浅谈高压旋喷灌浆防渗墙在工程中的运用

2017-11-01邓俊锋

水利科学与寒区工程 2017年9期

关键词：防渗墙水泥浆浆液

邓俊锋

(南昌洪昌建设工程监理有限公司，江西南昌 330009)

浅谈高压旋喷灌浆防渗墙在工程中的运用

邓俊锋

(南昌洪昌建设工程监理有限公司，江西南昌 330009)

近年来建筑施工技术不断创新与改进，高压旋喷灌浆防渗墙技术被应用到堤坝建设中，并取得了较好的应用效果。高压旋喷灌浆防渗墙技术的应用能够有效实现加固、防渗的目的，提高堤坝的建设质量、安全性以及使用寿命。本文对高压旋喷灌浆防渗墙技术的加固机理、分类、适用范围、工艺,以及程序展开探究与讨论。

高压旋喷灌浆防渗墙；工程；运用

高压旋喷灌浆防渗墙技术应用优势明显，包括施工噪音低、耐久性强、可灌性强、可靠性高、施工简便、无污染等，因而具有较高的推广价值与应用价值;对高压旋喷灌浆防渗墙技术在工程建设中的使用情况展开探讨有着重要的现实意义。本文以南昌市沿江中、南大道工程涉赣东大堤加固工程为例，对高压旋喷灌浆防渗墙技术展开讨论。

1 高压旋喷灌浆防渗墙技术的加固机理

高压旋喷灌浆防渗墙技术的机理从五个作用的角度来分析[1-2]。

(1)混合搅拌作用的机理。钻杆在向上提升以及旋转时，会有一定的孔隙出现在射流后方位置，此时在喷射压力的带动下，土粒会向着阻力相对较强的一侧移动，即与喷嘴一定方向呈相反的状态，此时当土粒混合搅拌到浆液当中后，就会胶结硬化成为固结体。

(2)置换作用机理。以三重管高压旋喷灌浆技术为例，该喷浆法也可以称为置换法。在喷射的过程中，会有空气被压缩到喷嘴内，此时部分土粒就会被切割下来并从灌浆孔排出，浆液继而补充到缺失的地方。

(3)土体破坏作用机理。从喷嘴射出的浆液的压力会对土地造成脉冲冲击，进而导致土体结构中有空洞出现。

(4)压密作用机理。高压喷射流的压力除了会将土体切碎外，其剩余压力还会起到压密作用，再次作用下，边缘体部分的抗压强度会明显提升。

(5)充填、渗透固结作用机理。高压浆液会将土体中的空隙填充满，实现析水固结的效果，同时浆液还会深入到沙层中最终形成固结体。

2 高压旋喷灌浆防渗墙技术的分类以及适用范围

2.1 分类

根据管路的差异，可以将高压旋喷灌浆防渗墙技术分为三种：第一种为单管法，即高压浆液从单根管路喷射到土体中，继而对土体予以冲切，利用单管法施工，成桩的直径在30～80 cm之间；第二种为二重管法，二重管为同轴双通道，可以实现压缩空气以及喷射水泥浆的双重作用，浆液能够形成喷射流，并被空气流围裹，其成桩直径约为100 cm；第三种为三重管法，同时实现压缩空气、喷射高压水流以及水泥浆注入的目的，在高压水流的帮助下，土粒能够与气流、水流一起从地面排出，而水泥浆则可以将空隙填补完全，其成桩直径在100～120 cm之间[3]。

2.2 适用范围

应用高压旋喷灌浆防渗墙技术能够使地基的抗剪强度得到明显的提升，并对土体自身的变形性质予以改善，且不会造成严重的沉降与破坏。在高压旋喷灌浆防渗墙技术的应用过程中，可以使用直径较小的钻孔进行旋喷，此时固结体的直径可以超过空隙的八到十倍[4]。为了满足实际需求，施工人员可以通过对喷射压力、提升速度、旋喷速度等方面的调整，使泥浆形成不同的形状体，即制成连续墙、斜桩或垂直桩，保证强度可靠。

以南昌市沿江中、南大道工程涉赣东大堤加固工程为例，该工程采用常态混凝土防渗墙，墙体厚度不小于300 mm，墙体抗压强度R28≥10 MPa，设计要求渗透系数K≤1×10-6cm/s。初设桩号128+500～131+715、133+400～135+375、135+405～135+600、136+000～137+000段采用液压抓斗施工成槽，水下混凝土灌注成墙(改为高压旋喷灌浆防渗墙实施桩号位置为：128+695～128+795.8、133+080.8～133+087.3、133+145.8～133+158.8、133+230.3～133+236.8、133+542.3～133+555.3、133+600.8～133+607.3、133+626.8～133+633.3、134+309.7～134+545.2、134+629.7～134+642.7、135+130.2～135+187.2、135+369.2～135+386.4)，具体强度情况如表1所示。总体来说，高压旋喷灌浆防渗墙的适用范围相对较广，对已有的建筑，如堤坝等进行加固处理，不会对周围土地造成影响，振动小、噪音低。所有软弱土层均可以应用该技术进行施工处理，施工范围可得到有效控制。另外，设备体积小、紧凑性较强、占地少，因而即使在较为狭长的场地也可以应用高压旋喷灌浆防渗墙技术进行防渗墙施工。

表1 墙体芯样抗压强度检测结果统计表

备注：根据《水利水电工程混凝土防渗墙施工规范》(DL/T 5199—2004)附录A黏土混凝土和塑性混凝土配制和匀质性评定标准，设计强度3～5 MPa，Cv<0.25,混凝土试块达优秀质量标准。

3 高压旋喷灌浆防渗墙技术的施工工艺与程序

3.1 施工前准备

施工以前需做好设备与材料准备，首先需要引进浆液搅拌机、钻机、高压泵等设备，以及相关的阀门、管材、接头安全设施、材料存储系统、控制系统等，所有设备的质量均需满足实际施工需求，不合格的设备坚决不允许入场。施工材料则包括水泥浆等，通常纯水泥浆的水灰比应当保持在1∶1～1.5∶1的范围内。南昌市沿江中、南大道工程涉赣东大堤加固工程选用环保型泥浆，泥浆搅拌严格按照操作规程和配合比要求进行，新拌制的泥浆应在槽中存放24 h以上，并不断地用泵搅拌，使膨胀土充分水化后方可使用，因而工程质量相对较高[5]。

3.2 施工工艺与程序

高压旋喷灌浆防渗墙技术工艺流程包括九个步骤：第一是测量放线，先平整施工场地，并将排浆沟挖好，施工人员需根据设计需求进行测量放线，确定孔位，保证误差在5 cm之内，同时要对地面高程予以测量，保证得到监理单位、甲方、设计者等方面的全面认可；第二是钻机就位，根据现场需求引进高质量的钻机设备；第三是选孔，利用钻进进行钻孔处理，并进行泥浆护壁处理，在选孔、钻孔以前要对钻机予以固定，保证其水平；第四是下喷射管，钻孔结束后，需将高喷台车移动到现场进行试喷，依次对压力进行调整，可将气嘴与水嘴用胶布包扎起来，避免出现堵塞等不良情况[6]；第五是制浆，根据需求按照比例制作浆液，保证水灰比符合实际需求；第六是喷射注浆，喷射管达到土体适宜深度后，将泥浆、水流、空气等送入；第七是提升旋转，注浆喷射结束后进行提升、旋转处理，直到将喷射管提出；第八是成柱，即形成防渗墙的过程；第九是回灌，灌浆后，水泥浆会回灌，最后浆液面不发生下沉即可停止。

3.3 施工后检查

为了保证防渗处理的效果，应当在施工后展开必要的质量检查，首先要进行开挖检验，对固结体的质量、形状以及垂直度进行检验；其次要进行钻孔检查，取岩芯，检查力学性能，并进行抽水或压水试验，考察墙体抗渗情况；再次为贯入试验，检验固结体中间部位质量；然后进行荷载试验，分析受力情况；最后需要进行围井试验，观测井的防渗效果。

南昌市沿江中、南大道工程涉赣东大堤加固工程应用高压旋喷灌浆防渗墙技术后对其予以检测，结果如表2所示。