高壓擺噴灌漿在謝崗鎮坑口水庫除險加固中的應用

謝嘉明

(東莞市謝崗鎮水務工程運營中心,廣東 東莞 523000)

0 引言

坑口水庫修建于1958年8月,為小(1)型水庫,集雨面積為0.66 km2,主要由均質土壩、溢洪道和放水涵洞組成。興建時按10 a一遇設計,100 a一遇校核。2006年進行了安全達標建設,按50 a一遇,500 a一遇校核。加高培厚后的大壩,最大壩高為14.5 m,水庫總庫容為109.97萬 m3。在運行管理過程中發現坑口水庫大壩壩坡出現滲漏的情況,隨即對水庫開展了安全鑒定。經安全鑒定水庫大壩滲流計算逸出點比降均大于允許值,水庫大壩穩定計算、壩坡穩定安全系數均小于規范要求值。大壩安全類別評定為三類壩,需進行注漿加固大壩。經過方案比選,選擇了高壓擺噴灌漿的方式進行防滲墻施工,加固大壩。

1 工程概況

本工程直接在坑口水庫大壩壩頂進行高壓擺噴灌漿施工,具體的施工范圍為K0+005～K0+163,防滲墻共計長158 m,面積2 719 m2。高壓擺噴灌漿設置一排灌漿孔,設計樁孔為106孔,孔距為1.5 m,分兩序施工,孔深入強風化巖層以下1 m,灌漿入土1 718 m,入巖109 m。本工程中高壓擺噴注漿采用三重管法(見圖1)。

2 高壓擺動噴涂施工工藝及方法

2.1 工藝介紹及原理

本工程采用三重管高壓擺噴灌漿。三重管高壓擺噴灌漿施工技術是借助噴射介質為水、水泥混凝土基體的粘性液體和空氣壓縮機,使噴射管左右擺動,以一定角度抬升,借助高壓電水逐漸形成高速公路的急流,強烈沖擊、切割、破碎碳酸鹽巖的不均勻沉降,除與水泥混凝土基體、粘性液體、排出液混合,在體內逐步形成頂狀半圓形截面墻體凝結,進一步提高水庫大壩護坡施工質量控制。

2.2 工藝流程

三重管高壓擺噴灌漿工藝流程見圖2。

圖2 高壓擺噴施工工藝流程圖

2.3 施工流程

2.3.1 場地平整與清理

高壓擺噴灌漿施工前,一定要平整現場,清除施工現場內部的垃圾和地下障礙物,以便鉆機施工作業。

2.3.2 測量放線布孔

現場應根據設計圖紙和測量控制點釋放樁位。本工程的設計樁號為K0+005～K0+163,合計158 m共106孔。本施工中高壓擺噴灌漿的孔間距是1 500 mm,對接擺角不小于60°。沿大壩的平行方向標記定位線,每15 m設置基準定位線。根據基準定位線進行樁孔中心定位,孔距偏差不超過50 mm。測量和放置時,同時定義每孔擺動的起點和終點,并在背面標出定位線。確保每次擺噴定位準確無誤。

2.3.3 鉆孔機械移機就位

鉆孔機械的移位由負責人指揮。在采取行動之前,一定要仔細觀察現場的具體情況。換班一定要絕對不絕對安全?；炷帘密嚩ㄎ缓?樁檢查員負責評估定位線數據和樁位,保證鉆孔定位偏差不大于50 mm;施工時為了保證鉆孔質量,垂直度必須每10 m進行調整,保證鉆孔斜率控制在孔深的1%以內。

2.3.4 三重管高壓灌漿機械移機就位

鉆孔完畢后將鉆孔機械移開,移入三重管高噴臺車,安裝好機械后,并對中、調平,同時調整好擺噴。首先將高壓電試水噴入螺孔內,直接測量擺噴是否相互垂直。借助等腰直角三角比,硬地面直接測量就能夠控制,控制偏差在2°以內;擺動角度在噴射管外圓上測量控制,控制偏差在2°以內。施工前一定要在鉆桿上深深的記號,控制高壓擺動的長度不小于設計樁的長度。

2.3.5 下管掃孔

將三重噴射混凝土施工管插入孔中至預定深度。注入管下入孔的檢測孔傾角可參照孔傾角的實際情況,隨注入管微調。為防止泥沙堵塞壓縮空氣,可選擇非高壓水和少量壓縮空氣(用膠帶將噴嘴包住),邊射水、邊 插管,同時要控制好水壓力,可以用0.5 Mpa的水壓,防止孔壁因水壓相對較大而塌陷。洞底會有多的渣滓。一定要先噴灑污泥,用旋擺控制裝置掃孔,直至噴管到孔底為止。

2.3.6 試噴、確定參數

本工程灌漿具體技術參數要求如下:

氣壓:大于0.7 MPa;流量1.0 m3/min

水壓力:大于35 MPa;流量大于70 L/min;

灌漿設備施工要求:提升速度6～8 cm/min;對接擺角不小于60°;擺速10～15 次/min。

在初期進行高壓擺噴灌漿時,先進行低壓(0.5 MPa)注水試驗,檢查噴頭是否壓力是否正常。選擇典型作業面進行高壓擺噴灌漿試驗,對噴射流量、壓力擺速、提升速度等施工參數進行調整。初期應施工一個圍井進行試驗,檢查防滲墻的整體連續性、均勻性和防滲情況。

2.3.7 水泥漿液拌制

2.3.8 鉆桿下沉、拉升、噴漿

將鉆頭下沉到預設的位置,設定擺動射流和噴頭方向,放置限制器,使轉動產生擺動的動作。按規定參數啟動高壓電動泥漿泵、空壓機原位拖走加固。當粘性液體回流到螺孔內,若正常狀態則開始上升擺動抽水。金剛石鉆升降運動移動速度控制在6 cm/min,人造金剛石切割刀的移動速度控制在10 次/min,擺動角度60°。注漿分段提升的搭接長度應該大于0.2 m,確保防滲墻的連續性。當切刀上升距離設計標高和樁頂設計直線距離1.0 m時,向上運動的速度相應降低,到達頂部后靜注30 s。

2.3.9 沖洗機具

噴管注漿完成后,取出噴霧器,在孔口處及時補充填滿水泥漿。要迅速拔除注漿對注漿泵進行徹底清洗,防止漿液凝固堵塞(泵體應適當清洗和注漿管)。

2.3.10 廢棄漿液處理

在噴射灌漿施工中,會產生大量的廢漿液。為了保證現場的清潔和施工順利,計劃在現場設一個泥漿池,待泥漿固結后,再在施工中將泥漿排入池中再運輸到室外進行處理。

3 高壓擺噴施工質量保證措施

(1)誤差控制內在5 cm以內,孔深在±100 mm以內,擴孔的相對有效深度一定要超過墻底的設計制造深度30 cm。

(2)要嚴格控制灌漿加固比例,推動做到掛牌施工,配備專職人員進行灌漿加固布放信息化管理。金剛石鉆頭升降和旋轉運動的速度控制在6 cm/min,金剛石鉆頭擺動運動的速度控制在10 次/min,嚴格按照設計參數要求。

(3)對高壓噴射機、高壓泵等設備施工前的維護保養,施工中出現的質量問題導致的設備故障降到最低限度。該裝置的運行由負責人親自掛帥。

(4)高壓電擺式濺射機就位后,旋轉鉆機本身平行移動,保證高壓電擺式濺射機的表面光潔度。

(5)在高壓擺注施工期間,嚴禁對線路進行移位定位。在清理溝渠泥土時,一旦發現挖掘機觸及定位線,使之脫位,要立即準備將其放回原處,不要忘記連接相鄰的電池。場地布置綜合考慮多種妨礙因素,避免先移后移,減少相鄰樁的設計和施工間隔時間,最大限度地保證了連續施工中,因故暫停施工時,擺噴一定要從原位下沉20 cm方可開始,以確保樁體整體性。

(6)在進行在擺噴施工時,定期進行擺噴,能夠很好的彌補相鄰樁直徑的不足,也能夠很好的與相鄰樁連接,所以不是很好得到比較好的加固效果。嚴禁選用過期的水泥混凝土。每批水泥混凝土都要經過二次檢測資格通過后才能被選中。在工程施工中,如果旋挖鉆機長期無法維修,墻體結構已過終凝期,應盡快對樁體進行標記,并將防止出現冷縫的處理措施報監理進行商討。

4 樁基強度和均勻性措施分析

(1)嚴格控制注漿水泥注漿比例隨時進行檢查。

(2)充分攪拌土體,嚴格控制鉆孔的升降和擺動速度,使原來的土體完全破碎,對水泥漿有與土體均勻混合有一定的好處。

(3)粘性液體不能解體,水泥混凝土粘性液體的配制一定要嚴格依據預定配合比進行。如果你想獲得這種效果,應該避免漿液分離,必須攪拌桶中的漿液。

(4)注漿階段,注漿管道不應堵塞,不應出現注漿破裂現象。整樁注漿應均勻,不得出現土漿夾層。

(5)如果管道堵塞,高壓水泵一定要立即準備停泵。處理完畢,鉆孔下沉0.3 m后可繼續注漿,10～20 s后恢復上行注漿,防止破樁的發生。

5 基于井圍法高射流墻的防滲性能檢查評價

5.1 圍井試驗

圍井成型后至少14 d,應鉆孔進行注水試驗。鉆孔應位于圍井的中心,鉆孔直徑應不小于110 mm,孔深應達到圍井底部。濾花管插入孔中。

5.2 滲透系數的計算

高噴板墻體滲透系數應小于1×10-6cm/S?？筛鶕蚁嚓P規范計算,計算公式如下。

(1)

式中:K為滲透系數(m/d);Q為穩定注水(m3/d);T為高噴板壁厚(m);L為面板墻中心線周長(m);S為封閉井內外水頭差(m);H為注水面至井底高度(m);h0為地下水位離井底的高度(m)。

由于試驗布置在工程軸線上,通過對路堤頂墻開挖的檢查觀察分析得到的該參數可作為高噴施工參數選擇的依據。開挖檢查完成后,進行墻體邊緣檢查復原的路堤體。

6 結語

以施工方案以指導施工為依據,充分考慮項目管理機構設置、人力規劃安排、供應安排、機械設備配置、施工方法的主要分工、工期保證措施、質量安全措施等,確保安全生產、文明施工、減少環境污染、突出重點等方面的措施質量卓越的原則,經濟合理性、安全性和適用性。為今后類似工程提供了一定的參考。