溫豪增

(深圳市廣匯源環(huán)境水務(wù)有限公司梅州分公司,廣東 梅州 514000)

0 引言

通過高壓噴射灌漿工藝,可以在鉆機(jī)造孔的基礎(chǔ)上,將裝有噴水的灌料管放在地層的規(guī)定部位,借助壓力裝置,將20 MPa以下的壓力液體從噴嘴中飛濺起來,撞擊損傷地層,并以適當(dāng)?shù)乃俾噬仙嵘@桿,使?jié){液和土粒強(qiáng)力混勻攪動(dòng),直至漿液凝結(jié),成為膠結(jié)體,從而達(dá)到砂漿的目的。通過高壓噴射灌漿技術(shù),可以有效地改造原地層的組成結(jié)構(gòu),并利用噴射效應(yīng)將其分割,并且灌入水泥土或攪拌漿,以達(dá)到防滲目標(biāo)和增加地基承載力。這種技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用于各種基礎(chǔ)防滲和地基承載力改善工程,為國家大壩工程的除險(xiǎn)加固建設(shè)提供了有力的保障,從而確保了水利的品質(zhì)。

1 工程概況

某副壩位于灰?guī)r峰叢洼地,它的兩岸山體基巖完全裸露,峰頂?shù)暮０慰蛇_(dá)213.8～293.6 m,而洼地的海拔則在160～173 m之間。壩體的結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜,它是由多種不同類型的黏土斜墻組成的,這些斜墻可能是從低洼地帶的碎石形成的,也可能是從左岸的砂泥巖和完全風(fēng)化的沉積層形成的。填土的品種千變?nèi)f化,從淺棕色的粘土、深棕色的粘土、淡灰色的粘土,到細(xì)膩的粘土,各種組分交織在一起,形成了豐富的層次結(jié)構(gòu)。在大多數(shù)情況下,壩體的透水性屬于中等水平,然而,在某些地方,它的透水能力卻超出了規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn),而且防滲斜墻的滲透能力也未達(dá)到預(yù)期。

在多種因素的評(píng)估下,“高壓旋噴”方案在地形、地質(zhì)條件、海拔高度等多個(gè)維度上得到了認(rèn)可。壩頂上,一系列高壓旋噴孔以1.0 m的間隔排列,它們的中心點(diǎn)位于壩頂?shù)恼醒?形成一個(gè)完整的空間結(jié)構(gòu)。通過采用高壓旋噴灌漿技術(shù),我們能夠在壩高較高的地方灌注9 m的砂質(zhì)粘土層,并且隨著距離壩頭的增加,這一厚度會(huì)逐漸減小,直至達(dá)到4 m,從而提高壩體的穩(wěn)定性和耐久性,確保大壩的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)牢固可靠。通過旋轉(zhuǎn)噴射,我們能夠在十八米的深度內(nèi)噴射出孔洞。。

2 高壓旋噴灌漿技術(shù)在水庫除險(xiǎn)加固中的應(yīng)用方法

采取三重管噴灌技術(shù)的高壓旋噴灌漿施工分為兩個(gè)階段,每個(gè)階段的噴灌隔離時(shí)限為七天,以確保質(zhì)量和效率。經(jīng)過觀察和分析,當(dāng)?shù)冖⌒驂γ娴膹?qiáng)度不足以滿足要求時(shí),由于墻體結(jié)構(gòu)的不均勻性、第ⅱ序噴射的滲透力量及其灌填飽和程度的影響,會(huì)導(dǎo)致第一序墻面被沖散,而第二序灌填不能達(dá)到預(yù)期的效果,從而形成防滲的弱點(diǎn),甚至出現(xiàn)空洞。

為了達(dá)到最佳的防護(hù)效果,應(yīng)在一級(jí)墻體表面達(dá)到硬點(diǎn)后使用二級(jí)噴水縫,以保證質(zhì)量。房屋內(nèi)使用高壓發(fā)電機(jī)的設(shè)備有大型電力設(shè)備、鉆探設(shè)備、特種管道和高壓管道等,可以提高園林的建設(shè),好房子,好服務(wù)。在現(xiàn)場,我們需要使用大量的設(shè)備,如使用漿料和碎漿機(jī)的鉆機(jī)、大型泵、空氣壓縮機(jī)、注射管、泵、流量計(jì)等。首先,我們需要建造建筑物的主軸線,并將整個(gè)水池分成兩部分,同時(shí)完成建筑物的建造。我們將孔排成一排,并根據(jù)需要的間距調(diào)整間距。按照?qǐng)D1,建造流程如下:

圖1 建造流程

(1)在現(xiàn)場上做好平整處理,挖掘排漿溝,并保證鉆機(jī)精準(zhǔn)定位。規(guī)定鉆機(jī)水平放置,鉆桿保證下垂,并保證鉆機(jī)偏斜率不高于1%,以保證鉆機(jī)質(zhì)量。

(2)在鉆進(jìn)位置完成后,應(yīng)使用特殊鉆桿精確地鉆入工程設(shè)計(jì)孔位,并使用原漿固定至設(shè)置位置,以確保工程設(shè)計(jì)孔位與實(shí)際孔位之間的誤差低于五十毫米。

(3)在采用下三重管噴灑前,應(yīng)先在地板上通過水、氣試噴,以檢查機(jī)械及管路的運(yùn)行狀況,并確保噴灑軸線的準(zhǔn)確性,以確保噴灑的有效性。

(4)將三重管調(diào)節(jié)至設(shè)計(jì)工作水深,按照規(guī)范的技術(shù)參數(shù)繼續(xù)進(jìn)行原位噴水3～5 min分鐘,直至漿液完全溢出孔口,方可開啟提升噴水。

(5)在進(jìn)行壓力旋噴砂漿之前,應(yīng)保證水砂漿被完全拌和,并且要嚴(yán)格控制其比例和水灰比。

(6)高壓旋噴灌漿孔徑必須達(dá)到噴灌管外徑20 mm以上,嚴(yán)密遵照施工技術(shù)規(guī)范執(zhí)行作業(yè),并且要根據(jù)現(xiàn)場施工技術(shù)參數(shù)來監(jiān)控砂漿品質(zhì)。在拆卸噴灌管時(shí),連接段必須完成復(fù)噴,復(fù)噴距離不能低于0.2 m,以確保灌漿質(zhì)量達(dá)到最佳狀態(tài)。

(7)高壓噴射灌漿結(jié)束后,拔出套管。

(8)在回灌和噴灑完畢后,水漿液會(huì)凝固并下降,導(dǎo)致孔口下降。因此,需要對(duì)已噴孔采用靜壓灌漿,直到漿面不再下陷即可。

(9)進(jìn)行下一孔的施工。利用高壓射流 ,高旋噴技術(shù)可以有效地將漿液擴(kuò)散至周圍土壤,并將它們與土石?；旌蠑嚢?最終形成一種凝結(jié)體,這樣就可以改變?cè)械牡刭|(zhì)結(jié)構(gòu),有效地抵御滲漏,同時(shí)也可以增加土壤的抗壓能力。由多種因素共同作用的結(jié)果,高旋噴凝結(jié)體 的形成受到高壓射流的影響,而這種影響的程度取決于比能值 E 的大小,具體可以通過以下公式來描述:

E=PQ/100V

(1)

式中:E為每米旋噴柱耗用的能量MJ/m;P為噴射灌漿壓力MPa;Q為射流漿量 L/min;V為提升速度 cm/min。

隨著E 值的增加,旋噴柱的直徑也會(huì)相應(yīng)增加, 一般而言, 50～70 cm的直徑是最佳選擇,但最終的結(jié)果仍需要經(jīng)過嚴(yán)格的高旋噴測試才能得出。

表1 原設(shè)計(jì)水壩高壓旋噴灌槳施工的各項(xiàng)參數(shù)

在建設(shè)前,應(yīng)通過現(xiàn)場施工測試,選取具有典型代表性的壩段開展注漿實(shí)驗(yàn),以觀察注漿水壓、吃漿量、水泥容積、大壩移動(dòng)和斷裂等參數(shù),以確認(rèn)設(shè)計(jì)及注漿技術(shù)參數(shù)值,并選定最佳的注漿配比,以保證建筑施工質(zhì)量和安全性。在建筑施工鉆進(jìn)流程中,應(yīng)選擇一序灌漿孔當(dāng)作基礎(chǔ)孔,其孔距通常為30 m,并采集芯樣,以明確注漿下限線;同時(shí),應(yīng)密切關(guān)注各層地質(zhì)變化情況,適時(shí)調(diào)節(jié)高噴灌漿施工方法參量,以保證工程質(zhì)量。根據(jù)表1,原設(shè)計(jì)的壩高壓旋噴灌漿施工參數(shù)已經(jīng)得到了改善。

根據(jù)《高壓灌漿試驗(yàn)報(bào)告》結(jié)果,壩體高壓旋灌試驗(yàn)樁徑為1.2 m,可有效連接中河床壩體與下河床壩體。兩岸的壩肩,而覆蓋層粘土的壩基呈漩渦狀。噴水試驗(yàn)的樁徑為1.2 m,可以更好地保證壩體的穩(wěn)定和安全。 0 m孔距下,河床壩基與兩岸壩肩無法有效搭接,而1.0 m孔距河床與1.2 m兩岸壩肩可實(shí)現(xiàn)搭接。為改進(jìn)大壩注漿布置,我們將兩岸壩肩噴孔間距由1.2 m調(diào)整為1.0 m,中段河床噴孔間距保持不變;調(diào)整高壓旋灌粘土層施工參數(shù),提升速度由試驗(yàn)時(shí)的10 cm/min降低為5～6 cm/min,擺動(dòng)速度相應(yīng)降低為4～6 r/min,因此以增加壩基覆蓋層粘土的高壓。旋噴樁的直徑,以達(dá)到更好的灌漿效果。經(jīng)過測試,我們確保旋流柱可以有效地連接在一起。為了更好地實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),我們對(duì)水壩高壓旋噴灌漿施工參數(shù)進(jìn)行了修訂,如表2所示。

表2 試驗(yàn)后參數(shù)修訂

采用三重管高壓旋噴灌漿技術(shù)實(shí)施,先實(shí)施ⅰ序孔和ⅱ序孔,并且其他孔之間的實(shí)施隔離時(shí)限不得低于七天,以確保實(shí)施質(zhì)量。在經(jīng)過檢驗(yàn)考試合格后,方可開始高噴砂漿建設(shè)。

3 高壓旋噴灌漿質(zhì)量控制

3.1 使用材料的技術(shù)參數(shù)

3.2 主要施工技術(shù)參數(shù)

選擇高壓旋噴砂漿施工技術(shù)參數(shù)是保證高噴墻成墻工程質(zhì)量的關(guān)鍵步驟,必須嚴(yán)格遵守相關(guān)規(guī)范,并且精確掌握建筑施工技術(shù)參數(shù),以確保建筑施工產(chǎn)品質(zhì)量。本工程施工重要技術(shù)參數(shù)由現(xiàn)場人員測試確認(rèn),具體說明:

(1)高壓旋噴灌漿的孔距應(yīng)不小于1.0 m,而且墻體套接厚度必須不低于10 cm,以確保施工質(zhì)量;

(2)當(dāng)高壓旋噴灌漿鉆孔深度小于30 m時(shí),其傾斜率應(yīng)低于1%,以保證鉆孔的垂直性;

(3)高壓旋噴灌漿孔位應(yīng)精確控制,其偏差不得超過5 cm;

(4)采用高壓旋噴灌漿技術(shù),其擺動(dòng)角度可達(dá)360°,以達(dá)到最佳的灌漿效果;

(5)提高速率對(duì)漿液質(zhì)量有著重要的影響,若提高速率較快,可能會(huì)導(dǎo)致缺陷的出現(xiàn),而且切割半徑也不合適,從而使高噴墻銜接處出現(xiàn)脆弱部分;反之,若提高速率過慢,則會(huì)導(dǎo)致冒漿量過大,從而導(dǎo)致材料的損失。為此,應(yīng)依照灌漿試驗(yàn)結(jié)果決定各種地層的上升速率。在本過程中,壩基風(fēng)化層的上升速率為5～6 cm/min,而壩體和包裹層的上升速率則達(dá)到了10 cm/min。

(6)高壓旋噴灌漿的水壓范圍在39～40 MPa之間,流量范圍在70～80 L/min;;空氣壓力范圍在0.6～0.8 MPa之間,氣流量范圍在0.8～1.2 ml/min;水泥漿壓力范圍在0.5～0.8 MPa之間,流量范圍在60～80 L/min之間。

(7)注漿水泥漿的比重應(yīng)當(dāng)在1.5～1.7 之間,而回漿比重則應(yīng)當(dāng)大于或等于1.2 g/cm3。

3.3 工程中異常情況的處理

如果在高壓噴射灌漿過程中出現(xiàn)水壓驟減、孔口回漿密度異常以及其他異常情況,應(yīng)立即確定原因,并采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣斫鉀Q問題。如果在鉆孔過程中發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重的滲漏,應(yīng)立即采取有效的措施以確保安全和質(zhì)量。

(1)應(yīng)立即停止上升,迅速將漿液輸送至洞口,以確保不會(huì)溢出,然后采用旋噴的傳統(tǒng)推進(jìn)技術(shù),持續(xù)向洞內(nèi)注入新鮮的漿料,以確保安全;如果檢測到少量的返漿,應(yīng)立即停止上升,調(diào)節(jié)噴射氣體的壓力和流量,并采取必要的措施,以確保原地固化;如果3～5 s后仍未見到回流,應(yīng)立即關(guān)閉氣閥和高壓水,并對(duì)三重管進(jìn)行加固,以確保漿料能夠順利輸送至洞口,同時(shí)在孔內(nèi)填入細(xì)小的沙礫,以確保安全;如果在灌沙過程中遇到任何問題,應(yīng)立即停止,并在相關(guān)區(qū)域進(jìn)行2～3 s的噴灑,以確保達(dá)到最佳的效果。隨著高度的不斷提升,直至達(dá)到10 cm,再次重復(fù)此過程,直至孔口處出現(xiàn)明顯的漿液。

(2)因?yàn)榱芽p、鼠洞和澆筑連接處沒有達(dá)到足夠的牢固性,再加上水平土體的柔軟,在灌漿壓力的作用下,漿液會(huì)聚集,并滲入土壤,從而導(dǎo)致壩坡內(nèi)外出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象。為了解決漏洞的問題,我們可以通過堵塞來減少。通過在漏洞處安裝一層砂粒,使得清水能夠有效地滲入,從而達(dá)到有效的密封效果。為了有效防止泄漏,我們可以采取間歇性的灌漿管理,即在灌漿過程中不斷攪拌,并在灌漿完成后加入水玻璃,以使其凝固,使其含量達(dá)到0.5%～3%。

(3)為了確保高噴墻體的質(zhì)量,在經(jīng)過特殊處理的漏水段上,應(yīng)當(dāng)將噴油管調(diào)節(jié)至最低點(diǎn),等待孔口完全恢復(fù)原狀,然后才能繼續(xù)進(jìn)行復(fù)灌。

4 高壓旋噴墻墻體質(zhì)量檢驗(yàn)

(1)本工程的高壓旋噴墻墻體設(shè)計(jì)質(zhì)量要求:抗壓強(qiáng)度達(dá)到Rx-0.5～3 MPa,滲透系數(shù)K 必須符合規(guī)范要求。

(2)為確保施工質(zhì)量,現(xiàn)場勘察設(shè)計(jì)單位代表和現(xiàn)場工程部工作人員對(duì)鉆孔間距、深度、孔徑一致性、三壓注漿等施工工藝進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)。這些參數(shù)都符合要求,墻體厚度超過20 cm。

(3)為了確保高壓旋噴墻體的防滲性能,相關(guān)部門對(duì)本工程開展了多項(xiàng)檢測,包括滲透性系數(shù)、鉆孔取芯和抗壓強(qiáng)度等,以確保其質(zhì)量符合要求。為了確保水壩高壓旋噴灌漿的質(zhì)量,我們?cè)谒畨紊喜贾昧耸€(gè)檢查孔,它們位于兩相鄰施工灌漿孔之間,并且沿著軸線方向鉆進(jìn)。隨著深度的增加,我們將檢查孔鉛直向鉆進(jìn),并在距離高噴灌漿底部約0.3 m處進(jìn)行注水試驗(yàn),以確保水壩的質(zhì)量。

(4)經(jīng)過抽檢,12個(gè)檢查孔的高壓旋噴灌漿滲透系數(shù)均低于5.0×10 cm/s,符合設(shè)計(jì)要求。為了更準(zhǔn)確地評(píng)估高噴灌漿墻體的抗壓性能,我們從水壩的鉆孔中抽取24組芯樣,分別按照潮濕狀態(tài)進(jìn)行,其中,Rz的最大值達(dá)到3.40 MPa,最低點(diǎn)達(dá)到0.50 MPa,而平均值則達(dá)到1.59 MPa,從而為更加精確的評(píng)估提供了有力的支持。確保符合所有嚴(yán)格的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。

5 結(jié)語

為了保證高壓灌漿工程的質(zhì)量,我們應(yīng)該從以下幾點(diǎn)入手:

(1)依據(jù)各種土質(zhì)的特性,嚴(yán)密依照工程設(shè)計(jì)提出的施工技術(shù)方法和現(xiàn)場試驗(yàn)方法開展建筑施工,科學(xué)選定建筑技術(shù)參數(shù),并采取可行性的施工方法,以保證樁徑正確搭配,縫隙均勻分布,穩(wěn)定性良好,接續(xù)牢固。

(2)在施工過程中,要嚴(yán)格檢查各個(gè)關(guān)鍵部位,及時(shí)發(fā)現(xiàn)、解決和防止問題,以確保建筑物的質(zhì)量。

(3)通過嚴(yán)格的監(jiān)督與管理,確保施工過程的順利、高效、穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)。