高喷灌浆

高喷灌浆施工倪金康（浙江钱塘江水利建筑工程公司，杭州，310020）摘要：土工模袋砂土围堰(堤)普遍采用低潮位露滩(或浅滩)时，突击施工.而在感潮地段施工很少，本次围堰的成功实施是一次有力的实践，对以后相关地段施工提供借鉴。关键词：感潮地段；土工模袋；围堰；设计；施工一、工程概况钱塘江萧绍海塘是钱塘江南岸现存最古老的海塘，目前该段海塘作为临江一线较为完整的只有萧山临浦至闻堰段海塘，俗称“西江塘”。西江塘从临浦茅山闸（桩号0-020）至闻堰半爿山与南沙大堤交接处（桩号18+210），全长18230m，扣除积堰山、虎爪山后实际塘长17254m，其中闻堰小砾山以上实际标准塘长12508m，位于浦阳江河段，闻堰小砾山以下在钱塘江河段。西江塘穿越临浦、义桥、闻堰三镇，其间还与峙山、积堰山、虎爪山、小砾山相接。本次工程的任务是对现状西江塘存在的渗透稳定安全不足的堤段及丁由塘进行高喷灌浆加固。本工程规模为防渗加固堤段共计5416m，加固整体性较差的丁由石塘共计5180m，另外还对15处未进行接触防渗处理的交叉建筑物进行处理。二、施工过程控制1、施工准备施工准备工作从内容上分施工条件准备、技术工作准备、物资采购供应准备和设备准备四个部分。本工程的准备工作按下列部分进行，在正式开工前一周展开。(1)施工条件准备①开工前了解工程情况，通过向当地沿线单位、建设方了解本工程的一些基本面，为在施工阶段的正常施工打好基础。②了解工程施工区内的地下管线、机械设备、材料进出场通道（河道），以保证施工顺利进行。③征询沿线有关单位意见，为全面开工和前期准备工作做好有关手续。(2)技术工作准备①熟悉、会审施工设计图纸，将图纸中存在的问题解决在施工前。②及时对各类施工工艺的设计、安排、试验进行审核，确保了工艺的可行性。③编制和审定详细的实施性施工组织设计、施工预算。④提出机具、材料、构件、安装设备和委托计划，保证工期进度的需要。⑤根据建设单位的要求和提供的情况，绘制具体的施工平面图和工程简介，随时接受社会各界的监督。(3)现场准备①根据建设单位指定的水准点和控制桩，布设施工控制网，架设水电线路和搭设生产、生活用临时设施。②清除现场障碍，搞好场地平整，用彩钢板围护好施工场地，注意环境卫生、场容场貌整洁。③做好施工便道和临时排水设施。(4)物资条件准备①根据施工组织设计的施工进度计划和工料分析，编制工程所需材料用量计划，作为备料、供料和确定仓库、堆场面积及组织运输的依据。②根据材料需求量计划，做好材料的申请、订货和采购工程，使计划得以落实到人，确保工程的顺利开展。③组织材料按计划进场，并做好验收保管工作。④根据施工进度计划及施工预算所提供的数据，做好运输路线踏勘，落实台车配件的加工等工作，并编制相应的需求量计划。⑤根据需求量计划，向有关厂家提出运输、加工计划要求，并签订合同并加以落实。⑥根据施工组织设计中确定的施工方法，施工机具配备要求、数量及施工进度安排，编制施工机具需求量计划。⑦大型施工机械（如高喷台车、吊机、挖机等），提出需求量和时间要求，准时运抵现场，并做好现场维护保养工作。2、高喷防渗墙(1)施工工艺流程施工准备→放线布孔→钻机造孔→终孔移位→台车就位→高喷喷管(搅浆送浆、空压机送气、高压泵送水)→提升→终孔→回灌→二次灌浆→清孔移机。(2)施工参数高喷工程主要施工参数见下表：水压力(Mpa)38.1浆液压力(Mpa)0.2～1.0流量(L/min)80流量(L/min)80～120气压力(Mpa)0.6～0.8密度(g/cm3)1.5～1.7流量(L/min)800～1200回浆密度(g/m3)≥1.2提升速度(cm/min)8～10摆角(°)25摆速(次/min)（0.8～1.0）×提升速度孔距(m)1.6(3)质量要求①钻孔孔位误差：5cm。②垂直度偏差：≤0.5%。③渗透系数：k≤1.0×10-6cm/s。④防渗墙体最小厚度：≥20cm。⑤抗压强度：R28≥3Mpa。(4)主要施工机械单套高喷设备主要施工机械配备见下表：机械名称投入数量机械名称投入数量高喷台车1台地质钻机2台空压机（6m3/min）1台高压水泵1台灌浆泵2台泥浆泵2台搅灌机1台上料机1台(5)现场高压喷射注浆试验在现场高压喷射注浆作业开始前，按施工图纸的要求和监理人指示，选择地质条件具有代表性的区段，并按室内试验选定的配合比进行高压喷射注浆工艺试验，以选定布孔方式、孔距、排距和孔深以及喷射流量、压力、摆速和提升速度等工艺参数。在试验前7天提出试验计划，试验结束以后，根据监理人指示钻取芯样进行固结体的均匀渗透性等试验，并将试验结果提交监理人。对于不同地层，要达到良好的喷灌效果，其提升速度等参数是不同的。这些参数也通过试验或设计确定。影响高压喷射灌浆质量的因素较多，所以在喷杆下入孔内前，进行试喷。主要检查：高压泵、空气压缩机、灌浆机的压力和排量是否符合规定，水、气路是否有堵塞、泄漏现象，水、气是否同轴喷射，各种监测仪表是否灵活、准确。待这些设备、监测仪表均正常后，才下喷杆。(6)施工准备施工准备符合下列要求：①平整场地、清除地面、地下障碍。当场地低洼时，回填粘性土料，但不能回填杂土；当地表过软时，采取防止施工机械失稳的措施。②布置开挖冒浆放沟和集浆池。③复核测量基线、水准基点等，并妥善保护。④进行现场测量放样，定出喷灌孔位，并作出明显标志和妥善保护。⑤设备进场后，检查性能，保证完好。正式施工前进行试喷，试喷数量不少于两根，通过试喷检查桩位、核对地质材料、确定正式施工技术参数。⑥施工前对照设计图核实孔位处有无妨碍施工和影响安全的障碍物，一旦发现及时与有关部门协商解决。(7)浆液配置①高压喷射用的浆液主要材料为水泥，因此，水泥使用前先做质量鉴定，质量符合GB175的规定。本工程使用水泥为普通硅酸盐，强度等级为42.5。水泥新鲜无结块，过4900孔/m2筛筛余量不大于5%。②搅拌浆料用水符合混凝土拌和用水的标准。③浆液水灰比1：1，密度1.5～1.7g/cm3。配置浆液的原材料经法定称量器计量，称量误差不大于5%。浆液在过筛后使用，并定时检测其密度。④浆液的纯拌和时间不少于30s，且连续制浆，已制成待用浆液采用低速搅拌机搅拌，以防止沉淀。⑤浆液自制备至用完的时间，当环境温度10°以下时不超过4h，当环境温度10°以上时不超过3h。超过上述有效时间的浆液一律作废浆处理。⑥按设计要求进行浆液配合比试验，试验内容包括浆液拌制时间、浆液密度、浆液流动性、浆液的沉淀速度和沉淀的稳定性、浆液的凝结时间（初凝和终凝）以及浆液固结体密度、强度、弹性模量和透水性等。(8)钻机造孔造孔采用XY-2型钻机，每台台车安排二台钻机造孔，钻孔孔径为Φ89mm，孔深达到设计要求。施工程序分为：放线布孔→钻孔就位→钻孔找平→造孔→终孔验收。造孔中的关键是放样、钻孔就位与找平：①放样。喷灌质量的好坏，首先取决于喷灌点位置，按设计要求喷灌间距为1.6m，采用经纬仪定线，每50m左右作一控制点，期间用卷尺丈量，孔位打上样桩，按顺序统一编号。要求定线按三等以上测量精度控制，对于特殊处理的桩号，按设计要求也准确放出，放样完成将放样成果交监理复测、认可。②钻孔就位。采用合金钻头，回旋钻进施工，钻孔底座坚实平整牢固，底部以枕木支撑，保证钻机平稳，钻孔时钻机不能晃动。对于砂性土采用泥浆固壁，防止塌孔。回转盘与钻杆间隙不能过大。孔位偏差5cm。③找平。钻孔定位平稳、准确，定时测量钻孔垂直度。采取边进钻边测量边调整方式，测试仪器为专用测斜仪，辅以水平仪、自制垂球。钻机机轴垂直度偏差应小于±10，孔深应满足设计要求。④终孔验收。施工人员根据造孔通知单的要求进行施工，钻孔结束时及时进行检测。深度用绳尺测量，发现达不到设计要求的，继续下钻，直至达到设计标高。垂直度用测斜仪测量，发现达不到要求的，作报废处理，使用粘土回填，重新钻孔。成孔由现场技术员确定，给予验收，并将检测资料移交喷灌机组。(9)喷灌在详细阅读钻机队移交的钻孔检测资料基础上，认真核对资料与实际是否相符，确定无误后方可进行高喷灌浆。施工程序为:校核钻孔资料、位置的准确性→台车就位→按配合比要求制浆→下高喷管→送水清孔→气、浆液、水三重施喷→提升三重管→终孔→回灌→二次注浆→终孔验收。1)高喷为摆喷方式，其摆动角度、提升速度、孔深等均符合设计要求或通过试验决定。2)高喷作业分两序施工，单个高喷桩（孔）连续喷射作业，相邻桩（孔）的作业间隔时间控制在12～72小时范围内。3)喷浆过程中，经常检查、调整高压泥（水）泵或低压泥浆泵的压力、浆液流量、空压机风压和风量、钻机提升速度以及实际的浆液耗用量。4)高喷注浆过程中，冒浆量小于注浆量的20%时为正常现象，超过20%或完全不冒浆时，可采取以下措施。当地层中有较大空隙引起不冒浆时，可在空隙地段扩大注浆量，填满空隙后再继续喷射。当冒浆量过大时，可提高喷射压力或缩小喷嘴孔径，或加快提升速度，减少冒浆量，但需得到监理人员的批准。5)施工中如实记录高喷灌浆的各项参数、浆液材料用量、异常现象及处理情况等。6)施工过程中的的返浆及时排入沉淀池，严禁流入已成的桩（孔）中。7)每个喷浆空孔施工完毕，用清水把泥浆泵和管道内的残留浆液全部喷射排出，钻具及其他设备，用低压水冲洗干净，并架设高喷管设备，离地存放。8)进浆比重。每30分钟测一次，根据结果随时调整，保证灌浆比重达到设计及施工要求，每只孔不少于3次。9)提升速度：技术人员根据造孔通知单的要求控制，误差每孔控制在2～3分钟以内，同时回浆比重小于1.20g/cm3时减小提速或停止提升，漏浆严重或孔口不冒浆时，用粘土或砂子堵漏，待孔口冒浆再行喷射。10)高压喷射灌浆连续作业性较强，由于机械不正常，给施工带来很大困难，施工中若停喷超过10min，开机时复喷0.5～1m，以保证高喷防渗墙质量。11)对于管壁防渗，在涵管两侧钻孔，进行高喷，使水泥浆包裹涵管四壁，达到防渗要求。12)水、气、浆嘴的直径都很小，为了防止在下喷杆的过程中，孔内泥砂进入而堵塞，造成事故，因此在下喷杆时，对水、气、浆嘴采取保护措施。13)水、气、浆在管路中流动时，将产生压力损失，过长的管路将使实际压力和表压力相差很大，影响喷灌质量。在大面积施工时，移动输送设备的位置，使其输送距离不超过50m。14)在施工作业过程中发现工程地质和水文地质条件有较大变化时，及时将有关资料报监理人员，根据监理人员的指示执行。(10)废浆处理孔口废浆用泥浆泵或排泥沟排入泥浆池，通过三级泥浆池沉淀、过滤和清水外排。其中30%的废浆用于回灌，40%的泥浆用专用废浆船外运至指定点排放，30%的废浆可就近排放处理。回浆的利用符合规范要求。(11)检查与检测钻孔及喷射施工质检工作，由施工员、质安科、监理现场检查共同把关。施工过程中，及时记录每孔开钻时间、进尺情况、终孔时间、喷射作业开始时间、提升速度、摆角、进浆及回浆比重、喷射终结时间等数据。高喷质量检验数量不低于总孔数的2%，采用围井检查的不少于3处。检验通过开挖、取芯、室内试验、标贯试验、渗透试验等方法进行。对于检验不合格的，应在不合格的点位附近进行补喷，然后检查。检查时间在完成喷射注浆28d后进行。本工程高压喷射灌浆防渗墙主要性能设计要求指标，具体要求如下：①抗压强度:R28＞3MPa；②渗透系数K≤1×10-6cm/s。为了检测高喷灌浆的防渗性能，检测时随机选定三处布置试验围井，进行注水试验。三个围井注水试验结果分别为：K1=7.13×10-7cm/s;K2=1.55×10-7cm/s;K3=1.4×10-7cm/s;都满足设计K≤1×10-6cm/s的要求。(12)施工注意事项水泥浆液严格过滤，并按喷嘴直径设置两道过滤装置；在制备水泥浆液搅拌罐和泥浆泵吸浆搅拌罐之间设一道过滤网，在泥浆泵吸浆管尾部设一过滤器。在高喷灌浆作业过程中，经常测试水泥浆液的进浆和回浆比重。当浆液比重与上述规定水灰比的浆液比重值误差超过0.1时，立即停止高喷灌浆作业，并重新调整浆液水灰比。水泥浆液随配随用，并在高压喷射注浆作业过程中连续