均有較好適應(yīng)性，對從淤泥、淤泥質(zhì)土到碎石類的不同基礎(chǔ)類型，均有良好的加固效果。
3. 高壓噴射灌漿技術(shù)參數(shù)的確定
由于該工程中，作為防滲帷幕的高噴樁設(shè)計深度都在28m左右，且工程所處位置濱臨杭州灣，地下水位較高，海水中含有大量的無機(jī)鹽和各種有機(jī)物，在很大程度上影響了水泥的和易性初凝與終凝時間，進(jìn)而影響到水泥的強(qiáng)度多種力學(xué)指標(biāo)。為保證防滲帷幕的完整性和高噴樁的成樁質(zhì)量，在高壓旋噴樁正式施工前，先按不同參數(shù)試打了3根試樁。
3.1 試樁基本情況。
（1）為與實(shí)際工程相適應(yīng)，3根試樁統(tǒng)一以三管法打設(shè)，樁徑80cm，樁長30m，其他具體參數(shù)如表1。
表1 試樁基本參數(shù)表
編號 提升速度cm/min 旋轉(zhuǎn)速度r/min水 氣 漿壓力MPa 流量L/min 壓力MPa 流量L/min 壓力MPa 流量L/min 漿液密度g/cm3
1# 15 12 30 80 0.8 1 28 80 1.54
2# 20 12 32 80 0.8 1 30 80 1.61
3# 20 12 36 100 1.0 1 32 100 1.70
（2）待試樁打設(shè)完成并養(yǎng)護(hù)28天后，委托浙江省水利水電工程質(zhì)量檢驗站對試樁進(jìn)行鉆芯法檢測。
3.2 鉆芯設(shè)備及方法。
現(xiàn)場鉆芯采用XY-1A-4型鉆機(jī)，選用直徑為86mm的金剛石單筒鉆具，垂直鉆芯。開鉆前墊好機(jī)臺，利用水平尺或鉛垂線調(diào)平鉆機(jī)，確保鉆桿鉆進(jìn)時處于豎直狀態(tài)，從樁頂面距樁邊緣10cm處開孔向下鉆進(jìn)。
3.3 芯樣試件抗壓強(qiáng)度及滲透系數(shù)試驗。
參考《深層攪拌法技術(shù)規(guī)范》DL/T 5425-2009、《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》JGJ79-2012和《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》JGJ 106―2003等有關(guān)規(guī)范，現(xiàn)場鉆孔取芯獲得不同高程的芯樣，每樁取6個芯樣試件進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗，3個芯樣試件進(jìn)行滲透系數(shù)試驗。芯樣試件的抗壓強(qiáng)度試驗按《水工混凝土試驗規(guī)程》SL352-2006的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行，滲透系數(shù)試驗按《土工試驗規(guī)程》SL237-1999的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。
3.4 鉆孔取芯成果。
各鉆孔芯樣情況見芯樣照片（圖1~圖3）。
3.4.1 1#試樁。
該樁樁長30m，鉆孔取芯深度12.0m。所檢查深度范圍內(nèi)，芯樣采取率低，水泥土芯樣連續(xù)性、完整性、均質(zhì)性差，成樁效果差，其中9.0m~12.0m部分呈土樣，未取得水泥土芯樣。
3.4.2 2#試樁。
該樁樁長30m，鉆孔取芯深度23.0m。所檢查深度范圍內(nèi)，芯樣采取率低，水泥土芯樣連續(xù)性、完整性、均質(zhì)性差，成樁效果差，其中9.0m~12.0m部分呈土樣，未取得水泥土芯樣。
3.4.3 3#試樁。
（1）該樁樁長30m，鉆孔取芯深度28.0m。所檢查深度范圍內(nèi)，總體而言，芯樣采取率較高，水泥土芯樣連續(xù)性、完整性、均質(zhì)性較好，成樁效果較好，大部分芯樣呈長柱、中柱狀，堅硬，水泥含量高，表面光滑，膠結(jié)較好，局部見少量氣孔，25.0m~28.0m深度范圍芯樣連續(xù)性、完整性、均質(zhì)性差，采樣率低，未能成樁。
（2）該樁6個芯樣試件抗壓強(qiáng)度值為8.30~21.96MPa，平均值15.3MPa，最小值8.30MPa，滿足設(shè)計要求。
（3）該樁3個芯樣試件滲透系數(shù)為3.83×10-7~8.74×10-7cm/s，平均值6.40×10-7cm/s，最大值為8.74×10-7cm/s，滿足設(shè)計要求。
3.5 小結(jié)。
（1）1#試樁和2#試樁鉆孔所檢查深度范圍內(nèi)，旋噴樁連續(xù)性、完整性、均質(zhì)性差，成樁效果差。3#試樁鉆孔所檢查深度范圍內(nèi)，旋噴樁連續(xù)性、完整性、均質(zhì)性較差，成樁效果差異較大，所取水泥土芯樣試件抗壓強(qiáng)度和滲透系數(shù)均滿足設(shè)計要求。最終，水閘高噴樁的正式施工中，以3#試樁的參數(shù)為基礎(chǔ)，稍作微調(diào)后確定實(shí)際施工用參數(shù)為：
（2）孔位偏差≤20mm，傾斜率≤1.0%，水灰比1:0.9，相應(yīng)漿液密度1.54~1.7g/cm3，水泥摻入比≥20%（水泥用量500Kg/m），水壓36MPa，流量100L/min，噴嘴數(shù)量2個，噴嘴直徑1.7mm，氣壓力1.0MPa，流量1L/min，噴嘴數(shù)量2個，噴嘴直徑1.5mm，漿壓力32MPa，流量100L/min，噴嘴數(shù)量2個，噴嘴直徑1.7mm，提升速度20cm/min，旋噴轉(zhuǎn)速12r/min。
4. 結(jié)語
高壓噴射灌漿技術(shù)對水閘上部結(jié)構(gòu)影響較小，具有一樁多能、施工簡便、可控性強(qiáng)、適應(yīng)性好等特點(diǎn)，特別適用于對既有的、正在使用、施工場地窄小的水閘工程進(jìn)行地基加固和防滲。但高壓噴射灌漿技術(shù)參數(shù)的選擇應(yīng)參考工程實(shí)際的經(jīng)試驗后確定。
參考文獻(xiàn)
［1］ DLT5200-2004， 水電水利工程高壓噴射灌漿技術(shù)規(guī)范［S］，北京:中國電力出版社2004.
［2］ 吳為民. 高壓噴射灌漿技術(shù)在水閘地基加固和糾偏中的應(yīng)用研究［D］.河海大學(xué)，2005.
［3］ 曹松寶，陳家榮，趙國彬. 高壓噴射灌漿技術(shù)在水閘加固施工中的應(yīng)用［J］. 水利建設(shè)與管理，2013,01:78～79+57.
［4］ 易善春. 淺議高壓噴射灌漿技術(shù)在水閘加固中的施工工藝［J］. 中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2011,15:72.
［5］ 劉寶亨. 三重管高壓噴射注漿技術(shù)參數(shù)的選擇［J］. 工程勘察. 1999(04).
［文章編號］1619-2737（2014）05-22-795
endprint
（上虞農(nóng)發(fā)水利建筑工程有限公司 浙江 紹興 上虞 312300）
【摘 要】 本文以上虞海涂二號閘為例，簡要介紹了高壓噴射灌漿技術(shù)，并分析了在水閘除險加固工程中通過現(xiàn)場試驗確定其技術(shù)參數(shù)的過程。
【關(guān)鍵詞】 高壓噴射灌漿；水閘；除險加固；技術(shù)參數(shù)
【中圖分類號】 TV222+223
【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】 A
Applications of High Pressure Jet-grouting Technique on Sluice Danger Removing and Strengthening Projects
Chen Zhi-jiang
(Shangyu agricultural hydraulic engineering construction company limited Shangyu Zhejiang 312300)
【Abstract】Illustrated by the case of the 2nd sluicegate in Shangyu, this paper briefly introduces the high pressure jet grouting technology, and analyzes the process by testing on site on sluice danger removing and strengthening projects.
【Key words】 Jet-grouting;Sluicegate;Danger removing and strengthening;Technical parameter
1. 工程背景
（1）紹興市上虞區(qū)海涂二號閘，位于上虞市海涂九四丘北堤，曹娥江出口處東側(cè)。該閘承擔(dān)著虞北平原向錢塘江排澇的重要任務(wù)，所處河道呈南北走向，出口為錢塘江。水閘共3孔，每孔寬6m，閘頂上有交通橋及啟閉房，橋面標(biāo)高10.5m，閘墩高程4.6m，閘底板高程-0.4m，消力池底板高程-1.5m。閘底板采用砼結(jié)構(gòu)，上下游翼墻采用砼護(hù)面。大堤防潮標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇，排澇標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇，設(shè)計外側(cè)高潮位7.51m， 設(shè)計內(nèi)河高水位4.07m。但工程建成后，由于存在地基滲透變形等問題，嚴(yán)重影響本工程正常發(fā)揮應(yīng)有效益。為充分發(fā)揮二號閘排澇御潮的功能，在進(jìn)行安全評估后，對其進(jìn)行除險加固。
（2）二號閘除險加固工程于2013年6月28日開工，工程內(nèi)容主要為新建該閘防滲系統(tǒng)、新建閘室、下游翼墻的防滲工程及地基加固工程以及閘室房屋結(jié)構(gòu)、閘門、機(jī)電設(shè)備、水閘觀測系統(tǒng)等進(jìn)行修補(bǔ)、完善。工程新建閘下防滲幕墻由連鎖高壓旋噴樁組成，旋噴樁直徑80cm，搭接20cm，樁中心距60cm，設(shè)計樁身28天強(qiáng)度大于等于1MPa，滲透系數(shù)小于1×10-6cm/s。
2. 高壓噴射灌漿技術(shù)簡介
高壓噴射灌漿技術(shù)是構(gòu)筑地下防滲墻，加固軟弱地基及透水層防滲，起到?jīng)_切摻攪、升揚(yáng)置換、充填擠壓、滲透凝結(jié)、位移等作用。其機(jī)理如下：利用鉆機(jī)把帶有噴嘴的灌漿管置入至土層預(yù)定的深度后，以20~40MPa的壓力把漿液或水從噴嘴中噴射出來，形成噴射流沖擊破壞土層，形成預(yù)定形狀的空間，當(dāng)能量大、速度快和脈動狀的噴射流的動壓力大于上層結(jié)構(gòu)強(qiáng)度時，土顆粒便從上層中剝落下來，一部分細(xì)粒土隨漿液或水冒出地而，其余土顆粒在射流的沖擊力、出心力和重力等作用下，與漿液攪拌混合，并按一定的漿土比例和質(zhì)量大小，有規(guī)律地重新排列，形成圓柱狀的固結(jié)體，即高噴樁。
對于水閘的除險加固，高壓噴射灌漿技術(shù)相對于其他地基處理方法，有以下優(yōu)點(diǎn)：
2.1 一樁多能。高噴樁不僅能用于強(qiáng)化地基，還能在形成連續(xù)體后起到防滲止水的作用。
2.2 施工簡便。高噴樁打設(shè)設(shè)備輕便，只需在上層鉆一個孔徑5~50cm的小孔，便可在土中噴射成直徑為0.4~4.0m的固結(jié)體，其徑孔比大于10，因而能貼近已有建筑物基礎(chǔ)建設(shè)新建筑物。
2.3 可控性強(qiáng)。在施工時，根據(jù)工程需要可調(diào)節(jié)旋噴速度和提升速度等參數(shù)后獲得不同形體的固結(jié)體。
2.4 適應(yīng)性好。高壓噴射灌漿技術(shù)對各種地質(zhì)條件均有較好適應(yīng)性，對從淤泥、淤泥質(zhì)土到碎石類的不同基礎(chǔ)類型，均有良好的加固效果。
3. 高壓噴射灌漿技術(shù)參數(shù)的確定
由于該工程中，作為防滲帷幕的高噴樁設(shè)計深度都在28m左右，且工程所處位置濱臨杭州灣，地下水位較高，海水中含有大量的無機(jī)鹽和各種有機(jī)物，在很大程度上影響了水泥的和易性初凝與終凝時間，進(jìn)而影響到水泥的強(qiáng)度多種力學(xué)指標(biāo)。為保證防滲帷幕的完整性和高噴樁的成樁質(zhì)量，在高壓旋噴樁正式施工前，先按不同參數(shù)試打了3根試樁。
3.1 試樁基本情況。
（1）為與實(shí)際工程相適應(yīng)，3根試樁統(tǒng)一以三管法打設(shè)，樁徑80cm，樁長30m，其他具體參數(shù)如表1。
表1 試樁基本參數(shù)表
編號 提升速度cm/min 旋轉(zhuǎn)速度r/min水 氣 漿壓力MPa 流量L/min 壓力MPa 流量L/min 壓力MPa 流量L/min 漿液密度g/cm3
1# 15 12 30 80 0.8 1 28 80 1.54
2# 20 12 32 80 0.8 1 30 80 1.61
3# 20 12 36 100 1.0 1 32 100 1.70
（2）待試樁打設(shè)完成并養(yǎng)護(hù)28天后，委托浙江省水利水電工程質(zhì)量檢驗站對試樁進(jìn)行鉆芯法檢測。
3.2 鉆芯設(shè)備及方法。
現(xiàn)場鉆芯采用XY-1A-4型鉆機(jī)，選用直徑為86mm的金剛石單筒鉆具，垂直鉆芯。開鉆前墊好機(jī)臺，利用水平尺或鉛垂線調(diào)平鉆機(jī)，確保鉆桿鉆進(jìn)時處于豎直狀態(tài)，從樁頂面距樁邊緣10cm處開孔向下鉆進(jìn)。
3.3 芯樣試件抗壓強(qiáng)度及滲透系數(shù)試驗。
參考《深層攪拌法技術(shù)規(guī)范》DL/T 5425-2009、《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》JGJ79-2012和《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》JGJ 106―2003等有關(guān)規(guī)范，現(xiàn)場鉆孔取芯獲得不同高程的芯樣，每樁取6個芯樣試件進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗，3個芯樣試件進(jìn)行滲透系數(shù)試驗。芯樣試件的抗壓強(qiáng)度試驗按《水工混凝土試驗規(guī)程》SL352-2006的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行，滲透系數(shù)試驗按《土工試驗規(guī)程》SL237-1999的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。
3.4 鉆孔取芯成果。
各鉆孔芯樣情況見芯樣照片（圖1~圖3）。
3.4.1 1#試樁。
該樁樁長30m，鉆孔取芯深度12.0m。所檢查深度范圍內(nèi)，芯樣采取率低，水泥土芯樣連續(xù)性、完整性、均質(zhì)性差，成樁效果差，其中9.0m~12.0m部分呈土樣，未取得水泥土芯樣。
3.4.2 2#試樁。
該樁樁長30m，鉆孔取芯深度23.0m。所檢查深度范圍內(nèi)，芯樣采取率低，水泥土芯樣連續(xù)性、完整性、均質(zhì)性差，成樁效果差，其中9.0m~12.0m部分呈土樣，未取得水泥土芯樣。
3.4.3 3#試樁。
（1）該樁樁長30m，鉆孔取芯深度28.0m。所檢查深度范圍內(nèi)，總體而言，芯樣采取率較高，水泥土芯樣連續(xù)性、完整性、均質(zhì)性較好，成樁效果較好，大部分芯樣呈長柱、中柱狀，堅硬，水泥含量高，表面光滑，膠結(jié)較好，局部見少量氣孔，25.0m~28.0m深度范圍芯樣連續(xù)性、完整性、均質(zhì)性差，采樣率低，未能成樁。
（2）該樁6個芯樣試件抗壓強(qiáng)度值為8.30~21.96MPa，平均值15.3MPa，最小值8.30MPa，滿足設(shè)計要求。
（3）該樁3個芯樣試件滲透系數(shù)為3.83×10-7~8.74×10-7cm/s，平均值6.40×10-7cm/s，最大值為8.74×10-7cm/s，滿足設(shè)計要求。
3.5 小結(jié)。
（1）1#試樁和2#試樁鉆孔所檢查深度范圍內(nèi)，旋噴樁連續(xù)性、完整性、均質(zhì)性差，成樁效果差。3#試樁鉆孔所檢查深度范圍內(nèi)，旋噴樁連續(xù)性、完整性、均質(zhì)性較差，成樁效果差異較大，所取水泥土芯樣試件抗壓強(qiáng)度和滲透系數(shù)均滿足設(shè)計要求。最終，水閘高噴樁的正式施工中，以3#試樁的參數(shù)為基礎(chǔ)，稍作微調(diào)后確定實(shí)際施工用參數(shù)為：
（2）孔位偏差≤20mm，傾斜率≤1.0%，水灰比1:0.9，相應(yīng)漿液密度1.54~1.7g/cm3，水泥摻入比≥20%（水泥用量500Kg/m），水壓36MPa，流量100L/min，噴嘴數(shù)量2個，噴嘴直徑1.7mm，氣壓力1.0MPa，流量1L/min，噴嘴數(shù)量2個，噴嘴直徑1.5mm，漿壓力32MPa，流量100L/min，噴嘴數(shù)量2個，噴嘴直徑1.7mm，提升速度20cm/min，旋噴轉(zhuǎn)速12r/min。
4. 結(jié)語
高壓噴射灌漿技術(shù)對水閘上部結(jié)構(gòu)影響較小，具有一樁多能、施工簡便、可控性強(qiáng)、適應(yīng)性好等特點(diǎn)，特別適用于對既有的、正在使用、施工場地窄小的水閘工程進(jìn)行地基加固和防滲。但高壓噴射灌漿技術(shù)參數(shù)的選擇應(yīng)參考工程實(shí)際的經(jīng)試驗后確定。
參考文獻(xiàn)
［1］ DLT5200-2004， 水電水利工程高壓噴射灌漿技術(shù)規(guī)范［S］，北京:中國電力出版社2004.
［2］ 吳為民. 高壓噴射灌漿技術(shù)在水閘地基加固和糾偏中的應(yīng)用研究［D］.河海大學(xué)，2005.
［3］ 曹松寶，陳家榮，趙國彬. 高壓噴射灌漿技術(shù)在水閘加固施工中的應(yīng)用［J］. 水利建設(shè)與管理，2013,01:78～79+57.
［4］ 易善春. 淺議高壓噴射灌漿技術(shù)在水閘加固中的施工工藝［J］. 中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2011,15:72.
［5］ 劉寶亨. 三重管高壓噴射注漿技術(shù)參數(shù)的選擇［J］. 工程勘察. 1999(04).
［文章編號］1619-2737（2014）05-22-795
endprint
（上虞農(nóng)發(fā)水利建筑工程有限公司 浙江 紹興 上虞 312300）
【摘 要】 本文以上虞海涂二號閘為例，簡要介紹了高壓噴射灌漿技術(shù)，并分析了在水閘除險加固工程中通過現(xiàn)場試驗確定其技術(shù)參數(shù)的過程。
【關(guān)鍵詞】 高壓噴射灌漿；水閘；除險加固；技術(shù)參數(shù)
【中圖分類號】 TV222+223
【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】 A
Applications of High Pressure Jet-grouting Technique on Sluice Danger Removing and Strengthening Projects
Chen Zhi-jiang
(Shangyu agricultural hydraulic engineering construction company limited Shangyu Zhejiang 312300)
【Abstract】Illustrated by the case of the 2nd sluicegate in Shangyu, this paper briefly introduces the high pressure jet grouting technology, and analyzes the process by testing on site on sluice danger removing and strengthening projects.
【Key words】 Jet-grouting;Sluicegate;Danger removing and strengthening;Technical parameter
1. 工程背景
（1）紹興市上虞區(qū)海涂二號閘，位于上虞市海涂九四丘北堤，曹娥江出口處東側(cè)。該閘承擔(dān)著虞北平原向錢塘江排澇的重要任務(wù)，所處河道呈南北走向，出口為錢塘江。水閘共3孔，每孔寬6m，閘頂上有交通橋及啟閉房，橋面標(biāo)高10.5m，閘墩高程4.6m，閘底板高程-0.4m，消力池底板高程-1.5m。閘底板采用砼結(jié)構(gòu)，上下游翼墻采用砼護(hù)面。大堤防潮標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇，排澇標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇，設(shè)計外側(cè)高潮位7.51m， 設(shè)計內(nèi)河高水位4.07m。但工程建成后，由于存在地基滲透變形等問題，嚴(yán)重影響本工程正常發(fā)揮應(yīng)有效益。為充分發(fā)揮二號閘排澇御潮的功能，在進(jìn)行安全評估后，對其進(jìn)行除險加固。
（2）二號閘除險加固工程于2013年6月28日開工，工程內(nèi)容主要為新建該閘防滲系統(tǒng)、新建閘室、下游翼墻的防滲工程及地基加固工程以及閘室房屋結(jié)構(gòu)、閘門、機(jī)電設(shè)備、水閘觀測系統(tǒng)等進(jìn)行修補(bǔ)、完善。工程新建閘下防滲幕墻由連鎖高壓旋噴樁組成，旋噴樁直徑80cm，搭接20cm，樁中心距60cm，設(shè)計樁身28天強(qiáng)度大于等于1MPa，滲透系數(shù)小于1×10-6cm/s。
2. 高壓噴射灌漿技術(shù)簡介
高壓噴射灌漿技術(shù)是構(gòu)筑地下防滲墻，加固軟弱地基及透水層防滲，起到?jīng)_切摻攪、升揚(yáng)置換、充填擠壓、滲透凝結(jié)、位移等作用。其機(jī)理如下：利用鉆機(jī)把帶有噴嘴的灌漿管置入至土層預(yù)定的深度后，以20~40MPa的壓力把漿液或水從噴嘴中噴射出來，形成噴射流沖擊破壞土層，形成預(yù)定形狀的空間，當(dāng)能量大、速度快和脈動狀的噴射流的動壓力大于上層結(jié)構(gòu)強(qiáng)度時，土顆粒便從上層中剝落下來，一部分細(xì)粒土隨漿液或水冒出地而，其余土顆粒在射流的沖擊力、出心力和重力等作用下，與漿液攪拌混合，并按一定的漿土比例和質(zhì)量大小，有規(guī)律地重新排列，形成圓柱狀的固結(jié)體，即高噴樁。
對于水閘的除險加固，高壓噴射灌漿技術(shù)相對于其他地基處理方法，有以下優(yōu)點(diǎn)：
2.1 一樁多能。高噴樁不僅能用于強(qiáng)化地基，還能在形成連續(xù)體后起到防滲止水的作用。
2.2 施工簡便。高噴樁打設(shè)設(shè)備輕便，只需在上層鉆一個孔徑5~50cm的小孔，便可在土中噴射成直徑為0.4~4.0m的固結(jié)體，其徑孔比大于10，因而能貼近已有建筑物基礎(chǔ)建設(shè)新建筑物。
2.3 可控性強(qiáng)。在施工時，根據(jù)工程需要可調(diào)節(jié)旋噴速度和提升速度等參數(shù)后獲得不同形體的固結(jié)體。
2.4 適應(yīng)性好。高壓噴射灌漿技術(shù)對各種地質(zhì)條件均有較好適應(yīng)性，對從淤泥、淤泥質(zhì)土到碎石類的不同基礎(chǔ)類型，均有良好的加固效果。
3. 高壓噴射灌漿技術(shù)參數(shù)的確定
由于該工程中，作為防滲帷幕的高噴樁設(shè)計深度都在28m左右，且工程所處位置濱臨杭州灣，地下水位較高，海水中含有大量的無機(jī)鹽和各種有機(jī)物，在很大程度上影響了水泥的和易性初凝與終凝時間，進(jìn)而影響到水泥的強(qiáng)度多種力學(xué)指標(biāo)。為保證防滲帷幕的完整性和高噴樁的成樁質(zhì)量，在高壓旋噴樁正式施工前，先按不同參數(shù)試打了3根試樁。
3.1 試樁基本情況。
（1）為與實(shí)際工程相適應(yīng)，3根試樁統(tǒng)一以三管法打設(shè)，樁徑80cm，樁長30m，其他具體參數(shù)如表1。
表1 試樁基本參數(shù)表
編號 提升速度cm/min 旋轉(zhuǎn)速度r/min水 氣 漿壓力MPa 流量L/min 壓力MPa 流量L/min 壓力MPa 流量L/min 漿液密度g/cm3
1# 15 12 30 80 0.8 1 28 80 1.54
2# 20 12 32 80 0.8 1 30 80 1.61
3# 20 12 36 100 1.0 1 32 100 1.70
（2）待試樁打設(shè)完成并養(yǎng)護(hù)28天后，委托浙江省水利水電工程質(zhì)量檢驗站對試樁進(jìn)行鉆芯法檢測。
3.2 鉆芯設(shè)備及方法。
現(xiàn)場鉆芯采用XY-1A-4型鉆機(jī)，選用直徑為86mm的金剛石單筒鉆具，垂直鉆芯。開鉆前墊好機(jī)臺，利用水平尺或鉛垂線調(diào)平鉆機(jī)，確保鉆桿鉆進(jìn)時處于豎直狀態(tài)，從樁頂面距樁邊緣10cm處開孔向下鉆進(jìn)。
3.3 芯樣試件抗壓強(qiáng)度及滲透系數(shù)試驗。
參考《深層攪拌法技術(shù)規(guī)范》DL/T 5425-2009、《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》JGJ79-2012和《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》JGJ 106―2003等有關(guān)規(guī)范，現(xiàn)場鉆孔取芯獲得不同高程的芯樣，每樁取6個芯樣試件進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗，3個芯樣試件進(jìn)行滲透系數(shù)試驗。芯樣試件的抗壓強(qiáng)度試驗按《水工混凝土試驗規(guī)程》SL352-2006的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行，滲透系數(shù)試驗按《土工試驗規(guī)程》SL237-1999的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。
3.4 鉆孔取芯成果。
各鉆孔芯樣情況見芯樣照片（圖1~圖3）。
3.4.1 1#試樁。
該樁樁長30m，鉆孔取芯深度12.0m。所檢查深度范圍內(nèi)，芯樣采取率低，水泥土芯樣連續(xù)性、完整性、均質(zhì)性差，成樁效果差，其中9.0m~12.0m部分呈土樣，未取得水泥土芯樣。
3.4.2 2#試樁。
該樁樁長30m，鉆孔取芯深度23.0m。所檢查深度范圍內(nèi)，芯樣采取率低，水泥土芯樣連續(xù)性、完整性、均質(zhì)性差，成樁效果差，其中9.0m~12.0m部分呈土樣，未取得水泥土芯樣。
3.4.3 3#試樁。
（1）該樁樁長30m，鉆孔取芯深度28.0m。所檢查深度范圍內(nèi)，總體而言，芯樣采取率較高，水泥土芯樣連續(xù)性、完整性、均質(zhì)性較好，成樁效果較好，大部分芯樣呈長柱、中柱狀，堅硬，水泥含量高，表面光滑，膠結(jié)較好，局部見少量氣孔，25.0m~28.0m深度范圍芯樣連續(xù)性、完整性、均質(zhì)性差，采樣率低，未能成樁。
（2）該樁6個芯樣試件抗壓強(qiáng)度值為8.30~21.96MPa，平均值15.3MPa，最小值8.30MPa，滿足設(shè)計要求。
（3）該樁3個芯樣試件滲透系數(shù)為3.83×10-7~8.74×10-7cm/s，平均值6.40×10-7cm/s，最大值為8.74×10-7cm/s，滿足設(shè)計要求。
3.5 小結(jié)。
（1）1#試樁和2#試樁鉆孔所檢查深度范圍內(nèi)，旋噴樁連續(xù)性、完整性、均質(zhì)性差，成樁效果差。3#試樁鉆孔所檢查深度范圍內(nèi)，旋噴樁連續(xù)性、完整性、均質(zhì)性較差，成樁效果差異較大，所取水泥土芯樣試件抗壓強(qiáng)度和滲透系數(shù)均滿足設(shè)計要求。最終，水閘高噴樁的正式施工中，以3#試樁的參數(shù)為基礎(chǔ)，稍作微調(diào)后確定實(shí)際施工用參數(shù)為：
（2）孔位偏差≤20mm，傾斜率≤1.0%，水灰比1:0.9，相應(yīng)漿液密度1.54~1.7g/cm3，水泥摻入比≥20%（水泥用量500Kg/m），水壓36MPa，流量100L/min，噴嘴數(shù)量2個，噴嘴直徑1.7mm，氣壓力1.0MPa，流量1L/min，噴嘴數(shù)量2個，噴嘴直徑1.5mm，漿壓力32MPa，流量100L/min，噴嘴數(shù)量2個，噴嘴直徑1.7mm，提升速度20cm/min，旋噴轉(zhuǎn)速12r/min。
4. 結(jié)語
高壓噴射灌漿技術(shù)對水閘上部結(jié)構(gòu)影響較小，具有一樁多能、施工簡便、可控性強(qiáng)、適應(yīng)性好等特點(diǎn)，特別適用于對既有的、正在使用、施工場地窄小的水閘工程進(jìn)行地基加固和防滲。但高壓噴射灌漿技術(shù)參數(shù)的選擇應(yīng)參考工程實(shí)際的經(jīng)試驗后確定。
參考文獻(xiàn)
［1］ DLT5200-2004， 水電水利工程高壓噴射灌漿技術(shù)規(guī)范［S］，北京:中國電力出版社2004.
［2］ 吳為民. 高壓噴射灌漿技術(shù)在水閘地基加固和糾偏中的應(yīng)用研究［D］.河海大學(xué)，2005.
［3］ 曹松寶，陳家榮，趙國彬. 高壓噴射灌漿技術(shù)在水閘加固施工中的應(yīng)用［J］. 水利建設(shè)與管理，2013,01:78～79+57.
［4］ 易善春. 淺議高壓噴射灌漿技術(shù)在水閘加固中的施工工藝［J］. 中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2011,15:72.
［5］ 劉寶亨. 三重管高壓噴射注漿技術(shù)參數(shù)的選擇［J］. 工程勘察. 1999(04).
［文章編號］1619-2737（2014）05-22-795
endprint
猜你喜歡
轎車情報(2022年2期)2022-04-12 00:00:00
轎車情報(2022年4期)2022-04-12 00:00:00
河南水利年鑒(2017年0期)2017-05-19 02:32:09
越玩越野(2016年2期)2016-12-26 04:02:14
中華建設(shè)科技(2016年10期)2016-12-14 08:26:06
中華建設(shè)科技(2016年10期)2016-12-14 08:23:57
中華建設(shè)科技(2016年10期)2016-12-14 08:14:56
中國科技博覽(2016年18期)2016-10-19 07:06:36
河南水利年鑒(2016年0期)2016-08-03 05:01:40
越玩越野(2015年2期)2015-08-29 01:05:30
