自排涵基础防渗处理中三管法高压喷射灌浆技术_陈星浪.pdf

河南水利与南水北调 2023年第2期施工技术自排涵基础防渗处理中三管法高压喷射灌浆技术陈星浪（景德镇市水利科技服务中心，江西 景德镇 333000）摘要：以位于潘溪水左岸后港镇的乐平市城北新区排涝站为例，对其自排涵基础防渗方案展开比选，并对所确定出的三管法高压喷射灌浆施工工艺、主要技术参数、质量控制要点等展开分析探讨。结果表明，基础防渗处理工艺选择时必须充分考虑工程实际及地质条件；所采用的高压喷射灌浆技术占地少、振动小，噪声低，成孔快速且质量高，所造防渗墙体形状规则，抗渗性和稳定性有保证，可在类似工程基础加固中推广应用。关键词：基础防渗；三管法；高压喷射灌浆；技术中图分类号：TV5文献标识码：A文章编号：1673-8853（2023）02-0055-03Three-pipe High-pressure Jet Grouting Technology in Anti-seepage Treatment ofSelf-draining Culvert FoundationCHEN Xinglang（Jingdezhen Water Conservancy Science and Technology Service Center,Jingdezhen 333000,China）Abstract：Taking the waterlogging drainage station in Chengbei New District of Leping City,located in Hougang Town on the left bankof Panxi River,as an example,this paper compares and selects the seepage prevention schemes of its self-draining culvert foundation,and analyzes and discusses the determined construction technology,main technical parameters and quality control points of three-pipehigh-pressure jet grouting.The results show that the actual engineering and geological conditions must be fully considered whenselecting the foundation anti-seepage treatment process.The high-pressure jet grouting technology adopted has the advantages of smallland occupation,small vibration,low noise,rapid hole formation and high quality,regular shape of the anti-seepage wall,guaranteedimpermeability and stability,and can be widely applied in the foundation reinforcement of similar projects.Key words：foundation seepage prevention;three tube method;high pressure jet grouting;technology1工程概况乐平市城北新区排涝站位于潘溪水左岸的后港镇，属乐北联圩防洪保护区范围，涝区流域面积11.99 km2，保护人口1万人，保护耕地486.67 hm2。设计装机容量4200=800 kW，排涝流量11.32 m3/s。泵站采用堤后式，主要建筑物有前池、清污机，泵房、压力水箱、穿堤涵管、防洪闸、出口建筑物和自排涵。泵房建在乐北联圩内侧，进水部分根据地形与原排水系统前池采用正面进水。泵房与防洪堤平行布置，泵房后接水箱穿堤涵管及防洪闸。此次设计自排涵管进、出口高程分别为18.80 m和18.47 m，涵管宽2.50 m、高2.50 m，管壁设计厚度0.40 m，只有长13 m的1个节段。两端连接处间设置宽0.02 m的伸缩缝，并通过沥青杉板填缝，采用紫铜片止水。在该工程自排涵建设过程中，因地质条件复杂，涵前振冲墙体振冲范围及深度并不均一，存在明显的绕渗、防渗体缺陷渗水等现象，为此，必须对自排涵展开加固处理。2工程地质条件该排涝站自排涵工程位于潘溪水左岸的人工填筑防洪堤，堤防设计高度45 m。区域内大地构造单元处于扬子准地台江南台隆萍乡乐平台陷丰城乐平凹断束东北边缘涌山复向斜中部。项目区内无大断裂通过，地层稳定性良好。结合此次钻探揭露结果，项目区场地覆盖层主要为人工填土、粉质粘土、砂砾土层，下伏板岩基岩。进入汛期后河流便成为地下水的主要补给源；旱季则成为地下水的主要排泄通道。工程区内地下水包括孔隙潜水与基岩裂隙水两种类型。前者大量赋存于第四系砂及砾卵石层中，含（透）水层厚度存在较大变化，且与河床砂砾卵石属同一层位，地下水与河水之间水力联系明显，水量丰富。地下水在大气降水及汛期河水的补给下，水位呈明显的季节性变化趋势，地下水变幅通常13 m。3防渗方案结合该自排涵工程实际及地质条件，应当在黏土铺盖水平防渗、C15混凝土防渗墙垂直防渗、黏土铺盖+土工膜联合防渗、三管法高压旋喷灌浆防渗等方案中进行比选。根据地勘资料，该自排涵基础第四系松散堆积物厚度较大，冲积和湖积边缘混合相堆积亚黏土及粉细砂层分布在其顶部3.006.00 m的作者简介：陈星浪（1983），男，工程师，主要从事水利工程施工管理。55河南水利与南水北调 2023年第2期施工技术范围内，具备较好的透水性，为有效降低渗透，增大渗径，根据规范要求对其进行截渗处理。故垂直防渗效果将优于水平防渗。此外，该自排涵投运以来，既有防渗墙在基础运行过程中起到了重要作用，也证明了防渗墙方案的适用性和可行性。为此，最终选择三管法高压喷射混凝土灌浆成墙的施工方案，并使新建防渗墙与原防渗墙连接成整体，增强防渗效果。此次设计采用三管法高压喷射灌浆处理，即以三重管或三列管为喷射管，以水、压缩空气和水泥基质浆液为喷射介质，通过喷射管的旋转、提升运动以及高喷送浆，在基础中形成圆柱形桩体。单排套接设计具体见图1。图1三管法高压旋喷单排套接设计图4三管法高压喷射灌浆施工该自排涵基础防渗处理中三管法高压喷射灌浆前必须准备履带式潜孔钻机、高喷台车、测斜仪、空压机、水泵及注浆泵等施工设备和机具。具体而言，灌浆施工分序孔和序孔依次展开，邻孔施工时间间隔至少达到24 h。单孔施工时应先平整场地，套管跟进造孔后下放PVC管护壁，将套管拔除后布置高压台车，按设计方案下入喷具并试喷施工；待施工效果符合设计要求后正式喷射灌浆，达到封孔标准后将注浆孔封闭，同时将高压台车移动至下一孔位。4.1钻孔由履带式潜孔钻机跟随套管钻进，孔径全部为100 mm，待钻机就位后通过水平尺校正机身，并确保钻杆轴线和钻孔中心垂直相对，偏差控制在50 mm以内。为保证钻进施工期间防渗墙体连续，在每钻进510 m深度后通过测斜仪测定孔斜，对于孔斜超出1.50%的情况必须立即纠偏。完成造孔后提出钻杆，在钻杆下部设置包裹无纺布材料的PVC护壁花管进行护壁，并通过塑料密封带连接护壁套管接头。待将护壁套管下放至钻孔底部后，通过液压拔管机分节拔除套管。4.2高喷灌浆三管法高压喷射灌浆时先在地面试喷，待管道通畅性和各项施工参数均满足设计要求后在低压送水、送气、送浆的同时下放喷射管，施工流程见图2。待将喷射管下放至设计孔深后安排质检员进场检查，确保全部灌浆条件均具备后开始喷灌。地面试喷得到的施工参数值见表1。表1三管法高压旋喷灌浆施工参数表分类水浆参数压力/MPa流量/（L min-1）喷嘴个数/个喷嘴直径/mm压力/MPa流量/（L min-1）密度/（g cm-3）喷嘴个数/个喷嘴直径/mm回浆密度/（g cm-3）取值4045809022.002.501.401.2070901.701.9025101.40分类气提升速度/（cm min-1）旋喷参数压力/MPa流量/（L min-1）喷嘴个数/个环状间隙/mm卵石层砾石层砂土层粉土层转速/（r min-1）取值0.801.001.001.4021.201.6051081510251020提升速度的0.801.00倍该自排涵基础防渗工程采用42.5级普通硅酸盐水泥浆液，并通过转速在1 200 r/min以上的高速制浆机造浆，水灰比控制在110.801之间，浆液比重1.60。制备好的浆液存放时间应控制在4 h以内，存放期间，必须在储浆桶中增设搅拌轴并低速搅拌，避免浆液出现沉淀。同时还应将1道过滤网和1个过滤器分别设置在搅拌罐与泥浆泵之间以及吸浆泵尾部。喷射灌浆过程中，含泥量明显不足的浆液应回收，回收后先经沉淀池过滤，再按设计配比掺加水泥充分搅拌，水灰比和进浆比均达到设计要求后才能投入使用。在机长指挥下通过GTP-5高喷台车喷射灌浆。以低压方式依次送水、送浆、送气后提升至设计值，待喷射管到达预定深度后先按设计转速原地旋喷，当泵压升高至设计值后，按照提升速度提升注浆管。喷射灌浆时应先在孔底静喷1-3 min，待孔口灰浆比重符合设计要求后自下至上喷浆。喷浆施工过程中，应定期检测进浆和回浆比，当这两个比重和设计水灰比浆液比重的误差超出0.10时，必须暂停注浆，调整水灰比后再行恢复。如果因短暂的供风、供电、供水中断等原因无法保证喷灌连续施工时，恢复旋喷灌浆的搭接长度应达到0.50 m以上；如果中断时间超出30 min，则恢复旋喷灌浆的搭接长度应达到1.00 m以上。两序孔作业的情况下，邻孔施工时间间隔应控制14-70 h。图2三管法施工流程示意图56河南水利与南水北调 2023年第2期施工技术4.3静压充填待完成高压旋喷灌浆后，随即在喷射孔中以静压方式充填灌浆，静压充填结束后如果孔口浆液面持续下降，则应借助邻孔喷射时孔口的冒浆反复回灌，直到孔口浆液面不再下沉。5质量控制自排涵高压喷射灌浆施工过程中必须按设计要求定期检查浆液、施工工序及施工质量；通过围井法检查高喷墙的防渗性能，并采用钻孔法检查较浅部位。应用围井法的过程中，必须在井内开挖、取样，并展开注水、抽水试验，对于每35个单元设置1个围井；砂土层、粉土层中围井各墙面轴线所围成的面积应在3 m2以上，而砾石层、卵石层中围井各墙面轴线所围成的面积应在4.50 m2以上；围井注水、抽水试验必须在高喷灌浆结束7 d后展开。高喷灌浆施工期间，如遇压力骤变、孔口回浆浓度及回浆量异常等情形，必须即刻查明原因并作相应处理；如果孔内漏浆，则应适当降低喷浆管提升速度、降低灌浆压力和浆液流量，或是按比例在浆液中掺加速凝剂。施工质量钻孔检查时，孔位应布置在地层复杂、漏浆严重、存在质量缺陷的可能性较大的区域。为此，该自排涵基础三管法高压旋喷灌浆施工后依次在0+110、0+136、0+242、0+301、0+283、0+674、0+486等桩号处钻孔取芯；通过1.00 m长的岩芯管提取岩芯，并将取出的岩芯从上至下摆放、记录。对所提取的岩芯展开抗压试验，结果显示，以上所取岩芯抗压强度4.5025.80 MPa，全部满足相关规范。6结语该排涝站自排涵工程现已整体完工，根据运行管理监测结果，当洪水位升高时，自排涵基础渗流量增大，但渗流变幅明显比防渗体时施工前减小。因为原测压管等观测设施部分损坏，无法展开正常监测，故自排涵基础浸润线变化尚未形成连续资料，目前正在为该自排涵基础安装安监自动化设施。工后对自排涵基础展开墙体开挖取芯检测，结果显示，墙体成型良好，厚度为80 cm3 cm，抗压强度最大达7.80 MPa，渗透系数取8.010-6cm/s，完全符合规范。参考文献：1 吴仍芳，李筱波，倪华.新三管高压旋喷灌浆在唐家渡围堰中的应用 J.电力勘测设计，2022（6）：66-70.2 肖志宏，朱松华，吴建设，王捷，胡存宝，王凤荣.三管双液法高压旋喷灌浆在苗尾水电站施工围堰应用 J.云南水力发电，2019，35（1）：107-110.3 汤林伟.关门岩水库围堰三管法高压旋喷灌浆施工质量控制 J.技术与市场，2018，25（9）：53-54.收稿日期：2022-11-12编辑：雍友玉57