楠溪江供水工程细沙地层混凝土防渗墙加固施工工艺.pdf

水利水电技术第4 6卷2 0 1 5 年第8期 楠溪江供水工程细沙地层混凝土防渗墙加固施工工艺 郑新海，邹春江，叶松 ( 永嘉县水务集 团有限公司，浙江 永嘉3 2 5 1 0 0 ) 关键词 ：防渗墙；细沙地层 ；高压喷射灌浆 ；地基加 固；楠溪江供水工程 d o i ：1 0 1 3 9 2 8 j c n k i w r a h e 2 0 1 5 0 8 0 1 6 中图分类号 ：T V 5 4 3 8 2 ( 2 5 5 ) 文献标识码 ：B 文章编号 ：1 0 0 0 0 8 6 0 ( 2 0 1 5 ) 0 8 0 0 5 2 0 3 1 概述 混凝土防渗墙作为基础防渗工程已经广泛应用于 各类水利工程 ，但在实际施工 中由于地质条件复杂 ， 在遇到细沙层时极易出现坍孔及槽段坍塌，致使防渗 墙无法成墙。 楠溪江供水工程拦河 闸枢纽基 础防渗采用厚 8 0 c m混凝土防渗墙 ，长 5 0 0 m、最大墙深 近 7 0 m。枢 纽工程基础为深厚砂砾石 ，夹杂有厚度 0 32 0 m 的淤泥及细沙层。防渗墙成孔采用冲击式钻机配合成 槽机“ 两钻一抓法” 施 工 ，在施工 至左岸长约 2 0 0 1 3 的滩地段时 ，地面以下发现有厚达 3 5 1T I 的细沙层 ， 其下为含飘石强渗漏层 ，成孔十分困难 ，施工过程中 多次发生全槽段坍塌 ，钻机平台下陷等险情。造成槽 孔坍塌的主要原因是 由于细沙层结构疏松 ，遇水 即成 流塑状 ，极易坍塌。由于左岸滩地设有混凝土拌和系 统及部分 民房 ，如采用开挖进行土体置换 ，需要拆除 拌和系统及部分民房 ，开挖工程量较大 ，基础处理时 间长 、费用高 。 在参考大量类似工 程资料基础上 ，通过 专家咨 询 ，决定采用在防渗墙两侧采用单管高压水泥喷射桩 进行细沙层土体加固。 2 喷射成桩试验 高压喷射注浆法适用于处理淤泥 、可塑粘性 土、 粉土、砂土 、黄土 、素填土和碎石土等地基 ，利用钻 机等设备造孔后 ，把安装在注浆管底部侧面的特殊喷 嘴置人 土层 预 定深 度后 ，使 用高 压 注浆 泵 ，以 2 0 MP a以上的压力 ，将水泥浆从喷嘴中喷射出去切割破 坏土体 ，同时借助注浆管的旋转和提升运动，使浆液 与切割下来的土体搅拌混合 ，经过一定 时问凝 固后 ， 在土层中形成水泥土固结体 ，从而达到改善和提高土 体坚固性的目的。 为了获得最佳 孔距 ，喷射成桩 试验孔距分别 为 1 0 IT I 、1 2 r n ，并分别采用定向摆喷对接和旋喷法。 单管 喷射 法进 行 防渗 墙 上 部粉 细 砂地 层 的注 浆 ，在 防渗墙 轴 线 两边 布 设 两 排 高喷 孔 ，排 距 为 2 4 4 2 IT I ，其中 I序孔采用旋喷桩成桩 ，序采 用定 向摆喷 ，形成的高压喷射桩要求能够相接 ，形 成有效的防渗体和护壁功能 。喷孔的深度为穿过粉 细砂层并进入 砂卵石层 3 0 C T I 。高喷施工 工艺流程 如图 1所示 。 2 1 钻孔 由于高喷孔较浅， 并且地层为粉细砂层，故喷射 钻孔选用 HT一1 5 0型地质钻机 ，带专用的高喷钻头 钻进 ，该型钻机重量较轻 ，便于移动。孑 L 深以进入砂 卵石层 3 0 c m为准 。 2 2 喷 浆 钻孔完成后 ，开始按设定 的配合 比制备水 泥浆 液 ，接上高压送浆泵 ，先泵送清水将喷嘴的保护塞冲 开 ，再换送制备好的水泥浆液 ，同时启动钻杆保持匀 速旋转 ，待孔品返浆后 ，按设定的提升速度均匀缓慢 地提升钻杆至孔口。 水泥浆液的制备采用 Z J 一 4 0 0型高速搅拌机，搅 拌轴转速 8 0 0 r m i n ，最大制浆能力 l 01 5 m h ，浆 液拌和均匀。送浆用 X P B一 9 0 C型高压泥浆泵 ，此为 三缸往复式泵 ，可直接泵送水泥浆液 ，运行状态好 ， 收稿 日期 ：2 0 1 5 0 5 1 1 作者简介 ：郑新海 ( 1 9 7 8 一 ) ，男 ，工程师 。 Wa t e r Re s o u rc e s a n d Hy d r o p o we r E n g i n e e r in g V o 1 4 6 No 8 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 水电管线铺设I f测量放线 取样检验 水泥浆回收 j 【 一 废浆处理 l 兰 竺 l 图 1 高喷施 工工艺 流程 压力平稳 ，额定压力 4 0 MP a ，最大排量 1 0 0 L m i n 。 2 3旋喷施工参数 根据高喷试验规范及类似工程经验，高压喷射施 工技术参数和主要设备如表 1和表 2所列 。 表 1 高压喷射施工技术参数 项 目 指标 孔距 m O 81 2 排距 m 2 4 摆角( 。 ) 6 0 转速 r m i nI 1 1 3 浆压 MP a 3 0 浆量 L mi n 7 0 8 O 提升速度 c m mi nI 1 1 3 喷嘴直径 F il m 2 5 ( 单喷嘴 ) 进浆密度 g c m 1 4 01 5 O 回浆密度 g c m 1 3 0 表 2主要设备配置 序号 设备名称 型号 数量 1 钻机 H T一1 5 0 2 2 高压灌浆泵 X P B一 9 O C 1 3 制浆机 Z J一 4 0 0 1 4 提升卷扬机 1 5 输 浆泵 2 P N 2 6 储浆桶 8 0 0 L 1 7 电焊机 3 0 k V A 1 2 4喷射施工质量控制 具体控制 方法如下 ：地面试 喷，高喷开始前， 水利水电技术第4 6卷2 0 1 5 年第8期 郑新海， 等楠溪江供水工程细沙地层混凝土防渗墙加固施工工艺 应将带有喷嘴的钻具装上钻杆后 ，在地面进行试喷， 以检查喷嘴的喷射情况和冲开喷嘴保护塞的工作压力 ， 直观检查高压喷射系统的完好性以及是否能够满足使 用要求 ；开喷 ，喷管钻 ( 下 ) 至指定 深度后 ，拌制 水泥浆液 ，即可供浆开喷 ，待压力和流量参数均达到 要求 ，且孔 口已返出浆液时 ，即可按既定 的提升速度 进行喷射灌浆 ；高喷灌浆保持全孔连续一次作业 ； 在高喷灌浆过程中，出现压力突降或骤增、孔口回 浆浓度和回浆量异常 ，甚至不返浆等情况时 ，应查明 原因及时处理 ；高喷灌浆结束后 ，应充分利用孑 L 口 回浆或水泥浆液对 已完成孔进行及时回灌 ，直至浆液 面不下降为止。 2 5 水泥浆液制备 采用强度 不低 于 P 0 3 2 5的普通 硅 酸盐水 泥 ， 采用高速搅拌机搅拌 ，纯拌和时间不少于 3 0 S ，保证 连续制浆 。储浆桶 内已制成待用的浆液，需采用低速 搅拌机搅拌 ，以防止沉淀；制成已超过 4 h而尚未使 用的浆液予以废弃。 2 6 成桩检验 成桩 3 d后进 行开挖检验 ，桩体 完整 、成 形较 好 ，但各桩均未相互连接 ，呈单桩形式 。经实际测量 设计孔距 1 r n的桩问间隙在 1 5 2 5 c m之间 ；设计孔 距 1 2 I n的桩间间隙在 4 0 5 0 c m之间。定喷成墙厚 度仅 1 0 c m左右 ，显得 比较单薄，难以抵抗土体的侧 压力。桩身强度经取芯检验均 I5 MP a 。 3 试验参数调整及实施 防渗墙上部粉细砂层高压喷射桩经过二次实地试 验 ，通过不同孔距、注浆压力、提升速度和成墙效果的 比较 ，经业主、监理、施工三方研究确定 ，鉴于试验桩 均未连接成墙，决定选用旋喷法，按实测成桩桩径确定 孔距为 o 8 m，适当提高喷射压力 ，同时放缓提升速度。 防渗墙上部粉细砂层高压旋喷桩孔距为 0 8 m、 排距 2 44 2 m，灌浆压力 3 2 MP a ，浆液密度 1 4 0 g c m 。 ，提升速度 1 2 c m mi n ，采用不分 序单 管单喷嘴法施工 。其 中桩号 0+2 4 0 0+ 2 5 6段上游 侧因防渗墙导向槽和工作平 台已建 ，为避开导向槽下 部 L型混凝 土底 板 ，距 导 向槽 上游 边线 的距离 为 1 7 5 m。其他导向槽已浇段孔位不变，遇混凝土底板 处改用金刚石钻头造孔 。 细砂层 高 压 旋 喷桩 施 工 范 围为 桩 号 闸纵 0+ 2 3 8 20+4 8 1 ，共布 置 高喷 孔 6 0 6个 ，累计 长 度 2 7 2 7 m，最大孔深 5 5 m，施工工期 3 0 d 。 ( 下转第 5 5页) 泥 站 一 一 黢 工 工 一 一 惜 一 一 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 排水方案如下 ：在现有隧洞正常排水系统的基础上增 加排水管路 、排水设施。排水设施增加 ，如若引起用 电容量不够，可能还要增加供电设施 。详细排水路线 如下 ：涌水点小功率水泵一 中间接力泵一 集水坑 ( 大 功率水泵) 一 主支洞交叉 ( 大功 率水泵 ) 一 排 出支洞 外河道。 3 地质涌水索赔方案 经过施工单位投入大量人力 、物力 ，长坦 下庠 隧洞先后 7次地质涌水 ，均得了较好处理 ，从而保证 了工期 目标的实现 ，但 因此引起相关费用的增加 ，施 工单位认为上述地质涌水 ，非承包人引起 ，由此而增 加的费用 ，应该予 以补偿 。具体要求补偿如下 ：( 1 ) 增加排水管路购 置及安 装 费用 ；( 2 ) 用 电线路 增加 费 ；( 3 ) 排水期 间台班 费；( 4) 发生涌水停工期 间人 员 、机械窝工及其临时工程费用 、停工期 间排水及照 明费用 ；( 5 ) 工期补偿。 施工单位提 出上 述地质 涌水索赔 ，经业 主、监 理 、施工、与业主委托第三方造价咨询单位分析 ，按 照本工程招标 文件第二卷 技术条款 5 3款第 3条 明 确 ：由于不可抗力地质原 因造成涌水 ，单处排水超 6 m h ，此额外 费用 按排水 台费计算 。各方认 为施 工 过程 中施工单位应做好正常的排水设施且有一定的排 水余量 ，在发生不可抗力地质涌水 ，不增加排水设施 的情况下 ，只计排水 台班费 ，而 目前的地质涌水为多 点发生 ，涌水量大 ，单靠现有排水设施进行排水 ，将 对工期影响非常大 ，为保 障工期 ，增加排水管路、供 电线路等费用 ，应予 以补偿 。具体 费用补偿方 案如 下 ：( 1 ) 人工费补偿。业主 、监理签证 的停工人数 停工天数 5 0 d ( 参照专用合 同条款约定执行 ) 。 ( 2 ) 机械费用补偿。业主 、监理签证的停 置机械数量 停置天数 1个 台班 ( 停工 1 d ，按 1个 台班考虑 ) X 基本折 旧费。( 3 ) 涌水增加用 电线路、管路 费用 。 储永红， 等楠溪江供水工程不可抗力隧洞地质涌水索赔 业主 、监理签证 的工程量 单价计算 ，单价 中利润不 予补偿 ，主材考虑回收系数 。( 4 ) 停工期 间排水 、照 明费用予以补偿 。( 5 ) 临时工程费用为总价包干 ，不 予补偿 。( 6 ) 关键线路上停工 ，应予以顺延。 4 总结 通过对永嘉县楠溪江供水工程隧洞不可抗力地质 涌水索赔 的处理 ，可以做出如下总结 ，希望能给后续 隧洞施工项 目出现类似情况提供借鉴和参考。 ( 1 ) 以合同为依据 ，及时 、合理地处理索赔 。当 索赔事件发生后 ，索赔的提 出应当及时 ，索赔的处理 也应当及时 ，这样有利于双方合同的履行。同时，索 赔提 出、处理 ，必须在合同中找到相应的依据 ，只有 这样才能依据合同和事实对索赔进行公正处理 ，这也 是合同公平性的重要体现 ，但是当合同中依据 ，不足 以支撑索赔成立时，要对合同依据进行分析 ，考虑工 程 的实际情况和国家有关规定 ，合理地处理索赔 ，确 定索赔额度 。 ( 2 ) 索赔的证明必须要充分。索赔证据是关系到 索赔成败的关键。如果索赔证据不齐全 ，就算索赔 有 合同依据， 也会因索赔证据不齐全，而无法支付。例 如 ：本案例当中，发生地质涌水期间，增加管路数量 、 水泵 台班、增加用 电设施数量 、停工期 间人员及机械 设备窝工数量等三方签证，召开地质涌水处理专项会 议会议纪要 ，报业主、监理批复的地质涌水排水方案 等，这些都是关系到索赔成败 的关键证据。只有索赔 的证据充分，索赔才能成立，才能确保索赔成功。 ( 3 ) 索赔应当友好协商 ，互进互谅 ，必要时业 主 可委托有资质第三方造价咨询单位或有关造价方面专 家 ，参与到工程索赔当中，这样更加有利于索赔问题 的解决 。 ( 责任编辑欧阳越 ) ( 上接 第 5 3页) 4结语 楠溪江供水工程拦河闸枢纽基础防渗墙细沙层采 用高压水泥旋喷桩进行加固处理后，3 4个槽段施工 中无一发生坍孔 ，大大加快了施工进度 ，防渗墙成墙 质量优 良。 由于滩地系冲积形成 ，在细沙层中夹杂有厚 0 2 0 5 m不等的砂砾石层 ，设计的专用钻头在遇到类 水利水电技术第4 6卷2 0 1 5年第8期 似地层时应适 当放慢钻进速度 ，防止卡钻 ，同时在提 升过程 中应合理控制提升速度 ，密切观察孔 口回浆情 况 ，防止漏浆 。 采用高压水泥喷射灌浆对防渗墙槽体两侧细沙层 进行胶结处理 ，以提高土体 的密实度和坚 固性 ，施工 方法简便可行，土体加固效果好，工程量小、施工周 期短 ，工程造价低 。 ( 责任编辑陈小敏) 5 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m