高壓旋噴技術(shù)在南水北調(diào)穿渠埋涵工程中的應(yīng)用
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、質(zhì)量保證及安全措施,通過擋水驗證了應(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年引黃濟津(入冀)同時進行。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,需修做臨時導(dǎo)流工程,滿足西渠引黃濟津(入冀)、東渠灌溉引水需要,同時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)修做了月牙型臨時導(dǎo)流圍堰。2009年引黃濟津(入冀)持續(xù)時間6個月左右,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導(dǎo)流圍堰進行加固、防滲。臨時導(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 為加快施工進度,保證施工安全,滿足引黃濟津(入冀)引水需要,設(shè)計變更后先進行東渠埋涵施工。拆除設(shè)計開挖邊線范圍內(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、東渠埋涵施工同時進行。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入基坑,東渠開挖時,先進行清基,將部分可用于回填的開挖土方臨時堆放在基坑兩側(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、臨時圍堰穩(wěn)定計算,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。為防止西渠引黃濟津(入冀)水流對圍堰長時間的沖刷,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入東渠,加大西渠引水?dāng)嗝?,同時形成垂直滲水帷幕。 高壓旋噴樁設(shè)計: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)鉆機鉆到設(shè)計標(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-引孔鉆機就位-開孔檢查-鉆進成孔-清孔移鉆-啟動空壓機送風(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 打試驗樁2-3根,根據(jù)施工工藝及旋噴效果確定施工參數(shù)。進行旋噴樁施工時,鉆孔、灌漿采用打一跳一法,先1、3、5……,后2、4、6……,交叉進行??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)濟合理、技術(shù)可行的前提下通過試驗確定。 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,采用攪拌機拌制,拌和時間不少于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,鉆機安設(shè)在設(shè)計孔位上,就位后用水平尺掌握機臺水平,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,先在地面進行漿、氣試噴,檢查各項工藝、參數(shù),符合設(shè)計要求后將噴射管下至設(shè)計深度,由上而下進行噴射作業(yè)。漿液拌制經(jīng)兩道過濾網(wǎng)過濾,防止噴嘴發(fā)生堵塞。及時檢查漿液初凝時間、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)達到設(shè)計要求、孔口返出漿液時,按既定的提升速度進行噴射灌漿;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)噴提鉆時適當(dāng)降低提升速度,增加樁體的密實度。深層噴射時,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,查明原因后及時處理。供漿正常情況下,孔口回漿密度變小、不能滿足設(shè)計要求時,加大進漿密度或進漿量。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。及時拔出注漿管,徹底清洗注漿管、注漿泵和漿液攪拌機,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] 嚴把工序管理關(guān),對鉆機、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),嚴格獎懲制度。設(shè)備安裝平穩(wěn)對正,開孔前檢查樁位和開孔角度,施工時控制好旋噴樁的標(biāo)高,詳細記錄地層變化、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檢查,防止噴嘴堵塞。高噴管下至距孔底0.5m時,先啟動漿泵送漿,同時旋轉(zhuǎn)下放,下至孔底后,啟動高壓泵和空壓機,各項參數(shù)達到正常后提升。嚴把水泥質(zhì)量關(guān),嚴格按照配比配制漿液,經(jīng)常測定漿液比重,及時統(tǒng)計各孔的材料用量,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,及時處理。分節(jié)拆卸高噴管時,動作要快,盡量縮短停機時間。因故停機時,將噴管下放至超過原噴深度0.5m處,重新開機作業(yè)時可避免斷樁。采用兩序施工,掌握間隔時間,防止串孔。及時回灌,保持孔內(nèi)漿液飽滿,連續(xù)施工時可采用冒漿回灌。 3.3安全措施 施工時,對高壓泥漿全面檢查、清洗,防止泵體殘渣、鐵屑存在。密封圈完整、無泄漏,安全閥中的安全銷進行試壓檢驗,確保能在額定量、高壓力時斷銷卸壓。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停止。長時間中斷旋噴時,要及時用清水沖洗輸漿系統(tǒng)。操作人員熟悉注漿全過程,掌握鉆機旋噴注漿性能,規(guī)范操作。 4影響因素及處理措施 4.1點位對中 采用孔內(nèi)旋噴,鉆桿懸空段長、容易歪斜,達不到旋噴樁平面布置的精度,旋噴鉆桿置入鉆頭時,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)量和進度。根據(jù)現(xiàn)場實際情況,左右、前后移動臺車,保持臺車水平和鉆桿豎直,保證旋噴點位準(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。對試驗樁進行開挖檢查,實測實量,隨時調(diào)整參數(shù),動態(tài)管理。通過試驗選擇合理的參數(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、完整真實、分類有序,合理存放。 6結(jié)語 高壓旋噴樁施工時,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,強度提高。加強施工現(xiàn)場管理,嚴格按照規(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: [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.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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