1、工程概況
江西省鄱陽湖區(qū)二期防洪工程撫東大堤除險加固工程位于江西省進賢縣西南部、撫河下游東岸,與撫西大堤、中洲聯(lián)圩隔河相望,圩堤南起柴埠口,經(jīng)焦石、李家渡、溫家圳、梁家渡、北止架橋鄉(xiāng)譚家村北;堤線全長51.68km,圩堤保護耕地12.53x104畝,保護人口15.78x104人,圩區(qū)內(nèi)還有浙贛鐵路復線、316和320國道、溫家圳國家糧庫等重要設施。
圩堤加固前,局部堤段堤基滲漏嚴重,歷年汛期堤內(nèi)均發(fā)生翻砂涌水等嚴重險情,直接威脅到大堤安全。針對堤基滲漏險情,根據(jù)地形、地質(zhì)條件、水頭等情況;對地質(zhì)條件復雜、壓浸拆遷占地大的堤段,則采用高壓噴射灌漿防滲墻的垂直防滲處理方案,其中樁號27+970~28+560堤段,堤基上部粘土缺失,堤身填土直接座落在礫砂層上,礫砂層在堤內(nèi)地表出露,堤基礫砂層厚9.3m,下伏基巖為第三系粉砂巖。此堤段高壓噴射灌漿防滲墻處理長度590m,本工程由江西省水利規(guī)劃設計院設計,江西省南昌市水利建筑公司施工承建。設計時根據(jù)樁號27+970~28+560堤段無灘地的實際情況,高壓噴射灌漿孔軸線布置距堤頂外邊線內(nèi)側(cè)2.0m,鉆孔孔距2.0m,防滲墻頂部伸入堤身壤土層不小于1.0m,底部插入基巖深度不小于1.0m。
2、高壓噴射灌漿防滲墻施工工藝
高壓噴射灌漿采用三重管噴射工藝。分兩序施工,兩序噴灌間隔時間為7d,經(jīng)過對部分開挖連接墻段的觀察和分析,當?shù)?序墻體的強度不夠而切割時,由于墻體固有的不均勻和第2序噴射時穿透能力以及灌填飽和程度的限制,將附近第1序墻體沖散而第2序灌填不飽滿等原因形成防滲的弱點,甚至空洞,當?shù)?序墻體有足夠的強度(1序噴灌7d后),在進行2序噴灌連接時,這樣連接防滲效果好。
高壓噴射灌漿的施工機具由高壓發(fā)生裝置、鉆機、特種鉆桿和高壓管路四部分組成。主要包括:鉆機、高壓泵、空氣壓縮機、注漿管、噴嘴、流量計、輸漿機、制漿機。
施工時在本工程設計樁號內(nèi),先確定施工軸線,將整個堤段分為兩段,同時進行施工,按單排孔布置,并按設計的孔距將孔位先定好,施工藝流程見附圖所示,步驟說明如下:
(1)進行場地平整,挖好排漿溝,做好鉆機定位,要求安放水平,鉆桿保持垂直,且確保鉆孔傾斜率不超過0.3%。
(2)鉆孔定位后,利用特種鉆桿在設計孔位鉆孔利用原漿固壁止設計高程,設計孔位與實施孔位的偏差應小于5cm。
(3)下三重管噴射,在地面上進行水、氣試噴后下管止設計深度,調(diào)整噴射軸線方向呈折線型(折線的軸線與高噴灌漿鉆孔的軸線的夾角為15°)。
(4)高壓噴射灌漿前的準備,主要確保水泥漿充分攪拌和控制好漿液比重、水灰比等。
(5)高壓噴射灌漿:嚴格按施工技術要求來操作,用施工技術參數(shù)來控制灌漿質(zhì)量。
(6)拔套管,高壓噴射灌漿結束后,拔出套管。
(7)回灌,噴射完畢后,由于水泥漿固結收縮,出現(xiàn)孔口下沉,對已噴孔進行靜壓灌漿,直到漿面不下沉為止。
(8)再進行下一孔的施工。
施工前進行室內(nèi)配方和現(xiàn)場試驗,室內(nèi)試驗確定漿液的配比和噴射注漿后固結體的強度,現(xiàn)場試驗確定施工工藝參數(shù)、注漿固結體強度和墻體抗?jié)B指標等。施工鉆孔過程中,要注意到各層的地質(zhì)變化情況,及時調(diào)整高噴灌漿施工技術參數(shù)。
3、防滲墻墻體質(zhì)量控制
3.1使用的材料的技術參數(shù)
本工程的高壓噴射注漿的主要材料是水泥,設計要求采用普通硅酸鹽水泥或硅酸鹽水泥,水泥強度等級不低于32.5,灌漿所用的水泥應保持新鮮無受潮結塊,其細度為0.080mm方孔篩余量不大于5%,水泥出庫使用前應對其質(zhì)量作鑒定,合格后方可使用。攪拌水泥漿所水,應符合《混凝土拌合用水標準》JGJ63-89的規(guī)定。水泥漿由制漿機攪拌而成,水灰比1.0~1.5,攪拌時間不小于2min,超過4h的水泥漿作為廢料處理,不得用于高噴灌漿。
3.2主要施工技術參數(shù)
高壓噴射灌漿施工參數(shù)的確定是防滲墻成墻質(zhì)量的重要環(huán)節(jié),嚴格按照規(guī)范操作和高噴灌漿施工技術參數(shù)進行施工,是確保施工施工的關鍵,施工主要技術參數(shù)由室內(nèi)配方和現(xiàn)場試驗決定,本工程施工主要技術參數(shù)如下:
(1)高噴灌漿的孔距為2.0m, 高噴灌漿的成墻厚度不小于10cm;
(2)防滲墻鉆孔為垂直孔,其偏斜應小于0.3%;
(3)高噴灌漿孔位與設計孔位偏差應小于5cm;
(4)高噴灌漿的形式為擺噴,擺角15°;
(5)提升速度:提升速度的快慢直接影響漿液用量,提升速度過快,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,則冒漿量過大,造成水泥浪費,因此需根據(jù)灌漿試驗確定不同土層的提升速度。本工程基巖層的提升速度為8cm/min,礫砂層的提升速度為6cm/min,壤土層的提升速度為12cm/min。
(6)高噴灌漿的水壓為25~35MPa,流量為80L/min;空氣壓力為 0.5~0.7MPa,風量為1.1~2.0m3/min;水泥漿壓力為0.8~10Mpa, 流量為80L/min。
(7)注漿水泥漿比重控制在1.6~1.7g/cm3, 回漿比重控制在1.2g/cm3。
3.3工程中異常情況的處理
本工程地質(zhì)情況復雜,鉆進過程中,孔口不返漿;堤身孔隙較多,且有集中漏漿通道,一般采用以下措施:
(1)對局部土層有孔隙不冒漿的處理。(a)停止提升,漿液正常送入,擺噴正常進行;(b)若3~5s仍不返漿,關閉氣,高壓水,提升三重管,漿液繼續(xù)送入孔內(nèi),并往孔內(nèi)灌砂;(C)當灌砂無效時,采取提升2~10cm即停止,在該處噴射2~3s, 繼續(xù)提升2~10cm,以此周而復始直至孔口冒漿。
(2)堤坡輕微漏漿處理,其原因是存在裂縫或鼠洞等,與灌漿孔直接連通,筑堤時施工接頭處碾壓不實或有裂隙連通、未壓實、有散水平土層,在灌漿壓力作用下,漿液集中穿透土體冒漿,在堤內(nèi)側(cè)坡漏漿,可做阻漿蓋解決,也可在漏漿出口處壓砂做反濾層,使其清水滲出,從而封堵漏漿。并采用濃漿灌—停—灌的間歇性灌漿處理;蛟诠酀{液中摻入水玻璃,摻入量為0.5%~3%,加速漿液凝固,從而封堵滲漏通道。
(3)凡經(jīng)特殊處理的滲漏段,待孔口返漿后均應將噴射管下至原不返漿的最下位置,再進行正常噴射(復灌)。確保防滲墻墻體質(zhì)量。
4、防滲墻質(zhì)量檢驗
本工程的高噴防滲墻設計質(zhì)量要求:
[J]>50 ([J]為墻體允許滲透坡降);
抗壓強度: R28=5Mpa;
墻體滲透系數(shù): K≤10-6cm/s。
本工程在施工過程中由江西省南昌市質(zhì)量監(jiān)督站對鉆孔孔距、孔深、制漿稠度、灌漿三壓等施工工藝進行了隨機抽檢,測得指標能滿足設計要求。
為了檢測高噴防滲墻的防滲性能,由撫東大堤項目部會同江西省建洪監(jiān)理公司駐現(xiàn)場總監(jiān)理工程師隨機選定一處布置圍井,圍井注水試驗K=1.2x10-7cm/s, 滿足設計K≤10-6cm/s。的要求。其成墻厚度在10cm以上符合設計要求。
另外鉆孔取芯7孔,送檢試樣14件,抗壓強度R28最大60.80 Mpa,最小13.1Mpa,平均31.5Mpa,符合設計要求。其抗壓強度變幅較大,分析原因與土層有關。芯樣的室內(nèi)滲透試驗:齡期14天送檢試樣最大滲透系數(shù)7.52x10-7cm/s,齡期21天送檢試樣最大滲透系數(shù)2.52x10-7cm/s,符合設計K≤10-6cm/s。的規(guī)定,并與圍井圍井成果吻和。
5、結語
(1)高噴灌漿具有施工速度快、固結體強度大、水泥灌漿不會造成環(huán)境和地下水污染,且耐久性較好,施工噪音較小等優(yōu)點。
(2)為確保高噴防滲墻施工質(zhì)量,必須根據(jù)不同土層,合理確定高噴施工參數(shù),針對性的采用不同的施工工藝,才能保證高噴施工質(zhì)量,使墻體均勻,連續(xù)性好,連接可靠。在這方面還有待于進一步積累經(jīng)驗,總結提高。以便于高壓噴射灌漿技術推廣應用。
(3)因高壓噴射灌漿防滲墻屬隱蔽工程,目前尚沒有成本經(jīng)濟、全面可靠的質(zhì)量檢測方法,其防滲效果有待通過洪水考驗。