论文部分内容阅读
摘 要：本文结合临沂市三河口隧道围堰工程高压喷射截渗帷幕注浆工程实例，对设计、施工、质量控制等方面进行了分析研究，取得了一些成功经验，该方法可操作性强，具有很好的推广应用价值。
关键词：围堰工程 截渗帷幕 高喷注浆
中图分类号：U455.4 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）04（c）-0123-01
1 工程概况
临沂市三河口隧道工程位于临沂城区，以浇筑钢筋混凝土隧道的方式穿越祊河、涑河，隧道轴线长度1.97 km，双向6车道，设计行车时速60 km，开挖回填土石方198万 m3，浇筑混凝土25万 m3，钢筋5万吨，混凝土截渗桩长3.3万延 m，造价5.2亿元。隧道所在主河槽沙层平均深度13 m，底部为5～9 m的强透水粗砂砾石层，施工难度大。且必须赶在6月1日主汛期来临之前完成主河槽段施工任务，恢復河道的行洪功能，时间紧，任务重。
围堰长度2376 m，顶宽为10 m，顶高程66.0 m（1956黄海高程系，下同），上下游边坡均为1：3，安全等级为3级，堤顶双向横坡2%，工程量40万 m3，主要是在河道抽沙填筑而成。
2 截渗帷幕设计
截渗帷幕灌浆采用直径100 cm双头高压喷射水泥土搅拌桩，渗透系数10～7 cm/s，分Ⅱ序孔灌注，Ⅰ序孔采用旋喷，Ⅱ序孔采用摆喷，孔距为1.2 m，帷幕入岩0.5 m，帷幕顶高程64 m，主要工序为钻孔、下置喷射管、喷射提升、成桩连板，形成一道连续板桩帷幕截渗墙，满足施工截渗要求。
2.1 主要技术参数
施工前通过围井实验确定主要技术参数.
孔深：顶高程64 m～底高程入岩0.5 m；旋喷、摆喷结合孔间距1.2 m；钻孔斜度≤0.5%；气压力≥0.7 MPa；气流量0.6～1.2 m3/min；浆（水灰比1.3∶1；压力≥35 MPa；流量70～100 L/min；密度1.39～1.42 g/cm3）；提升速度8～10 cm/min；旋喷转速6.4～13 r/min；摆喷转速6.4～13次/min；摆喷摆角30 °；入岩返浆时间2 min；相邻Ⅰ序、Ⅱ序孔间隔时间≥24 h.
2.2 浆液
高喷灌浆浆液使用水泥浆，采用普通硅酸盐水泥，标号为32.5级。
2.3 机具和设备
造孔采用XY-2型地质钻机，高压喷射灌浆采用GP-5高喷台车，辅以高压泵、空压机、水泥浆搅拌机等。
3 工程施工
3.1 定孔
在工作面上按设计孔位放线定孔，按Ⅰ序孔、Ⅱ序孔进行编号，先施工Ⅰ序孔。
3.2 造孔
将钻机移至放好的孔位上，钻头中心对准孔位中心，调平钻机，泥浆护壁钻孔。钻进程中随时观察钻机的工作状况，发现问题及时纠正，防止偏孔、斜孔，直至入岩0.5 m。
3.3 下喷射管
将高喷台车移至孔位，对准中心，先进行地面试喷。为防止气嘴堵塞，下管前宜用胶布包扎，用1.0 MPa水压下管，下到设计深度后，用水平尺检查垂直度。
3.4 制浆
制浆站严格按照设计的水灰比1.3∶1拌制水泥浆，每罐测量一次浆液比重，并详细记录。制浆材料称重采用重量法，误差不大于5%。
水泥浆的搅拌时间，使用高速搅拌机不少于30 s，普通搅拌机不少于90 s。灌浆过程中连续搅拌，自制备到用完时间小于4 h。
浆液过筛后使用，并定时检测其密度。
浆液温度控制在5～40 ℃之间。
水灰比为1.3∶1，浆液比重1.408 kg/L，桶内水深42.2 cm，水泥10袋，水泥浆量852.2 L。水泥每袋50 kg，制浆桶直径1.4 m。1 cm桶深的水重G=3.14×0.7×0.7×0.01×1000=15.386 kg。
3.5 喷射提升
喷射管下至设计深度后，按设计要求送入气、浆，待孔口返浆后，随即按旋（摆）的工艺要求提升注浆管，自下而上注浆。在灌浆过程中随时观察孔口返浆量，如注浆量突然变大或持续漏浆，表明地层中空隙较大或有集中漏水通道，应及时充填沙或掺外加剂措施，以确保桩的连续性。
3.6 回灌
为确保施工质量，喷射管提出地面后，原孔位应利用水泥浆进行回灌，直到孔内浆液面不再下降为止。
3.7 冲洗
喷射结束后，及时将各管路冲洗干净，以防堵塞。
4 质量控制
（1）施工前做好技术交底，明确工序和技术措施。
（2）开灌前根据现场环境和地下埋设物的位置情况，复核注浆孔的设计孔位，精确测量放样，孔位误差小于50 mm，钻孔深度入岩0.5 m，成孔偏斜率小于0.5%。
（3）钻孔至岩面以下0.5 m后提钻，报请监理工程师核实孔深。
（4）严格控制浆液配比，做到挂牌施工，每盘检测一次浆液比重。
（5）认真做好各桩的施工记录和工程意外情况。
（6）严格执行“三检制”，落实岗位责任制，贯彻全面质量管理。
（7）特殊情况处理
①塌孔：在钻孔时，若出现塌孔或不返水现象，应查明原因，并详细记录。可用粘土充填固壁处理，以便顺利成孔并确保孔壁稳定。
②灌浆中断：在灌浆过程中，供浆必须连续，如果意外中断，应将喷浆管下沉到停浆点以下复喷，保证桩体的完整性。
③返浆：喷射注浆过程中，返浆量小于注浆量的20%为正常现象，如返浆量超过20%或不返浆，应及时了解土层地质情况，复核喷射参数是否合理，及时采取相应的处理措施。若是地层空隙较大引起的不返浆，可增大注浆量；若返浆量较大。可适当减少注浆量或加快提升和回旋的速度；对施工中正常返回的浆液应引流到沉淀池中妥善处理。
④凹浆，如果灌浆孔出现凹浆现象，应及时进行回灌处理。
5 截渗成果
隧道主体工程自2012年2月中旬开挖到底高程48 m以来，河道水位控制在64 m高程，截渗幕墙内外水位高差16 m，渗透系数小于7 cm/s，满足设计要求，围堰截渗达到设计目的。
6 几点体会
在制定高压喷射注浆方案时，应掌握场地的工程地质、水文地质和建筑结构设计资料。对既有建筑应搜集有关的历史和现状资料、邻近建筑和地下埋设物资料。
高压喷射注浆方案确定后，应结合工程情况进行现场试验、试验性施工或根据工程经验确定具体的施工参数及工艺。
高压喷射注浆试验场地应选择在对整个工程有代表性地段，通过试验反映出高压喷射注浆对工程所起到的加固或防渗效果。
关键词：围堰工程 截渗帷幕 高喷注浆
中图分类号：U455.4 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）04（c）-0123-01
1 工程概况
临沂市三河口隧道工程位于临沂城区，以浇筑钢筋混凝土隧道的方式穿越祊河、涑河，隧道轴线长度1.97 km，双向6车道，设计行车时速60 km，开挖回填土石方198万 m3，浇筑混凝土25万 m3，钢筋5万吨，混凝土截渗桩长3.3万延 m，造价5.2亿元。隧道所在主河槽沙层平均深度13 m，底部为5～9 m的强透水粗砂砾石层，施工难度大。且必须赶在6月1日主汛期来临之前完成主河槽段施工任务，恢復河道的行洪功能，时间紧，任务重。
围堰长度2376 m，顶宽为10 m，顶高程66.0 m（1956黄海高程系，下同），上下游边坡均为1：3，安全等级为3级，堤顶双向横坡2%，工程量40万 m3，主要是在河道抽沙填筑而成。
2 截渗帷幕设计
截渗帷幕灌浆采用直径100 cm双头高压喷射水泥土搅拌桩，渗透系数10～7 cm/s，分Ⅱ序孔灌注，Ⅰ序孔采用旋喷，Ⅱ序孔采用摆喷，孔距为1.2 m，帷幕入岩0.5 m，帷幕顶高程64 m，主要工序为钻孔、下置喷射管、喷射提升、成桩连板，形成一道连续板桩帷幕截渗墙，满足施工截渗要求。
2.1 主要技术参数
施工前通过围井实验确定主要技术参数.
孔深：顶高程64 m～底高程入岩0.5 m；旋喷、摆喷结合孔间距1.2 m；钻孔斜度≤0.5%；气压力≥0.7 MPa；气流量0.6～1.2 m3/min；浆（水灰比1.3∶1；压力≥35 MPa；流量70～100 L/min；密度1.39～1.42 g/cm3）；提升速度8～10 cm/min；旋喷转速6.4～13 r/min；摆喷转速6.4～13次/min；摆喷摆角30 °；入岩返浆时间2 min；相邻Ⅰ序、Ⅱ序孔间隔时间≥24 h.
2.2 浆液
高喷灌浆浆液使用水泥浆，采用普通硅酸盐水泥，标号为32.5级。
2.3 机具和设备
造孔采用XY-2型地质钻机，高压喷射灌浆采用GP-5高喷台车，辅以高压泵、空压机、水泥浆搅拌机等。
3 工程施工
3.1 定孔
在工作面上按设计孔位放线定孔，按Ⅰ序孔、Ⅱ序孔进行编号，先施工Ⅰ序孔。
3.2 造孔
将钻机移至放好的孔位上，钻头中心对准孔位中心，调平钻机，泥浆护壁钻孔。钻进程中随时观察钻机的工作状况，发现问题及时纠正，防止偏孔、斜孔，直至入岩0.5 m。
3.3 下喷射管
将高喷台车移至孔位，对准中心，先进行地面试喷。为防止气嘴堵塞，下管前宜用胶布包扎，用1.0 MPa水压下管，下到设计深度后，用水平尺检查垂直度。
3.4 制浆
制浆站严格按照设计的水灰比1.3∶1拌制水泥浆，每罐测量一次浆液比重，并详细记录。制浆材料称重采用重量法，误差不大于5%。
水泥浆的搅拌时间，使用高速搅拌机不少于30 s，普通搅拌机不少于90 s。灌浆过程中连续搅拌，自制备到用完时间小于4 h。
浆液过筛后使用，并定时检测其密度。
浆液温度控制在5～40 ℃之间。
水灰比为1.3∶1，浆液比重1.408 kg/L，桶内水深42.2 cm，水泥10袋，水泥浆量852.2 L。水泥每袋50 kg，制浆桶直径1.4 m。1 cm桶深的水重G=3.14×0.7×0.7×0.01×1000=15.386 kg。
3.5 喷射提升
喷射管下至设计深度后，按设计要求送入气、浆，待孔口返浆后，随即按旋（摆）的工艺要求提升注浆管，自下而上注浆。在灌浆过程中随时观察孔口返浆量，如注浆量突然变大或持续漏浆，表明地层中空隙较大或有集中漏水通道，应及时充填沙或掺外加剂措施，以确保桩的连续性。
3.6 回灌
为确保施工质量，喷射管提出地面后，原孔位应利用水泥浆进行回灌，直到孔内浆液面不再下降为止。
3.7 冲洗
喷射结束后，及时将各管路冲洗干净，以防堵塞。
4 质量控制
（1）施工前做好技术交底，明确工序和技术措施。
（2）开灌前根据现场环境和地下埋设物的位置情况，复核注浆孔的设计孔位，精确测量放样，孔位误差小于50 mm，钻孔深度入岩0.5 m，成孔偏斜率小于0.5%。
（3）钻孔至岩面以下0.5 m后提钻，报请监理工程师核实孔深。
（4）严格控制浆液配比，做到挂牌施工，每盘检测一次浆液比重。
（5）认真做好各桩的施工记录和工程意外情况。
（6）严格执行“三检制”，落实岗位责任制，贯彻全面质量管理。
（7）特殊情况处理
①塌孔：在钻孔时，若出现塌孔或不返水现象，应查明原因，并详细记录。可用粘土充填固壁处理，以便顺利成孔并确保孔壁稳定。
②灌浆中断：在灌浆过程中，供浆必须连续，如果意外中断，应将喷浆管下沉到停浆点以下复喷，保证桩体的完整性。
③返浆：喷射注浆过程中，返浆量小于注浆量的20%为正常现象，如返浆量超过20%或不返浆，应及时了解土层地质情况，复核喷射参数是否合理，及时采取相应的处理措施。若是地层空隙较大引起的不返浆，可增大注浆量；若返浆量较大。可适当减少注浆量或加快提升和回旋的速度；对施工中正常返回的浆液应引流到沉淀池中妥善处理。
④凹浆，如果灌浆孔出现凹浆现象，应及时进行回灌处理。
5 截渗成果
隧道主体工程自2012年2月中旬开挖到底高程48 m以来，河道水位控制在64 m高程，截渗幕墙内外水位高差16 m，渗透系数小于7 cm/s，满足设计要求，围堰截渗达到设计目的。
6 几点体会
在制定高压喷射注浆方案时，应掌握场地的工程地质、水文地质和建筑结构设计资料。对既有建筑应搜集有关的历史和现状资料、邻近建筑和地下埋设物资料。
高压喷射注浆方案确定后，应结合工程情况进行现场试验、试验性施工或根据工程经验确定具体的施工参数及工艺。
高压喷射注浆试验场地应选择在对整个工程有代表性地段，通过试验反映出高压喷射注浆对工程所起到的加固或防渗效果。