1、1谈粘砾多层结构基础灌浆应用1 工程概况 南水北调辉县一标高压摆喷灌浆为粘砾多层结构，渠坡土岩性为黄土状壤土、壤土和卵石。上部黄土状壤土具中等、中等强烈湿陷性，卵石层多呈松散状，边坡稳定性较差。根据开挖揭露情况，从上至下分3 个工程地质层，分别为：黄土状中粉质壤土，层厚 1.04.5m；卵石，层厚 2.59.9m；重粉质壤土，层厚 3.66.5m，局部为中粉质壤土或重粉质壤土。该段地下水位一般低于渠底板 28m，由于地下水具动态变化特征，水位变化受降雨和地表径流影响较大。 高压摆喷灌浆截渗墙为解决砂卵石地基透水问题。摆喷灌浆设计单排布置，灌浆孔分别布置在该段左、右岸防护堤堤顶中心线投影上，孔间
2、距初定为 1.0m，孔底标高为 95.0m，灌浆后截渗墙的渗透系数要求不大于 110-4cm/s。 2 灌浆试验方案 2.1 试验孔布置 为选择具有代表性的地层，分别在上游、中游、下游选三个试验区进行试验。遵循试验区域布置在较薄弱地层的原则，依据地质单位提供的渠道地质纵剖面图，结合已经开挖渠道边坡地质揭露情况，综合分析后，确定三个具有代表性的区域：区布置在左岸上游，区布置在左2岸下游，区布置在右岸中游。 区：根据渠道开挖揭露及先导孔钻探情况，黄土状壤土、壤土相对较厚，中间夹着砂卵石层，砂卵石层层厚约 24m，粒径一般为360mm。第一组：孔距 1.2m，摆喷对接（具体参数见表 2.3-2 中参
3、数1） ；第二组：孔距 1.5m，摆喷对接（具体参数见表 2.3-3 中参数 1） 。 区：黄土状壤土、壤土相对较薄，砂卵石顶部高程位于渠道正常水位之上，分布高程为 99106m，层厚约 78m。砂卵石层粒径一般为10150mm，局部存在 60cm 甚至 100cm 的漂石。第一组：孔距 1.0m，摆喷对接（具体参数见表 2.3-1 中参数 1） ；第二组：孔距 1.2m，摆喷对接。（具体参数见表 2.3-2 中参数 2） 。 区：黄土状壤土、壤土相对较薄，砂卵石顶部高程位于渠道正常水位之上，分布高程为 98107m，层厚约 89m。砂卵石层粒径一般为10150mm，局部存在 50cm 甚至
4、80cm 的漂石。第一组：孔距 1.0m，摆喷对接（具体参数见表 2.3-1 中参数 2） ；第二组：孔距 1.5m，摆喷对接。（具体参数见表 2.3-3 中参数 2） 。 2.2.3 摆喷灌浆设计施工参数 （1）技术要求：摆喷灌浆孔单排布置，孔间距初定 1.0m，并不宜大于 1.5m；灌浆前应先进行灌浆试验，以进一步调整灌浆压力、孔排距、灌浆材料及其他灌浆参数；灌浆后截渗墙的渗透系数要求不大于 110-4cm/s；灌浆完成后应在灌浆体薄弱部位钻孔检测渗透系数，抽检孔数应不小于总孔数 5%，渗透系数不合格者需进行补灌。 （2）摆喷灌浆试验采用三管法施工，设计要求其灌浆压力应大于320Mpa。根
5、据水电水利工程高压喷射灌浆技术规程 （DL/T 5200-2004）规范，参考国内相关工程经验，为便于科学分析试验成果，试验参数以喷水压力、提升速度、摆喷次数变化为主，浆液配比、气浆压力和流量、喷嘴直径、摆角等相对不变。每种孔距定 2 组试验参数，每组 21 个孔，共 6 组，试验孔总数共 126 个。 （3）摆喷灌浆试验采用单排两序对接布孔，试验方案以孔距进行划分为三种，孔距分别为 1.0m、1.2m、1.5m（灌浆序孔中心间距分别为2.0m、2.4m、3.0m，序孔中心间距也分别为 2.0m、2.4m、3.0m） 。三种试验方案如下： 方案一：孔距 1.0m，试验参数见表 2.3-1。 表
6、 2.3-1 方案二：孔距 1.2m，试验参数见表 2.3-2。 表 2.3-2 方案三：孔距 1.5m，试验参数如表 2.3-3。 表 2.3-3 摆喷截渗墙灌浆试验按照孔距 1.0m 的 2 组参数、孔距 1.2m 的 2 组参数、孔距 1.5m 的 2 组参数共计 6 组施工参数在三个施工区域分别进行了试验。 3 灌浆试验施工情况 3.1 工艺流程 本次试验采用高压灌浆摆喷对接，灌浆孔采用单排两序，序孔、序孔距分别为 2.0m、2.4m、3.0m，最终孔间距分别为41.0m、1.2m、1.5m。施工工艺流程大体分为钻孔、下注浆管、喷射、提升等，如图 1、图 2 所示。 3.2 摆喷灌浆主
7、要工艺流程 （1）摆喷孔定位：在灌浆孔轴线上按试验定的 3 种孔间距进行放线定位，各孔统一编号，孔位桩打入地面 0.2m，并妥善保护。 （2）钻孔：本工程采用 SG-150 和 GJ-200 地质钻机及 XY-2G 型回转钻机造孔。钻孔前将钻机放置水平，钻进过程中应随时利用水平尺检查钻机水平状况，用铅锤检查钻孔垂直度；钻孔孔位与设计偏差不得大于50mm，钻孔的有效深度大于设计墙底深度 0.3m，灌浆孔深度除满足设计要求外，根据钻孔地质情况，还应深入相对不透水层 1.5m。钻孔过程中，应做好记录，并绘制钻孔柱状图。 （3）水泥浆制备：施工前，测定水泥浆比重，实测出搅拌筒直径和有效深度，计算每筒的
8、理论用水量、水泥用量，将每筒用水量理论位置用油漆标记在筒内壁上。依次加入水、水泥，搅拌时间不得少于 4 分钟。水泥浆放入储浆筒前要过滤筛，并及时将水泥硬块剔出。在储浆筒内设置搅拌装置，确保水泥浆在使用前不离析、不沉淀。 （4）灌浆：将高喷台车精确就位，先在孔外试喷，待各项指标正常时，将喷射管下到孔底。对浆液各项指标检测，合格后启动高压水泵、空压机、搅拌机、泥浆泵等配套设备，将各项工艺参数调整到试验方案定参数，开始喷射。待孔口返浆后按方案定速度开始提升，先送高压水，再送水泥浆和压缩空气（在一般情况下，压缩空气可迟送 30s） 。之后原位静喷 13min，待达到预定的喷射压力和喷浆量，且孔口冒出浆
9、液后，5再按方案定的提升速度、摆动次数、摆角，自下而上进行喷射作业，提升至设计高度后方可停送水、气、浆，提出喷射管。喷射过程中必须时刻注意检查浆液的流量、压力、气量以及摆角和摆动次数及提升速度等参数是否符合试验定要求，并随时做好记录。 （5）回灌：待喷射管提到设计高程后，喷射灌浆结束，然后向孔内不断灌入符合质量要求的水泥浆，直到浆液不再下沉为止。 （6）弃浆排放：舍弃的浆液排放至指定点。 （7）其他操作工艺：下管前准确确定喷射方向和摆动角度，确保摆喷墙体的有效连接；下管时采取换低压送水、气、浆等方法，防止喷嘴的堵塞；严把“冒浆”关口，冒浆不正常或不冒浆时不能提升；喷射时严密监视各系统的运转情况
10、，发现异常及时处理；接、卸换管时要迅速，防止坍孔和堵塞；喷射中，接、卸换管及事故处理后再下管时，要比原停喷高度下落 50cm 以上，以使板墙的上下连贯；深层喷射时，为防止注浆管的扭断或埋管，在喷浆开始时即转动和提升；施工结束，立即拔出注浆管，彻底清洗注浆管路，以防堵塞。 4 灌浆试验效果检查 4.1 钻孔注水试验检查 完成摆喷灌浆试验 35 天后对摆喷板墙的对接处进行了注水试验，按水利水电工程注水试验规程 （SL345-2007）公式：计算截渗墙渗透系数。式中 r：钻孔半径，cm；l：试段长度，cm；K：试验岩土层的渗透系数，cm/s；Q：注入流量，L/min；H：试验水头，cm，等于试验水位
11、与地下水位之差。 64.2 注水试验成果表 注水试验成果统计汇总表见表 4.2-1。 根据上述注水试验成果数据判定：壤土层内的截渗墙，三种孔间距的注水试验孔渗透系数都能满足设计要求；卵石层内的截渗墙，孔间距1.2m 的，6 个注水试验孔中只有 1 个的渗透系数能满足设计要求；1.5m间距的截渗墙渗透系数完全不合格，全部不能满足设计要求；灌浆孔1.0m 间距的截渗墙渗透系数全部小于设计要求 1.010-4cm/s，截渗质量满足设计要求。 5 效果评价 根据质量检查结果和开挖揭露情况：壤土层试验孔摆喷搭接情况良好，卵石层没有很明显的搭接。根据注水试验结果，孔间距 1.5m 的试验孔完全不能满足设计
12、要求，卵石层内 6 个注水段全都不合格；孔间距1.2m 的试验孔个别孔勉强满足要求，卵石层内 6 个注水段仅有 1 段合格；只有孔间距 1.0m 的试验孔能完全满足设计要求，卵石层内 6 个注水段全部合格。 6 结语 灌浆技术在粘砾多层结构基础做防渗处理，在技术上是可行的，在施工质量和处理效果上是好的；灌浆技术的关键是孔距和灌浆压力的选择和控制、浆材配比和灌浆工艺的选择；灌浆参数的选择需契合实际问题，只有通过现场试验才能切实地确定；为确保工程质量，加强截渗效果，在卵石层较厚、相对较集中的渠段按双排灌浆孔布置，能取得较好效果。 7参考文献： 1曹丰.建筑施工技术M.郑州：郑州大学出版社，2007. 2魏涛，李珍.三峡工程化学灌浆技术.长江出版社，2008. 3白永年，吴士宁，王洪恩.土石坝加固M.北京：水利电力出版社，1992.
