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      高噴灌漿在城市堤防基礎(chǔ)防滲加固中的應(yīng)用

      2018-10-11 08:09:26何文浩紀(jì)媛郝凌穎
      建材與裝飾 2018年41期
      關(guān)鍵詞:駁岸壤土粉質(zhì)

      何文浩 紀(jì)媛 郝凌穎

      (無(wú)錫市水利設(shè)計(jì)研究院有限公司 江蘇無(wú)錫 214023)

      1 工程背景及技術(shù)簡(jiǎn)介

      京杭運(yùn)河(無(wú)錫段)斜貫無(wú)錫市,屬三級(jí)航道,堤防屬一級(jí)堤防。河道駁岸為多次加固加高而成,工程所在地段堤后地勢(shì)較低,平均地面高層在4.0~4.5m(吳淞高程系,下同)。而每年汛期水位均能達(dá)到5.0m。每到汛期,問(wèn)題不斷,河水透過(guò)駁岸地基不斷發(fā)生管涌險(xiǎn)情。為消除堤防管涌隱患,針對(duì)本工程實(shí)際情況。通過(guò)多方案比選,最終選定采用高噴灌漿對(duì)該段堤防地基進(jìn)行防滲加固處理。

      高壓噴射(簡(jiǎn)稱“高噴”)灌漿法是采用靜壓注漿法是利用射流作用切割摻攪地層,改變?cè)貙拥慕Y(jié)構(gòu)和組成,同時(shí)灌入水泥漿或混合漿形成凝結(jié)體,以達(dá)到加固地基和防滲的目的。主要用于建筑地基加固以及大壩、堤防等地基防滲工程。高壓旋噴灌漿是利用鉆機(jī)造孔,把帶有噴頭的灌漿管下至土層的預(yù)訂位置,以高壓漿液或水從噴嘴中噴射出來(lái),形成噴射流沖擊破壞土層,土粒從土體上剝落下來(lái)后,一部分細(xì)小土粒隨著漿液冒出地面,其余部分與灌入的漿液混合摻攪,在土體中形成凝結(jié)體。

      該工法在國(guó)內(nèi)屬成熟工藝,有一整套較為完善的設(shè)計(jì)及施工技術(shù)。在灌漿量能夠保證的前提下,工程質(zhì)量能得到充分的保證。本工程漿液采用1:1普通硅酸鹽水泥漿。

      圖1 高噴灌漿示意圖

      2 工程設(shè)計(jì)

      2.1 灌漿孔位平面布置及孔深

      通過(guò)實(shí)地地質(zhì)勘察及該段堤防駁岸多次加固資料,確定地下高噴防滲體布置與駁岸后方距離駁岸1.5m布置。該駁岸后方為一條平均寬度5m的馬路,人行便道寬3m,緊貼駁岸擋墻,灌漿孔位布置與人行便道內(nèi),便于工程施工。

      該工程場(chǎng)地地層簡(jiǎn)述如下:

      1層雜填土:結(jié)構(gòu)松散。平均厚度2.98m;平均層底標(biāo)高1.19m。

      2層重粉質(zhì)壤土:平均厚度3.50m;平均層底標(biāo)高-2.07m。

      2-1層輕粉質(zhì)壤土:平均厚度:5.60m;平均層底標(biāo)高-5.15m。

      3層中粉質(zhì)壤土:平均厚度2.90m;平均層底標(biāo)高-5.74m。

      4層砂壤土:平均厚度5.18m;平均層底標(biāo)高-10.91m。

      5層中粉質(zhì)壤土,該層未鉆透。

      其中:2-1層輕粉質(zhì)壤土為局部堤段存在。最終確定高噴灌漿孔底標(biāo)高-2.0m,孔底標(biāo)高低于駁岸基礎(chǔ)底標(biāo)高1.20m,低于河底標(biāo)高-1.0~0.0m。平均孔深6m。局部堤段孔深加大。該深度既能滿足防滲體進(jìn)入相對(duì)不透水層的要求,也覆蓋了該段堤防駁岸可能出現(xiàn)管涌通道的范圍。滿足延長(zhǎng)滲徑,提高整體滲透穩(wěn)定以及充填管涌通道的設(shè)計(jì)要求。

      2.2 孔距的及排數(shù)確定

      涉及到工程對(duì)成墻的要求、地層情況、設(shè)計(jì)選用的結(jié)構(gòu)形式以及施工參數(shù)選定的工藝等多方面的因素,宜通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)或工程類比確定。本工程工期較緊,設(shè)計(jì)周期較短,設(shè)計(jì)參數(shù)依據(jù)相關(guān)地質(zhì)勘察資料及其他類似工程確定,施工前做灌漿試驗(yàn)最終確定施工參數(shù)。本工程地下防滲體承壓水頭不大(1.50m左右),綜合現(xiàn)場(chǎng)施工條件,選擇一排孔,雙管法旋噴套接成墻,兩序法施工。由于1層雜填土結(jié)構(gòu)松散,平均標(biāo)貫為2擊,2層重粉質(zhì)壤土平均標(biāo)貫9擊。依照類似工程經(jīng)驗(yàn),初步選定旋噴樁的有效樁徑1.20m,孔距0.80m,搭接長(zhǎng)度不小于0.30m。考慮一定的施工誤差及孔斜率,最終確定有效成墻厚度不小于0.80m。防滲體滲透系數(shù)達(dá)到 i×10-6cm/s(i:1~9),工程完工后,能夠滿足防滲要求。由于該工程屬既有工程防滲加固,且后期上部沒(méi)有超載,故對(duì)防滲體強(qiáng)度不作限制。

      2.3 用漿量計(jì)算

      用漿量估算采用體積法計(jì)算,公式如下:

      式中:D——有效樁徑1.15m;

      H——設(shè)計(jì)孔深6.0m;

      α——混合系數(shù),本工程取0.6;

      β——損失系數(shù),本工程取值0.1。

      相關(guān)參數(shù)帶入計(jì)算得每孔灌漿量Q=4.11m3。

      2.4 灌漿參數(shù)確定

      由于本工程設(shè)計(jì)階段未做灌漿試驗(yàn),相關(guān)參數(shù)按經(jīng)驗(yàn)類比其他類似工程選取。具體施工參數(shù)施工階段確定。為保證水泥漿灌入量,初步選定壓縮空氣氣壓0.7MPa,進(jìn)氣量1~3m3/min;水泥漿漿壓30MPa,進(jìn)漿量50~200L/min;提升速度 5~10cm/min;旋轉(zhuǎn)速度 10~20r/min;噴嘴直徑2.0mm。

      3 工程施工

      該工程要求必須汛前完成,工期比較緊張,施工單位最終選取鉆噴一體化機(jī)械連續(xù)施工。施工順序如下:測(cè)量定孔、機(jī)具就位、鉆孔、噴射灌漿提升、靜壓回灌、管路沖洗。

      施工初期,由于施工單位對(duì)水利工程旋噴灌漿技術(shù)理解不夠,采取的施工工藝不夠準(zhǔn)確,鉆成孔與噴漿管級(jí)差不夠,導(dǎo)致局部堤段孔口堵塞,返漿不暢,出現(xiàn)抬土現(xiàn)象。為減輕抬土現(xiàn)象,施工方加大了提升速度。最終導(dǎo)致該段水泥漿灌入量不足。經(jīng)鉆孔、開(kāi)挖檢查,該段出現(xiàn)上部松散雜填土層水泥漿充盈度不夠,2層重粉質(zhì)壤土層城墻質(zhì)量尚可。

      針對(duì)工程初期出現(xiàn)的問(wèn)題,對(duì)施工工藝,灌漿參數(shù)等做了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整,最終確定施工參數(shù)如下:2層粉質(zhì)壤土層灌漿壓力30MPa,提升速度5cm/min,旋轉(zhuǎn)速度5r/min;1層雜填土層灌漿壓力分級(jí)降低,由30MPa逐漸降低至20MPa,提升速度由5cm/min緩慢提升至10cm/min,旋轉(zhuǎn)速度5r/min。壓縮空氣壓力始終保持0.7MPa。及時(shí)清理孔口返漿,防止堵塞返漿通道。調(diào)整后,每孔平均灌漿量達(dá)70L/m,地面無(wú)明顯抬動(dòng)。

      對(duì)于初始階段灌漿量不足的孔位進(jìn)行復(fù)噴。由于復(fù)噴間隔時(shí)間較長(zhǎng),在原孔位復(fù)噴施工難度較大,最終旋轉(zhuǎn)在已噴相鄰孔位中間選點(diǎn)進(jìn)行重新鉆孔旋噴灌漿。

      施工完畢后,經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)注水試驗(yàn)及試塊室內(nèi)試驗(yàn),高噴形成的地下防滲體滲透系數(shù)達(dá)到i×10-6cm/s,滿足設(shè)計(jì)防滲要求。

      4 結(jié)語(yǔ)

      根據(jù)事前充分的地質(zhì)探查,在設(shè)計(jì)階段采用好適應(yīng)的灌漿參數(shù),明確具體灌漿量、灌漿孔距、排數(shù)和正確的施工工藝,均是保證工程順利進(jìn)行的前提。嚴(yán)格認(rèn)真的施工過(guò)程控制決定了工程的最終質(zhì)量。在灌漿量得到保證的前提下,工程質(zhì)量是完全可靠的。經(jīng)施工完畢進(jìn)行相應(yīng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)已能滿足防滲要求,歷經(jīng)汛期高水位檢驗(yàn),堤后管涌滲透情況明顯消除,完全達(dá)到了堤防地基防滲加固的目的。

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