三重管高壓擺噴防滲墻施工工法

30o三重管高壓擺噴防滲墻施工工法中鐵十二局集團(tuán)第二工程有限公司王宗勇安宏斌李正青1.前言高壓三重管30o擺噴施工技術(shù)，在鐵路海底泥水盾構(gòu)隧道明挖暗埋段施工中屬于一項(xiàng)新技術(shù)，它具有施工速度快，無滲水盲區(qū)，工程質(zhì)量高，勞動(dòng)強(qiáng)度低，材料消耗小，總體投資少優(yōu)點(diǎn)，實(shí)踐證明它比常規(guī)施工方法有很大的優(yōu)點(diǎn)，本工法依據(jù)獅子洋隧道進(jìn)口段明挖暗埋段擺噴防滲墻的施工實(shí)踐,經(jīng)完善總結(jié)形成，可以為今后類似工程借鑒。2.工法特點(diǎn)2.1擺噴樁間固結(jié)較好，防滲效果明顯，質(zhì)量容易得到保證。2.2施工工藝簡單，施工速度快、冒漿漿液可以回收再利用，造價(jià)較低等優(yōu)點(diǎn)。2.3施工方便，偏差較小。3.適用范圍本工法適用于地基防滲，改善地基土的水力條件及邊坡穩(wěn)定等工程。4.工藝原理三管高壓擺噴法用壓縮空氣包裹高壓噴射水流沖擊破壞攪動(dòng)土體，同時(shí)用低壓灌漿泵灌入漿液，漿液被高壓水、氣射流卷吸帶入，同時(shí)與被攪動(dòng)土體混合形成固結(jié)體。形成防滲墻，原理如下：4.1高壓擺噴射流切割破壞土體作用噴流動(dòng)壓以脈沖形式?jīng)_擊土體，使土體結(jié)構(gòu)破壞出現(xiàn)空洞。4.2混合攪拌作用鉆桿在擺動(dòng)和提升的過程中，在射流后面形成空隙，在噴射壓力作用下，迫使土粒向與噴嘴移動(dòng)相反的方向(即阻力小的方向)移動(dòng)，與漿液攪拌混合后形成固結(jié)體。4.3置換作用三重管高壓擺噴法又稱置換法，高速水射流切割土體的同時(shí)，由于通入壓縮空氣而把一部分切割下的土粒排出灌漿孔，土粒排出后所空下的體積由灌入的漿液補(bǔ)入。4.4充填、滲透固結(jié)作用高壓漿液充填沖開的和原有的土體空隙，析水固結(jié)，還可滲入一定厚度的砂層而形成固結(jié)體。4.5壓密作用高壓擺噴射流在切割破碎土體的過程中，在破碎帶邊緣還有剩余壓力，這種壓力對土層可產(chǎn)生一定的壓密作用，使高噴樁體邊緣部分的抗壓強(qiáng)度高于中心部分。5.施工工藝流程及操作要點(diǎn)5.1施工工藝流程圖5.1-1高壓擺噴施工工藝流程5.2施工方法5.2.1樁孔定位及鉆孔定位孔位布置應(yīng)保證第一序孔形成的扇形薄墻與第二序孔形成的扇形薄墻能夠有效搭接，孔距在不大于設(shè)計(jì)孔距的前提下可適當(dāng)調(diào)整。布孔時(shí)，首先要確定拐點(diǎn)處相鄰兩孔的位置，其他孔位以這兩個(gè)孔為基點(diǎn)，從兩端向中間布置。按確定位置放樣定位，鉆機(jī)安置在設(shè)定孔位上，垂直度誤差不超過0.3%。孔間距為1.2m。如圖5.2-1所示。圖5.2-1擺噴樁孔定位圖5.2.2鉆孔造孔是擺噴工程必不可少的先導(dǎo)工序。合格的鉆孔必須保證噴射管順利進(jìn)入基巖0．5m，使噴射體能嵌入基巖?？刂瓶仔笔瓜噜弶w能有效地搭接，確保整個(gè)擺噴墻連續(xù)。具體工藝如下：①基本參數(shù)鉆孔的目的是為了將三重噴射管插入預(yù)定的地層中而進(jìn)行的預(yù)成孔施工。引孔直徑為Ф130mm，其孔位偏差小于5cm②移機(jī)就位鉆孔時(shí)鉆機(jī)移至孔位裝上鉆具，其中心對準(zhǔn)孔位中心，立軸水平，用金屬水平尺兩個(gè)垂直方向正反測量校準(zhǔn)。③鉆進(jìn)鉆孔嚴(yán)格按鉆孔施工工藝進(jìn)行，嚴(yán)格控制垂直度在允許范圍之內(nèi)，檢測控制方法，用500ram金屬水平尺兩個(gè)垂直方向靠在主動(dòng)鉆桿上檢測，不許超過5mm。個(gè)別孔斜稍有超差可在后續(xù)噴射工序適當(dāng)調(diào)整參數(shù)予以彌補(bǔ)。施工必須分兩序孔間隔進(jìn)行鉆孔和灌漿，且兩序孔擺噴夾角方向相反。鉆孔深度一定要達(dá)到指定地層。④泥漿護(hù)壁粉土和礫石地層，鉆進(jìn)過程都是極易坍塌的。鉆孔完成后尚需保持一定時(shí)間完好，控制好泥漿至關(guān)重要，泥漿控制指標(biāo)比重為1.1～1.3g／cm3粘度18s5.2.3擺噴作業(yè)①移機(jī)就位鉆孔完畢后漿鉆孔機(jī)械移開，移入三重管高噴臺(tái)車，安裝好噴射管和旋提擺，并對中、調(diào)平，同時(shí)確定擺噴角度，其方法是：將擺噴夾角與起擺角(擺噴夾角的始邊與噴射孔中心連線所夾的銳角)作為轉(zhuǎn)盤圓上的弧度，分別標(biāo)記在轉(zhuǎn)盤上，通過調(diào)整凸輪與轉(zhuǎn)盤之間的連桿長度來控制擺噴夾角。然后在孔口作高壓水試噴，測量擺噴墻夾角,化解成三角形的相關(guān)尺寸,在地面進(jìn)行測量控制,偏差<2°。擺動(dòng)角度化成圓弧尺寸，在噴射管外圓上測量控制，偏差<2°。②下管掃孔將三重噴射灌漿管插入孔內(nèi)預(yù)定深度。噴射管下入孔中檢測孔的傾斜度，根據(jù)孔斜情況用噴射管稍作調(diào)整。為防止泥沙堵塞噴嘴，可使用低壓水和少量壓縮空氣（用膠帶將噴嘴包?。吷渌?、邊插管，同時(shí)要控制好水壓力，防止水壓力過大將孔壁射塌。有時(shí)孔底沉渣較多，應(yīng)先噴泥漿和用旋提擺裝置配合掃孔，直至噴射管完全到達(dá)孔底。③水、氣、水泥漿的控制主要參數(shù)：水壓：30～35Mpa，漿壓：0～1Mpa，氣壓：0.5～0.7Mpa。漿液配比：0.8:1，比重1.6～1.7g流量：水：60～80l/min，漿：70～90l/min，氣：3～6水泥用量：320～350kg/m(P.O32.5R高壓水是成墻的切割具，也是排渣的載體，其功能直接關(guān)系擺噴墻的成敗。試噴時(shí)用噴嘴調(diào)整壓力，通過泵頭抗震壓力表檢測。空載水壓力不小于35MPa，水泵流量用容積法檢測不小于80L／min氣是排渣清孔重要輔助載體，由6m3空壓機(jī)提供，二級(jí)壓力一定要能夠達(dá)到0.7MPa以上。水泥漿是成樁的主要材料，水灰比應(yīng)嚴(yán)格控制在(0.8～1)：1范圍，用泥漿比重計(jì)檢測保證不低于1.58g/cm3?？卓诨貪{要充分利用，應(yīng)用泵回?cái)嚢铏C(jī)重新攪拌過濾使用。泥漿泵的泵量不能少于9④提管擺噴當(dāng)噴射管達(dá)到預(yù)定地層后，先送空氣、高壓水，再將水泥漿送入孔中靜噴少頃，待孔口回漿的比重>1.3g／cm3開始提管，連續(xù)進(jìn)行；若孔口回漿的比重<1.3g／當(dāng)擺噴注漿管作業(yè)提升到設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，擺噴作業(yè)即告結(jié)束。考慮到漿液凝固收縮，停漿位置應(yīng)提高0.5m～1.Om；在發(fā)現(xiàn)孔口漿下降后進(jìn)行回灌補(bǔ)漿或第2次注漿。擺噴頭設(shè)有2個(gè)高壓水、氣流混合噴嘴，噴嘴間夾角為150°，施工時(shí)擺噴管往復(fù)擺動(dòng)角度為30°形成兩個(gè)30°角的扇形噴射面，兩個(gè)噴射面半徑的最小夾角為120° 圖5.2-2擺噴斷面示意圖5.2.4工程中上面6m5.2.5工程中的參數(shù)匯總：①引孔直徑為Ф130mm，其孔位偏差小于5cm，孔底偏斜率小于1%；擺噴半徑≥750mm，成墻厚度最大400噴嘴直徑：兩個(gè)水嘴，直徑1.7mm～2.0mm，夾角150°，漿嘴提升速度：10cm/min～12擺頻：80r/min～10r/min水壓：30Mpa～35Mpa，漿壓：0～1Mpa，氣壓：0.5Mpa～0.7Mpa。漿液配比：0.8:1，比重1.6～1.7g流量：水：60l/min～80l/min，漿：70l/min～90l/min，氣：36水泥用量：320kg/m～3505.3施工質(zhì)量的檢驗(yàn)①高壓噴射注漿可采用開挖檢查、鉆孔取芯、標(biāo)準(zhǔn)貫入、荷載試驗(yàn)或壓水試驗(yàn)等方法進(jìn)行檢驗(yàn)；基坑開挖時(shí)觀察滲水情況可作為進(jìn)一步復(fù)核；②檢驗(yàn)點(diǎn)應(yīng)布置在下列部位：①帷幕中心線上；②施工中出現(xiàn)異常情況的部位；⑧地質(zhì)情況復(fù)雜，可能影響質(zhì)量部位。③檢驗(yàn)點(diǎn)的數(shù)量應(yīng)為施工注漿孔數(shù)的2～5，不合格者應(yīng)進(jìn)行抽芯檢驗(yàn)并進(jìn)行補(bǔ)噴。④在基坑開挖過程中，由于擺噴樁和前期施工的鉆（沖）孔灌注樁及高壓選噴樁相結(jié)合形成止水屏蔽，有效地將基坑內(nèi)外的水流隔斷，未發(fā)生基坑外大量滲水，并針對基坑內(nèi)存水采取了降水和抽排措施，保證了開挖的順利完成。6.機(jī)具設(shè)備6.1主要材料為P.O32.5水泥6.2施工機(jī)具設(shè)備名稱設(shè)備型號(hào)規(guī)格數(shù)量用途鉆機(jī)XY-1001臺(tái)鉆孔高壓臺(tái)車1臺(tái)控制噴射管高壓水泵3D2-S1臺(tái)提供高壓水空壓機(jī)DVY-6/71臺(tái)提供高壓空氣普通泥漿泵HB－80/101臺(tái)泵送泥漿護(hù)壁泥漿制漿機(jī)1臺(tái)制造水泥漿灌漿機(jī)1臺(tái)泵送水泥漿7.質(zhì)量控制7.1鉆孔與成樁時(shí)都應(yīng)該分兩序孔間隔進(jìn)行鉆孔和灌漿，防止相鄰孔連續(xù)施工擾動(dòng)已施工但強(qiáng)度尚未達(dá)到的鄰樁。7.2嚴(yán)格控制孔間距在有效搭界范圍之內(nèi)，且不得大于設(shè)計(jì)距離，保證有效止水效果。7.3鉆機(jī)就位時(shí)調(diào)整好擺噴角度，保證城墻厚度在設(shè)計(jì)值誤差允許范圍之內(nèi)。7.4下管時(shí)控制好水壓和氣壓，既要防止堵口，又要防止壓力過大引起踏孔；下管深度一定要達(dá)到到達(dá)孔底。7.5控制好水泥漿用量。水泥漿用量對成樁質(zhì)量有直接的影響。施工中應(yīng)控制好水泥漿的制備，設(shè)置二級(jí)攪拌系統(tǒng)；控制好擺噴管的提速，使成樁體均勻。7.6對回漿進(jìn)行監(jiān)測，控制提管速度，調(diào)整注漿量和噴射壓力?；貪{必須大于等于1.3g/cm3才能正常提管，否則應(yīng)當(dāng)根據(jù)情況減慢速度，或者停止提管?；貪{量應(yīng)在注漿量的20％左右，如果回漿量過大，應(yīng)加快提管速度、減少注漿量及提高噴射壓力。7.7切割水壓不得低于30MPa，保證切割深度和注漿到位。8.安全措施8.1對于地面沉降較大的區(qū)域，在施工機(jī)械通過時(shí)，必須先進(jìn)行回填或試壓，確認(rèn)安全后方可通過。8.2鉆機(jī)臨近基坑施工，必須做好充分的抗風(fēng)措施，防止鉆機(jī)傾倒，對基坑構(gòu)成風(fēng)險(xiǎn)。8.3施工現(xiàn)場作業(yè)人員必須按照項(xiàng)目部的有關(guān)安全規(guī)定，佩戴安全帽，臨邊施工作好防護(hù)工作，高空作業(yè)系帶安全帶。8.4擺噴作業(yè)與基坑兩側(cè)車輛，支撐安裝等工序進(jìn)行平行交叉作業(yè)時(shí)，就進(jìn)行充分協(xié)調(diào)，作到有序進(jìn)行，保證各工序作業(yè)人員的安全。9.環(huán)保措施9.1施工用水①所有水管安上閘閥，隨用隨關(guān)，嚴(yán)禁長流水；②施工廢水通過沉淀后排入制定排污溝中。9.2非功過資源節(jié)約①嚴(yán)禁使用發(fā)電機(jī)供應(yīng)用電；②施工嚴(yán)格按配合比施工，不得浪費(fèi)水泥，進(jìn)行冒漿漿液的回收再利用；③采用散裝水泥，減少水泥袋排放；9.3周邊環(huán)保①不得多占用土地；②使用環(huán)保型空壓機(jī)，并采用隔音棚隔音，減少施工噪音。10.效益分析本工法的效益主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面四個(gè)方面。①工期效益工序安排合理、緊湊，比其它施工方法縮短工期50%，確保盾構(gòu)井節(jié)點(diǎn)工期的實(shí)現(xiàn)。②經(jīng)濟(jì)效益節(jié)約了材料費(fèi)用16萬