于普 馬艷麗

【摘 要】高壓定噴截滲墻是由定噴形成板狀墻段，并依照不同角度彼此搭接起來(lái)，最終形成的地下截滲防滲墻，具有良好的防滲效果及耐久性。高壓定噴灌漿施工簡(jiǎn)便、機(jī)械化程度高、施工截滲性好，因此在堤防防滲工程中得到廣泛的應(yīng)用，本文以某堤防堤身防滲加固施工為例，對(duì)二管法高壓定噴截滲墻的施工工藝、施工過(guò)程控制及成墻后質(zhì)量檢驗(yàn)等方面進(jìn)行探討。

【關(guān)鍵詞】高壓定噴截滲墻；施工工藝；過(guò)程控制；質(zhì)量檢驗(yàn)

中圖分類號(hào)： TV223.42；TV66 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：2095-2457（2018）05-0136-003

【Abstract】High-pressure fixed spray cutoff wall is formed by fixed spray to form a plate-shaped wall segment， and overlaps each other according to different angles.The resulting underground cut-off seepage prevention wall has good anti-seepage effect and durability.The high-pressure fixed-jet grouting has the advantages of simple construction， high degree of mechanization，and good construction interceptibility. Therefore， it has been widely used in embankment anti-seepage projects.The construction technology of the seepage wall， the control of the construction process and the quality inspection after the wall is discussed.

【Key words】High pressure fixed spray cutoff wall；Construction process；Process control；Quality inspection

0 前言

高壓定噴截滲墻施工工藝技術(shù)是70年代日本首先提出，它是在靜壓灌漿的基礎(chǔ)上，引進(jìn)水力采煤技術(shù)而發(fā)展起來(lái)的，是利用高速噴射流束，沖擊、切割、破碎地層，改變?cè)貙拥慕Y(jié)構(gòu)和組成，同時(shí)灌入水泥漿或復(fù)合漿形成墻樁凝結(jié)體，借以達(dá)到防滲的目的。高壓定噴灌漿技術(shù)可適用于黏土、粉土、砂土、礫卵石、淤泥質(zhì)土等，施工方法包括單管法、二管法及三管法，應(yīng)根據(jù)不同地層結(jié)構(gòu)、土體密實(shí)度及設(shè)計(jì)要求選擇合適的施工方法。

1 高壓定噴截滲墻應(yīng)用案例

某一級(jí)堤防險(xiǎn)點(diǎn)加固工程中，堤身68+980～69+300段由于歷年受到汛期水流侵蝕嚴(yán)重，造成背河側(cè)堤身出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，給附近居民生命及財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)極大隱患，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)本段堤防所處的地層自上而下分別為黏土、壤土、砂壤土、砂土，地下水位位于堤頂以下12m～13m，綜合考慮防滲深度及防滲效果的前期下，經(jīng)研究決定采用高壓定噴截滲墻技術(shù)進(jìn)行施工，截滲墻設(shè)計(jì)深度為19.5m。截滲墻采用Ⅰ序孔、Ⅱ序孔分別施工，搭接布置如下圖1：

高壓定噴截滲墻施工方案為施工準(zhǔn)備、試樁施工、工程樁施工、質(zhì)量檢驗(yàn)四個(gè)階段。

1.1施工準(zhǔn)備

1.1.1 原材料的準(zhǔn)備

高壓定噴灌漿施工宜使用水泥漿，因此水泥材料的選擇尤為重要，是影響高壓定噴防滲墻施工質(zhì)量的關(guān)鍵因素。水泥應(yīng)選擇生產(chǎn)技術(shù)成熟、產(chǎn)品穩(wěn)定、生產(chǎn)能力大水泥生產(chǎn)廠家，經(jīng)考察最終確定采用山水集團(tuán)生產(chǎn)的42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥。

1.1.2 機(jī)械設(shè)備的準(zhǔn)備

（1）XY-2型鉆機(jī)，鉆孔孔徑Φ110mm，主要用于高噴灌漿孔的鉆孔作業(yè)；

（2）GP-1800-2高壓定噴臺(tái)車，高塔架無(wú)機(jī)調(diào)速型，噴管直徑Φ89mm，噴嘴直徑1.8mm～2.0mm，主要用于噴漿提升成墻作業(yè)；

（3）3D-S8-75/500高壓灌漿泵，將高壓漿液輸送到高壓噴漿管中；

（4）VF-6/7-A空壓機(jī)，提供高壓氣體；

（5）YJG-80立式灰漿攪拌機(jī)，拌制水泥漿液；

（6）1m3集料斗，儲(chǔ)存拌制好的水泥漿液，進(jìn)漿口應(yīng)設(shè)置過(guò)濾網(wǎng)過(guò)濾未攪拌均勻的水泥結(jié)塊；

（7）發(fā)電機(jī)。

1.1.3 現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備

（1）場(chǎng)地清理

施工前，按照施工規(guī)范的要求進(jìn)行場(chǎng)地清理。清理后的場(chǎng)地應(yīng)平整，并做好排水。

（2）布樁圖

開(kāi)工前，根據(jù)圖紙標(biāo)明線路中心、里程、堤肩線、每根樁編上編號(hào)，標(biāo)出設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)。

（3）測(cè)量放樣

首先對(duì)設(shè)計(jì)單位移交的導(dǎo)線點(diǎn)與水準(zhǔn)點(diǎn)，會(huì)同監(jiān)理工程師進(jìn)行復(fù)核，確認(rèn)無(wú)誤后再使用。測(cè)量人員按設(shè)計(jì)圖紙、布樁圖，進(jìn)行樁位、原地表標(biāo)高、樁位孔口標(biāo)高等有關(guān)測(cè)量放樣工作。

1.2 試樁施工

高壓定噴截滲墻正式施工前應(yīng)進(jìn)行工藝性試樁施工，試樁地點(diǎn)選擇在與工程樁施工條件相近的區(qū)域，試樁深度不小于設(shè)計(jì)要求，試樁材料與施工一致，以掌握適用該區(qū)段的成樁經(jīng)驗(yàn)及獲取各種操作技術(shù)參數(shù)：

（1）滿足設(shè)計(jì)要求的各種技術(shù)參數(shù)，包括鉆機(jī)鉆進(jìn)與提升速度、噴氣壓力、單位時(shí)間的噴入量、水泥漿壓力、單位時(shí)間用漿量、水泥漿比重等；

（2）檢驗(yàn)選定的施工設(shè)備和施工工藝是否滿足要求；

（3）校驗(yàn)連續(xù)墻抗?jié)B性能是否滿足要求。

由于高壓定噴截滲墻是地下隱蔽工程，施工過(guò)程控制就非常重要，只有通過(guò)工藝性試樁，取得較適宜符合工程實(shí)際情況的施工工藝參數(shù)，才能用以指導(dǎo)大面積施工，工藝試樁參數(shù)的準(zhǔn)確性、可靠性是后續(xù)工程樁施工質(zhì)量的有力保障。

1.3 工程樁施工

1.3.1 施工場(chǎng)地平整和規(guī)劃

對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行平整，對(duì)低洼和表部松散部位回填、夯實(shí)和加固，以滿足施工機(jī)械行走的需要。

施工制漿、噴漿與排廢漿區(qū)域應(yīng)合理規(guī)劃，制漿區(qū)與高噴區(qū)距離應(yīng)保持不小于20m的距離且不大于100m，保證高壓作業(yè)的安全性及施工連續(xù)性，廢漿排放池應(yīng)根據(jù)工程需要選擇不妨礙施工的位置開(kāi)挖排漿溝和廢漿池，廢漿池中間用細(xì)孔濾網(wǎng)間隔，一側(cè)池底高程高出另一側(cè)2m，以便將廢棄漿液過(guò)濾后回灌使用，既節(jié)約成本又減少了對(duì)環(huán)境的污染。

1.3.2 鉆機(jī)鉆孔

調(diào)整鉆機(jī)呈水平狀態(tài)，穩(wěn)固后方可開(kāi)孔。開(kāi)孔孔位與設(shè)計(jì)孔位的偏差不大于5cm。采用套管鉆進(jìn)直接到設(shè)計(jì)孔深，起鉆后注入護(hù)壁泥漿，用拔管機(jī)拔出套管并保護(hù)好孔口，防止異物掉入孔內(nèi)，鉆孔分Ⅰ、Ⅱ兩個(gè)次序進(jìn)行。

鉆孔時(shí)采取防止孔斜的措施，可使用鉆桿懸掛鉛垂配合測(cè)斜儀的方法控制孔斜率，鉆孔完成后進(jìn)行孔斜和孔深測(cè)量，由質(zhì)檢人員進(jìn)行工序驗(yàn)收，檢測(cè)孔深超過(guò)設(shè)計(jì)墻底深度0.3m、孔底偏斜率不超過(guò)1%以后方可終孔，鉆孔終孔驗(yàn)收合格后，對(duì)孔口妥善保護(hù)。

1.3.3 高噴臺(tái)車就位

使用液壓步履裝置使高噴臺(tái)車的井口裝置對(duì)準(zhǔn)孔口，然后升降液壓支腿調(diào)平臺(tái)車，并進(jìn)行試噴檢查，各管路及機(jī)械正常。

1.3.4 噴管定位

根據(jù)測(cè)量人員布置好的樁位及現(xiàn)場(chǎng)控制點(diǎn)，由技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)放出具體孔位及墻體位置，現(xiàn)場(chǎng)將墻體兩端與孔中心位插入鋼釬用鋼絲連接成線，調(diào)整高噴臺(tái)車兩側(cè)噴頭位置與控制線重合，孔位中心偏差不大于5cm。

1.3.5 制漿

高壓噴射灌漿主要采用水泥漿液，漿液水灰比可為1.5：1～0.6：1（密度約1.4g/cm3～1.7g/cm3），要通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)高噴試樁試驗(yàn)確定適宜的水灰比范圍。使用高速攪拌機(jī)攪拌時(shí)間不低于30s，使用普通攪拌機(jī)攪拌時(shí)間不低于90s，水泥漿自制備至用完時(shí)間不應(yīng)超過(guò)4h。用玻璃比重計(jì)測(cè)量漿液比重，符合要求后，經(jīng)過(guò)濾網(wǎng)對(duì)漿液進(jìn)行過(guò)濾后存在1m3的貯漿桶中，進(jìn)行噴灌施工。

1.3.6 噴射灌漿

下噴射管前應(yīng)進(jìn)行地面試噴，檢查機(jī)械及管路運(yùn)行情況，并復(fù)核噴管的噴射放向。將噴頭下至設(shè)計(jì)深度，先開(kāi)動(dòng)高壓泥漿泵供漿，然后開(kāi)動(dòng)管道水泵噴射，再開(kāi)動(dòng)空壓機(jī)供氣，靜噴約30s，檢查各參數(shù)均符合設(shè)計(jì)要求后按擬定的參數(shù)開(kāi)始提升，在離設(shè)計(jì)墻頂高程1.0m時(shí)放慢提升速度，到達(dá)設(shè)計(jì)墻頂后靜噴30s。

應(yīng)注意：

（1）由于地層土質(zhì)不同，尤其在砂土地層如果鉆孔與噴灌間隔時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)出現(xiàn)局部塌孔阻礙噴頭的下沉的情況，此時(shí)可邊噴漿邊小幅度上下移動(dòng)噴管，利用漿液的潤(rùn)滑和噴管的自重沖破塌孔段；

（2）高噴灌漿過(guò)程中，應(yīng)每隔一段時(shí)間測(cè)定孔口回漿密度，若孔口回漿密度變小、回漿量增大，應(yīng)降低氣壓并降低進(jìn)漿水灰比或增大進(jìn)漿量。

1.3.7 孔口回填

高壓定噴灌漿結(jié)束后，由于孔內(nèi)的漿液發(fā)生泌水、沉淀和凝結(jié)收縮，高噴凝結(jié)體的頂部會(huì)產(chǎn)生凹穴，需要用漿液及時(shí)回灌填補(bǔ)，在施工時(shí)應(yīng)充分利用孔口回漿進(jìn)行回灌。噴射灌漿結(jié)束后，關(guān)閉管道漿液及高壓氣，將廢漿沉淀池中經(jīng)過(guò)過(guò)濾的回漿重新泵送到孔內(nèi)，直至孔口漿液下降不明顯時(shí)，結(jié)束供漿。

應(yīng)注意在粘性土含量較多的地層中進(jìn)行高噴灌漿時(shí)，孔口回漿已混合了大量的粘性土顆粒，難以通過(guò)沉淀、過(guò)濾難以從漿液中分離出去，造成孔口回漿密度超過(guò)進(jìn)漿密度，這樣的漿液不宜回收利用。因此應(yīng)重視回漿密度的監(jiān)測(cè)及通過(guò)經(jīng)驗(yàn)判斷回漿是否能作為回灌使用。

1.3.8 機(jī)具清洗

每噴射完一孔后，用清水沖洗機(jī)具及噴管噴頭，以免管路堵塞。

1.3.9 成墻施工

高噴灌漿作業(yè)分兩序進(jìn)行，噴射作業(yè)連續(xù)進(jìn)行，相鄰Ⅰ、Ⅱ序孔的作業(yè)時(shí)間間隔為12～72h。施工時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工情況調(diào)整同序孔的施工次序，如施工間隔時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，采取提高噴射壓力，降低提升速度等措施處理，確保Ⅰ、Ⅱ序墻體的可靠搭接。

1.4 施工工藝參數(shù)

1.4.1 施工參數(shù)的確定

高壓定噴截滲墻施工參數(shù)是通過(guò)工藝試樁試驗(yàn)及以往類似工程經(jīng)驗(yàn)綜合考慮確定，對(duì)以后工程樁的施工具有實(shí)際的指導(dǎo)作用。對(duì)于二管法施工的高壓定噴截滲墻在試樁中主要控制氣壓、氣量、漿壓、漿量、漿液比重及提升速度等參數(shù)，在試樁過(guò)程中要及時(shí)記錄施工參數(shù)，觀察孔口回漿情況及測(cè)定回漿密度，注意噴漿時(shí)產(chǎn)生的異常情況做到能及時(shí)調(diào)整施工參數(shù)，以滿足施工需要。

由于高壓定噴截滲墻是地下隱蔽工程，試樁成墻效果是否能滿足設(shè)計(jì)要求不直觀，需要配合成墻后進(jìn)行墻體開(kāi)挖觀察成墻長(zhǎng)度、厚度及墻體搭接情況。成墻效果不理想時(shí)應(yīng)及時(shí)分析原因，調(diào)整施工參數(shù)再次進(jìn)行試樁試驗(yàn)，直到取得合格的施工參數(shù)。工藝試樁參數(shù)不僅要滿足工程設(shè)計(jì)指標(biāo)，同時(shí)也要考慮施工的經(jīng)濟(jì)性，要結(jié)合試驗(yàn)和工程經(jīng)驗(yàn)選擇合理的施工參數(shù)范圍。

1.4.2 本工程的施工參數(shù)

通過(guò)工藝試樁及試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果的比較，我部所確定的高壓定噴截滲墻施工參數(shù)為：

1.5 成墻質(zhì)量檢驗(yàn)

高壓定噴截滲墻質(zhì)量檢驗(yàn)宜采用開(kāi)挖檢查及圍井試驗(yàn)的方法進(jìn)行，由于高壓定噴墻體厚度較小，不宜采用鉆芯取樣方法進(jìn)行檢驗(yàn)。高壓定噴截滲墻質(zhì)量檢查點(diǎn)應(yīng)選擇在以下重點(diǎn)部位：

（1）地層復(fù)雜的部位；

（2）漏漿嚴(yán)重的部位；

（3）可能存在質(zhì)量缺陷的部位。

1.5.1 開(kāi)挖檢查

考慮到高壓定噴截滲墻在69+050、69+090兩處分別與現(xiàn)有一條跨河高速公路兩側(cè)路基防滲墻搭接形成整體防滲系統(tǒng)，搭接處可能存在質(zhì)量缺陷及漏漿情況，我部分別在69+050、69+090兩處進(jìn)行了開(kāi)挖檢查。69+050處開(kāi)挖30#～33#孔，挖深2.5m、長(zhǎng)4.5m、寬2.0m；69+090處開(kāi)挖60#～62#孔，挖深2.4m、長(zhǎng)3m、寬2.0m。

根據(jù)開(kāi)挖檢查，墻體的外觀質(zhì)量較好，無(wú)蜂窩、孔洞，截滲墻整體性強(qiáng)，墻頂高程、孔距、相鄰孔墻交接均符合要求。在鉆孔中心、墻體、相鄰墻連接處墻厚均≥10cm，在兩墻連接處墻體厚度達(dá)到15cm。Ⅱ序墻施工時(shí)均發(fā)現(xiàn)已噴穿Ⅰ序墻現(xiàn)象形成搭接面，這說(shuō)明成墻連續(xù)性較好，防滲墻成墻可靠。

1.5.2 圍井注水試驗(yàn)

在工程樁施工完成7天后，采用噴射圍井注水試驗(yàn)方法進(jìn)行滲透系數(shù)測(cè)定，測(cè)得截滲墻滲透系數(shù)平均值為5.60×10-7cm/s，均小于1×10-6cm/s，符合設(shè)計(jì)要求。

2 高壓定噴截滲墻施工技術(shù)要點(diǎn)

2.1 施工方法的選擇

高壓定噴截滲墻施工方法更適用于粉土和砂土，其他結(jié)構(gòu)地層施工前應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定墻體防滲效果。二管法施工是利用兩個(gè)并列管將漿預(yù)拌好的水泥漿和壓縮空氣通過(guò)高壓的方法一次噴射成墻，其工序少、施工效率高，水泥漿比重容易控制，但對(duì)噴射孔位及噴嘴角度要求較高，誤差較大時(shí)無(wú)法達(dá)到預(yù)期的防滲效果，一般根據(jù)相鄰孔墻連接形式、噴嘴夾角大小和不同地層進(jìn)行試驗(yàn)，以確定孔位布設(shè)、孔距、噴射角度及其他施工參數(shù)。

2.2 施工質(zhì)量及成本的控制

由于二管法施工水泥漿提前預(yù)拌，可通過(guò)試樁選擇能滿足施工質(zhì)量要求及經(jīng)濟(jì)性好的水泥漿比重，在施工中嚴(yán)格控制噴漿壓力和噴桿提升速度以達(dá)到理想的成墻效果。

高壓定噴的鉆桿直徑比單管高壓旋噴的鉆桿直徑大，鉆桿鋼度大，鉆孔垂直度好、偏離少，主要控制好相鄰孔墻斜向連接，相鄰孔孔距適當(dāng)，高壓定噴交接幾率比單管高壓旋噴交接幾率大大提高，從而成墻質(zhì)量更有保障，施工費(fèi)用也較旋噴樁費(fèi)用低。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，高壓定噴截滲墻施工應(yīng)主要對(duì)前期工藝試樁參數(shù)收集及分析控制，對(duì)施工過(guò)程參數(shù)控制及調(diào)整，對(duì)成樁后質(zhì)量檢驗(yàn)控制，通過(guò)事前、事中、事后“三控制”的原則施工，可有效保證截滲墻的施工質(zhì)量。高壓定噴在堤防防洪、防滲加固施工中技術(shù)是可行的，經(jīng)濟(jì)是合理的，具有普遍意義和推廣應(yīng)用價(jià)值。

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