高壓旋噴技術(shù)在南水北調(diào)穿渠埋涵工程中的應(yīng)用
2009-10-21 00:00
| 文摘：敘述了高壓旋噴技術(shù)應(yīng)用背景，介紹了旋噴樁參數(shù)選擇、施工技術(shù)要點(diǎn)、質(zhì)量保證及安全措施，通過擋水驗(yàn)證了應(yīng)用效果。 關(guān)鍵詞：高壓旋噴 南水北調(diào) 穿渠埋涵 應(yīng)用 1概述 1.1工程概況 穿黃河工程是南水北調(diào)東線從東平湖至黃河以北輸水干渠的一段輸水工程，是南水北調(diào)東線關(guān)鍵控制性項(xiàng)目。按一、二期結(jié)合過水100m3/s建設(shè)，Ⅰ等工程，主要建筑物為1級，次要建筑物為3級。工程主要由出湖閘、南干渠、埋管進(jìn)口檢修閘、灘地埋管、穿黃隧洞、出口閘及連接段、穿引黃渠埋涵及連接明渠等建筑物組成。 穿引黃渠埋涵及連接明渠工程長580m，其中：穿引黃渠埋涵360m、消力池30m，為兩孔有壓箱型結(jié)構(gòu)，埋涵單孔凈斷面尺寸為5×5m、消力池為5×7.33m，采用現(xiàn)澆鋼筋砼結(jié)構(gòu)；消力池與明渠相接的扭面段長50m，斷面由矩形漸變?yōu)樘菪?，底板采用現(xiàn)澆鋼筋砼結(jié)構(gòu)，兩側(cè)為漿砌石扭面擋墻；明渠段長140m，底寬16m，邊坡1:3，梯形斷面，采用預(yù)制砼板護(hù)砌。 1.2與灌區(qū)干渠交叉 南水北調(diào)穿引黃渠埋涵在位山閘后110m處與位山灌區(qū)東、西干渠交叉，涵洞施工與2009年引黃濟(jì)津（入冀）同時(shí)進(jìn)行。位山灌區(qū)西渠引水期間，施工東渠埋涵，為保證調(diào)水、施工兩不誤，需修做臨時(shí)導(dǎo)流工程，滿足西渠引黃濟(jì)津（入冀）、東渠灌溉引水需要，同時(shí)防止高水頭下水流滲透對基坑降、排水造成的影響。 1.3應(yīng)用背景 在保證西渠引黃濟(jì)津（入冀）最大河道斷面的條件下，為滿足東渠埋涵施工需要，在西渠河道內(nèi)修做了月牙型臨時(shí)導(dǎo)流圍堰。2009年引黃濟(jì)津（入冀）持續(xù)時(shí)間6個(gè)月左右，為防止西渠引水滲入東渠，減少東渠埋涵降水、施工難度，縮窄臨時(shí)導(dǎo)流圍堰斷面、增加西渠過流寬度，采用高壓旋噴樁對臨時(shí)導(dǎo)流圍堰進(jìn)行加固、防滲。臨時(shí)導(dǎo)流圍堰主要為砂土、砂壤土，渠道底部為黃河沖積土層，土質(zhì)條件適合做旋噴處理。東、西渠分水墻下部有帷幕灌漿，與旋噴樁結(jié)合形成一道防滲止水帷幕，阻擋西渠水流滲入東渠。 2導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn) 2.1導(dǎo)流方式 為加快施工進(jìn)度，保證施工安全，滿足引黃濟(jì)津（入冀）引水需要，設(shè)計(jì)變更后先進(jìn)行東渠埋涵施工。拆除設(shè)計(jì)開挖邊線范圍內(nèi)的分水墻，修筑縱向圍堰。利用新修縱向圍堰和未拆除的分水墻形成一期整體縱向圍堰，保證西渠引水、東渠埋涵施工同時(shí)進(jìn)行。在生產(chǎn)橋下游180m處設(shè)立分水口，寬度與東渠相同，利用分水口調(diào)節(jié)東、西渠引水流量。為防止東渠閘門漏水進(jìn)入基坑，東渠開挖時(shí)，先進(jìn)行清基，將部分可用于回填的開挖土方臨時(shí)堆放在基坑兩側(cè)，自然形成擋水圍堰，利用潛水泵將東渠閘后部分滲水、漏水排入西渠。 2.2土圍堰 圍堰長103.2m，頂寬6.5m，邊坡1:1，頂高程41.5m（與分水墻平齊），底高程37.8m。 2.3旋噴樁 東渠埋涵地基處理有60m擠密碎石樁，位于東渠及東、西渠分水墻下。為使擠密碎石樁一次施工完畢，根據(jù)開挖坡度、臨時(shí)圍堰穩(wěn)定計(jì)算，高壓旋噴樁中心距圍堰外肩2.5m，沿圍堰軸線布置。樁徑1m，間距1m，樁深17m，樁頂高程41.5m，與位于開挖基面以下24-26m高程的粘土層相接。為防止西渠引黃濟(jì)津（入冀）水流對圍堰長時(shí)間的沖刷，提高防滲、抗沖效果，在圍堰迎水面相鄰旋噴樁之間，用樁徑0.3m、樁深6m的淺層旋噴樁進(jìn)行加固。 3旋噴樁施工技術(shù) 3.1施工方案 根據(jù)西渠河道寬度，考慮到2009年引黃濟(jì)津（入冀）的需要，在滿足東渠施工的前提下，盡可能提供西渠較寬的河道，保持西渠較好的引水狀態(tài)。高壓旋噴樁施工完成后，將樁外側(cè)渠底37.8m高程以上的土方挖除，利用旋噴樁和樁內(nèi)側(cè)土圍堰阻擋西渠引水進(jìn)入東渠，加大西渠引水?dāng)嗝?，同時(shí)形成垂直滲水帷幕。 高壓旋噴樁設(shè)計(jì)：土圍堰布設(shè)單排深層旋噴樁，迎水側(cè)再用淺層旋噴樁加固。當(dāng)鉆機(jī)鉆到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，用旋噴臺車把安有水平噴嘴的注漿管下到孔底，利用高壓設(shè)備使噴嘴以34Mpa的壓力把漿液噴射出去，沖擊切割土體，并與土體攪拌混合，形成圓柱形樁體，達(dá)到加固、防滲的目的。 [Page] 3.2施工工藝 3.2.1工藝流程 測量放線定位-引孔鉆機(jī)就位-開孔檢查-鉆進(jìn)成孔-清孔移鉆-啟動(dòng)空壓機(jī)送風(fēng)-漿液配制泵送-插入高噴管-高噴作業(yè)-觀察高噴參數(shù)-回灌-孔內(nèi)保持滿漿-轉(zhuǎn)入下一孔位。 3.2.2施工順序 打試驗(yàn)樁2-3根，根據(jù)施工工藝及旋噴效果確定施工參數(shù)。進(jìn)行旋噴樁施工時(shí)，鉆孔、灌漿采用打一跳一法，先1、3、5……，后2、4、6……，交叉進(jìn)行?？拷炙畨εc砌石結(jié)合處，旋噴樁中心距離分水墻0.4m，連續(xù)布置2顆樁，利用高壓將水泥漿噴射到分水墻處，使旋噴樁與砌石較好地結(jié)合，防止?jié)B水。 3.2.3施工參數(shù)選擇 旋噴樁施工主要有旋噴壓力、旋噴速度、提升速度、漿液配比、噴射流量等技術(shù)參數(shù)，對照地質(zhì)條件、加固要求，從有利于提高成樁效果和樁體質(zhì)量的角度出發(fā)，綜合考慮西渠引水等各種因素的影響，在保證安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)可行的前提下通過試驗(yàn)確定。 鉆孔直徑和深度：引孔直徑127mm，終孔深度17m。 樁位與設(shè)計(jì)孔位的偏差≯50mm；樁身垂直度偏差≯10%；樁徑容許偏差≤50mm。 漿液和水泥材料：高噴灌漿采用42.5普通硅酸鹽水泥，不加外加劑，漿液水灰比為1.5:1，采用攪拌機(jī)拌制，拌和時(shí)間不少于30s，連續(xù)均勻制漿。 漿壓34Mpa，氣壓0.6Mpa；漿流量70L/min，氣流量1.5L/min；提升速度10cm/min，轉(zhuǎn)速9r/min。 3.2.4質(zhì)量控制 現(xiàn)場定位放樣，鉆機(jī)安設(shè)在設(shè)計(jì)孔位上，就位后用水平尺掌握機(jī)臺水平，使鉆桿軸線垂直對準(zhǔn)鉆孔中心位置，傾斜度小于1.5%。高噴臺車對準(zhǔn)孔口后，先在地面進(jìn)行漿、氣試噴，檢查各項(xiàng)工藝、參數(shù)，符合設(shè)計(jì)要求后將噴射管下至設(shè)計(jì)深度，由上而下進(jìn)行噴射作業(yè)。漿液拌制經(jīng)兩道過濾網(wǎng)過濾，防止噴嘴發(fā)生堵塞。及時(shí)檢查漿液初凝時(shí)間、注漿流量、風(fēng)量、壓力、旋噴提升速度等，待壓力和流量參數(shù)達(dá)到設(shè)計(jì)要求、孔口返出漿液時(shí)，按既定的提升速度進(jìn)行噴射灌漿；高噴灌漿保持全孔連續(xù)一次作業(yè)，拆卸或安裝注漿管動(dòng)作要快。為增加樁的端承力，在樁底部旋轉(zhuǎn)噴漿不提升，增加此部位的攪拌效果，擴(kuò)大樁體直徑，形成樁底盤。樁頂以下、渠底以上4m范圍內(nèi)承受的荷載較大，復(fù)噴提鉆時(shí)適當(dāng)降低提升速度，增加樁體的密實(shí)度。深層噴射時(shí)，先噴射后旋轉(zhuǎn)、提升，防止注漿管扭斷。出現(xiàn)壓力下降、上升、冒漿異常、不返漿等情況時(shí)，查明原因后及時(shí)處理。供漿正常情況下，孔口回漿密度變小、不能滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，加大進(jìn)漿密度或進(jìn)漿量。高噴灌漿結(jié)束后，充分利用孔口回漿，直至漿面不下降為止。及時(shí)拔出注漿管，徹底清洗注漿管、注漿泵和漿液攪拌機(jī)，管內(nèi)不殘存水泥漿，以防管路堵塞。 3.2.5質(zhì)量保證措施 [Page] 嚴(yán)把工序管理關(guān)，對鉆機(jī)、高壓泵、配料操作等關(guān)鍵工序，配備熟練的技術(shù)工人操作，定崗、定責(zé)，嚴(yán)格獎(jiǎng)懲制度。設(shè)備安裝平穩(wěn)對正，開孔前檢查樁位和開孔角度，施工時(shí)控制好旋噴樁的標(biāo)高，詳細(xì)記錄地層變化、顆粒大小、硬度等。為防止泥漿或廢漿液到處溢流、保持現(xiàn)場干燥，鉆空前沿旋噴樁軸線開挖寬1m、深0.3m的泥漿槽。采用膨潤土泥漿護(hù)壁，保持孔壁完整、不坍孔，確保高噴管順利下至孔底。高噴管下井前在井口試驗(yàn)檢查，防止噴嘴堵塞。高噴管下至距孔底0.5m時(shí)，先啟動(dòng)漿泵送漿，同時(shí)旋轉(zhuǎn)下放，下至孔底后，啟動(dòng)高壓泵和空壓機(jī)，各項(xiàng)參數(shù)達(dá)到正常后提升。嚴(yán)把水泥質(zhì)量關(guān)，嚴(yán)格按照配比配制漿液，經(jīng)常測定漿液比重，及時(shí)統(tǒng)計(jì)各孔的材料用量，旋噴過程中防止水泥沉淀。旋噴作業(yè)中，注意觀察氣、漿壓力和流量，發(fā)現(xiàn)異常，立即停止提升，查明原因，及時(shí)處理。分節(jié)拆卸高噴管時(shí)，動(dòng)作要快，盡量縮短停機(jī)時(shí)間。因故停機(jī)時(shí)，將噴管下放至超過原噴深度0.5m處，重新開機(jī)作業(yè)時(shí)可避免斷樁。采用兩序施工，掌握間隔時(shí)間，防止串孔。及時(shí)回灌，保持孔內(nèi)漿液飽滿，連續(xù)施工時(shí)可采用冒漿回灌。 3.3安全措施 施工時(shí)，對高壓泥漿全面檢查、清洗，防止泵體殘?jiān)㈣F屑存在。密封圈完整、無泄漏，安全閥中的安全銷進(jìn)行試壓檢驗(yàn)，確保能在額定量、高壓力時(shí)斷銷卸壓。壓力表定期檢查，保證正常使用。高壓膠管在允許的壓力范圍內(nèi)使用，屈彎大于規(guī)定的彎曲半徑，密切注意孔內(nèi)管路情況，防止孔內(nèi)堵塞，高壓管爆裂傷人。旋噴注漿在高壓下進(jìn)行，過濾后的漿液顆粒小于噴嘴直徑。高壓泵設(shè)有安全裝置，超過允許泵壓后自動(dòng)停止。長時(shí)間中斷旋噴時(shí)，要及時(shí)用清水沖洗輸漿系統(tǒng)。操作人員熟悉注漿全過程，掌握鉆機(jī)旋噴注漿性能，規(guī)范操作。 4影響因素及處理措施 4.1點(diǎn)位對中 采用孔內(nèi)旋噴，鉆桿懸空段長、容易歪斜，達(dá)不到旋噴樁平面布置的精度，旋噴鉆桿置入鉆頭時(shí)，鉆桿接頭容易被拍松、拍斷，造成旋噴漏漿事故，影響施工質(zhì)量和進(jìn)度。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，左右、前后移動(dòng)臺車，保持臺車水平和鉆桿豎直，保證旋噴點(diǎn)位準(zhǔn)確。 4.2土質(zhì)影響 高壓旋噴是利用高壓流噴射成樁，參數(shù)設(shè)置與土質(zhì)種類、密實(shí)度密切相關(guān)，不同土質(zhì)決定參數(shù)的選擇、管數(shù)的使用。對試驗(yàn)樁進(jìn)行開挖檢查，實(shí)測實(shí)量，隨時(shí)調(diào)整參數(shù)，動(dòng)態(tài)管理。通過試驗(yàn)選擇合理的參數(shù)和控制措施，可保證成樁質(zhì)量。 5檔案資料整理 現(xiàn)場設(shè)立專職資料員，負(fù)責(zé)資料的收集、整理、編目、歸檔和保管，與施工人員一道做好施工日志。檔案資料是對工程質(zhì)量監(jiān)控的記錄，也是出現(xiàn)質(zhì)量問題后分析查找原因的重要依據(jù)。資料收集、整理做到填寫齊全、標(biāo)識無誤、交圈閉合，資料管理做到整理及時(shí)、完整真實(shí)、分類有序，合理存放。 6結(jié)語 高壓旋噴樁施工時(shí)，部分土體被置換，經(jīng)過旋噴注漿，周圍土體由松散到固結(jié)，有利于周圍土體加固，強(qiáng)度提高。加強(qiáng)施工現(xiàn)場管理，嚴(yán)格按照規(guī)范、工序操作，合理選定技術(shù)參數(shù)，是保證高壓旋噴樁順利實(shí)施和成樁質(zhì)量的關(guān)鍵。2009年10月1日位山灌區(qū)西渠引黃濟(jì)津（入冀）開閘放水，固結(jié)開挖、擋水顯示，連續(xù)旋噴樁體與原分水墻下的帷幕灌漿連接在一起，形成一道止水帷幕，達(dá)到了預(yù)期的目的，起到了加固、防滲效果，綜合效益較好。 參考文獻(xiàn)： [1] 中華人民共和國冶金工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn).高壓旋噴注漿技術(shù)規(guī)程[M].西安：西安交通大學(xué)出版社，1993. [2] 黃能方,謝上冬.高壓旋噴地基處理施工工藝.工程質(zhì)量,2002.09. [3] 武新波.淺談高壓旋噴樁施工工藝.科學(xué)之友,2007.08. [4] 何文華.小議高壓旋噴樁的施工工藝及控制措施.中小企業(yè)管理與科技,2009.01. [5] 龔丕仁,付光強(qiáng).高壓旋噴樁質(zhì)量控制的探討.西部探礦工程,2009.09. |
| 原作者： 崔慶瑞 湯懷義 張繼榮 趙文明 李成俊 |
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