高噴灌漿技術(shù)在卵礫石層地下水庫構(gòu)筑中的應(yīng)用(1)

1、    高噴灌漿技術(shù)在卵礫石層地下水庫構(gòu)筑中的應(yīng)用(1)    以煙臺市夾河地下水庫工程為例，采 用高噴灌漿技術(shù)的半圓相向?qū)姾碗p排擺噴菱形結(jié)構(gòu)的新的施工方案，成功地在夾河卵礫石 層中構(gòu)筑了地下水庫截滲壩工程。在分析場地水文地質(zhì)工程地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上，研究了 地下水庫截滲壩的結(jié)構(gòu)形式與工程布置，探討了施工工藝和質(zhì)量控制問題。 關(guān)鍵詞：高噴灌漿 地下水庫截滲壩 半圓相向?qū)?雙排擺噴菱形結(jié)構(gòu) 據(jù)統(tǒng)計，全國有310個城市以開采利用地下水作為供水水源，約占全國城市供水的71。其中54個城市以地下水為主供水水源，北方城市占4

2、6個，南方城市占8個。經(jīng)綜合論證，建設(shè)地下水庫，尤其是建設(shè)河谷型地下水庫，是開發(fā)利用地下水資源的重途徑1。目前，地下水庫已成為世界上解決供水問題的有效措施和基本手段。歐洲一些國家專門利用地下水庫進行人工補給地下水后取水使用。以色列為了滿足全國供水，使用地下水庫作為供水水源的中間調(diào)節(jié)庫，解決了水資源短缺問題。地下水庫由以下工程系統(tǒng)組成：補源工程、地表攔蓄工程、排污工程、地下帷幕工程。截滲壩工程、提水工程、供水工程、咸水排泄工程、管理監(jiān)測系統(tǒng)。地下截滲壩工程是地下水庫的重組成部分，與地表攔蓄工程密切配合，將最后一道攔蓄閘和地下截滲壩上下連接共同攔蓄水資源。   

3、60;高壓噴射灌漿（high pressure jet grouting）是利用能量較大的水氣同軸噴射切割摻攪地層，同時將凝結(jié)材料，如水泥漿，灌注摻攪地層，形成求性狀的凝結(jié)體。過去一直認(rèn)為，高噴灌漿技術(shù)只適用于均勻細(xì)顆粒松散地層，對其他地層，多持慎重或懷疑態(tài)度。但經(jīng)多年的研究和工程試驗證明，只控制措施和工藝參數(shù)選擇得當(dāng)，在各種松散地層均可采用該技術(shù)2,3。作者以煙臺夾河卵礫石層地下水庫建設(shè)為例，研究了高噴灌漿技術(shù)的應(yīng)用。1 工程概況    夾河地下水庫是一項解決煙臺市水資源緊缺、防止海水入侵、改善生態(tài)環(huán)境的新建大型工程，位于煙臺市福山區(qū)，壩址西起朱甲山經(jīng)

4、永福園至宮家島，壩線全長2511m。水庫控制流域面積2200km2333。根據(jù)SL252-2000水利水電工程等級劃分標(biāo)準(zhǔn)，夾河地下水庫為大(二）型工程，屬二等工程、二級建筑物，工程區(qū)地震烈度為Vll度。經(jīng)科學(xué)分析，采用高壓噴射灌漿技術(shù)構(gòu)筑地下水庫截滲壩。工程于2000年11月16日開工至2001年8月10日竣工。    夾河地下水庫截滲壩工程，壩軸線以永福園基巖隆起為界分為東西兩壩段，詳見圖1。東壩段工程：西起永福園東至宮家島，樁號為3486.l4444.3，長958m，其中樁號3486.13754.4、4277.64444.3為單排擺噴防滲墻，樁號3

5、754.44277.6為雙排擺噴防滲墻。壩頂高程0.5m，壩底高程-129.53m，平均壩高15m，最大壩高29.3m。建檢查圍井6個，建水位觀測井8個。西壩段工程：西起朱甲山東至永福園，樁號為0629.22 182.2，長1553m，其中樁號0629.2l520為雙排半圓噴防滲墻，樁號15202182.2為單排擺噴防滲墻。壩頂高程-3.5m，壩底高程-4.134.5m，最大壩高31m。建檢查圍井5個，建水位觀測井8個。        a-雙排擺噴防滲墻；b-雙排半園噴防滲墻；c-單排擺噴防滲墻圖1 夾河地下水庫截

6、滲壩縱剖面示意 2 場地水文地質(zhì)工程地質(zhì)條件    壩軸線地處夾河沖積平原下游，距夾河入?？?.2km，地勢較為平坦。西起朱甲山經(jīng)永福園至宮家島，勘探全線長4620m，被永福園基巖隆起分為東西兩壩段。東壩段第四系厚度633m，西壩段第四系厚度1238m，東、西壩段各地層巖性分布和滲透系數(shù)見表14。    表1 東、西壩段各地層巖性分布和滲透系數(shù)     地點     層底埋深m    層底高程m

7、    地 層巖性     滲透系數(shù)(cm·s-1)     東壩段     4.608.207.4018.2017.3021.80 20.0033.00 未揭穿     0.13-4.07 -2.20-14.59 -12.73-17.50 -14.59-28.20未揭穿     全新統(tǒng)沖洪積、海積層，主由粉砂、細(xì)砂組成 全新統(tǒng)海積層，主由淤泥質(zhì)粉

8、細(xì)砂、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土和淤泥組成 上更新統(tǒng)沖洪積層，主由中粗砂礫石組成，夾薄層粉質(zhì)粘性土透鏡體 中更新統(tǒng)沖洪積層，主由砂、 砂礫石及卵礫石組成，夾薄層粘土透鏡體，粒徑最大110mm，大于30mm的含量占10%30% ，230mm占50%左右 基巖層，巖性主為云母片巖、透閃巖、石墨透閃大 理巖(無巖溶發(fā)育)     i×10-3 i×10-4 i×10-2i×10-1i×10-6     西壩段     2.3010.20 8.0

9、013.16 11.0025.2 23.5537.91 未揭穿     -2.28-5.82 -3.81-8.93 -6.42-20.92 -19.36-33.99 未揭穿             摘以煙臺市夾河地下水庫工程為例，采 用高噴灌漿技術(shù)的半圓相向?qū)姾碗p排擺噴菱形結(jié)構(gòu)的新的施工方案，成         本篇論文是由3COME文檔頻道的網(wǎng)友為您在網(wǎng)

10、絡(luò)上收集整理餅投稿至本站的，論文版權(quán)屬原作者，請不用于商業(yè)用途或者抄襲，僅供參考學(xué)習(xí)之用，否者后果自負(fù)，如果此文侵犯您的合法權(quán)益，請聯(lián)系我們。    全新統(tǒng)沖洪積、海積層，主由粉土、粉質(zhì)粘土及中砂組成 全新統(tǒng)海積層，主由淤泥質(zhì)砂、淤泥質(zhì)土及淤泥組成 上更新統(tǒng)沖洪積層，巖性多為中砂、 粗砂及含礫粗砂，顆粒呈次棱角及次圓狀，分選性中等，粒徑一般為0.2510mm，最大可 達(dá)5cm 中更新統(tǒng)沖洪積層，巖性較單一，多 為卵礫石，顆粒多為次棱角狀，粒徑一般為1050mm，最大可達(dá)200mm，滲透性好，為強富 水層 基巖層，巖性主為透閃大理巖、大理巖及變粒巖 (無巖

11、溶發(fā)育)     i×10-3 i×10-5 i×10-2 i×10-1 i×10-6     3 地下截滲壩的結(jié)構(gòu)形式與工程布置的特點3.1 地下截滲壩的結(jié)構(gòu)形式 根據(jù)場地水文地質(zhì)工程地質(zhì)條件，對東、西壩段高噴防滲墻采用不同的結(jié)構(gòu)形式。東壩段：東壩段設(shè)計壩頂高程為0.5m，為確保砂礫石層成墻質(zhì)量，在樁號3754.44277.6段采用雙排擺噴防滲墻，排距為0.8m，兩排鉆孔平行對應(yīng)布置，孔深2232m，通過現(xiàn)場試驗確定孔距為1.6m。其余壩段中粗砂層和粉細(xì)砂層采用單

12、排擺噴防滲墻，樁號36223754.4、4277.64312段，孔深1222m，孔距為1.6m；樁號3486.13622、43124444.3段，孔深512m，通過現(xiàn)場試驗確定孔距為1.8m。設(shè)計允許最大孔斜率為0.7。設(shè)計和施工后形成雙排孔平行布置擺噴折線連接菱形結(jié)構(gòu)，見圖2(a、c）。    西壩段：西壩段設(shè)計壩頂高程為-3.5m，為確保砂礫石層成墻質(zhì)量，在樁號0630l520段采用雙排半圓噴防滲墻，排距為0.8m，兩排孔梅花形布置，孔深3043m，通過現(xiàn)場試驗確定孔距為2.0m。其余壩段礫粗砂層和粉細(xì)砂層采用單排擺噴防滲墻，樁號15202149.2

13、，孔深1330m，孔距為1.6m，樁號2149.22182.2段，孔深1213m，孔距為2.0m。設(shè)計允許最大孔斜率為0.7。設(shè)計和施工后形成雙排半圓相向?qū)娊Y(jié)構(gòu)，見圖2(b、d)。        圖2 雙排擺噴菱形結(jié)構(gòu)和半園相向?qū)娊Y(jié)構(gòu)(單位：m) 3.2 結(jié)構(gòu)形式與工程布置的特點 常規(guī)的雙排孔布置形式有雙排孔平行布置擺噴軸線對接平行結(jié)構(gòu)、雙排孔梅花形布置擺噴軸線對接平行結(jié)構(gòu)、雙排孔平行布置擺噴折線連接平行結(jié)構(gòu)、雙排孔梅花形布置擺噴折線連接平行結(jié)構(gòu)（圖3）。根據(jù)該工程的水文地質(zhì)和工程地質(zhì)條件（東壩段深度2033m

14、為砂礫石層），采用高噴灌漿雙排孔平行布置擺噴折線連接菱形結(jié)構(gòu)，取代了上述四種結(jié)構(gòu)形式，從圖2、圖3對比可以看出，高噴灌漿雙排孔平行布置擺噴折線連接菱形結(jié)構(gòu)具有如下優(yōu)點：(1)增加了連接的可靠性，每4個高噴灌漿孔擺噴形成了一個圍井，增加了墻體有效厚度，使兩排墻體有機形成了一體；(2)由于鉆孔平行布置，而鉆孔處是墻體擴散最輕的部位，這樣第二排孔的鉆灌不易碰到第一排墻體上，而以往的雙排高噴灌漿孔梅花型布置，采用的是對接方式，在砂礫石層中孔深多為2040m的單排擺噴防滲墻連接不牢靠，尤其是第二排的孔位正好在第一排擴散最大的位置，常使第二排鉆孔遇到第一排孔的高噴灌漿凝結(jié)體上，使孔偏斜或高噴灌漿噴射不出去

15、，第二排防滲墻不能連續(xù)，失去作用，且兩排防滲墻單獨成墻，不能連成一體，使防滲效果打了折扣。因此，高噴灌漿雙排孔平行布置擺噴折線連接菱形結(jié)構(gòu)，既體現(xiàn)了單排擺噴折線連接的可靠性，又在不增加工程量的前提下，將其相鄰4個孔構(gòu)成數(shù)個相互連接的菱形圍井，它較兩排平行獨立成墻的防滲墻大大提高了防滲效果。兩排平行獨立成墻的防滲墻缺點是：如每排一個孔存在質(zhì)量問題，就形成了漏水通道。兩排是菱形結(jié)構(gòu)，其一個菱形結(jié)構(gòu)兩排各一孔存在質(zhì)量問題的概率極小。所以，一個單獨的菱形圍井在注水試驗時，即便滲透系數(shù)K值大點或達(dá)不到設(shè)計求，從防滲墻的總體上看，不一定不合格。因為，在菱形圍井的任一邊出點質(zhì)量問題，都直接影響滲透系數(shù)K值的

16、大小，而一個菱形圍井只有一個邊有質(zhì)量問題，并不影響防滲墻的整體防滲作用。        圖3 高噴灌漿中常規(guī)雙排孔布置的幾種形式     在不同類型的地層中旋噴套接結(jié)構(gòu)形式見圖4，該工程中根據(jù)西壩段的地層特點（孔深3040m為卵礫石層），我們設(shè)計采用高噴灌漿雙排孔梅花形布置半圓相向?qū)娊Y(jié)構(gòu)（圖2）取代了圖4中旋噴套接結(jié)構(gòu)形式。根據(jù)圖4、圖2對比可以看出，按旋噴套接灌漿形式方案施工，一序鉆孔鉆灌完畢后，由于卵礫石、粗礫砂、粉細(xì)砂層等不是均質(zhì)地層，噴射體形狀并不一定十分規(guī)則，在復(fù)

17、雜非均質(zhì)地層中旋噴樁直徑一般為12m，設(shè)計孔距是根據(jù)現(xiàn)場試驗最小噴射半徑確定的，高噴施工時極有可能噴射至二序孔位置，當(dāng)二序孔鉆灌時受一序孔高噴灌漿凝結(jié)體阻隔，孔易鉆斜，鉆孔穿過一序孔的高噴灌漿凝結(jié)體時，高噴灌漿噴射不出去，形成“天窗”。防滲墻體不能連續(xù)，影響整體防滲效果，因而旋噴套接在這種地層中用來形成地下截滲壩是不適宜的。雙排半圓噴每排中的孔距為2m，雙排半圓噴孔數(shù)量與單排旋噴孔數(shù)量相等，相鄰孔的間距由10m增加到128m，第二排孔的鉆灌受第一排影響的機率大大減少，且由單排旋噴改為雙排半圓相向?qū)姾?，縮短了工期，從而也降低了工程造價。     

18、;       摘以煙臺市夾河地下水庫工程為例，采 用高噴灌漿技術(shù)的半圓相向?qū)姾碗p排擺噴菱形結(jié)構(gòu)的新的施工方案，成         本篇論文是由3COME文檔頻道的網(wǎng)友為您在網(wǎng)絡(luò)上收集整理餅投稿至本站的，論文版權(quán)屬原作者，請不用于商業(yè)用途或者抄襲，僅供參考學(xué)習(xí)之用，否者后果自負(fù)，如果此文侵犯您的合法權(quán)益，請聯(lián)系我們。         圖4 雙排擺噴菱形結(jié)構(gòu)和半園相向

19、對噴結(jié)構(gòu)          圖5 試驗圍井結(jié)構(gòu)(單位：m)     4 地下截滲壩施工技術(shù)參數(shù)的確定    夾河地下水庫截滲壩工程在開工前，選擇與壩上地質(zhì)條件相符合的場地進行單噴和圍井試驗，試驗時采用多種技術(shù)參數(shù)，通過試驗?zāi)軌蚍从吵龈邍姽酀{擺噴、半圓噴結(jié)構(gòu)對該工程所起到的防滲效果。開挖可直觀看到高噴防滲墻的連接形式、噴射長度、厚度、形狀、強度等，通過試驗結(jié)果確定壩上高噴灌漿施工技術(shù)參數(shù)，以確保各地層灌漿技術(shù)參數(shù)的可靠性。設(shè)計擺噴有效長度

20、為2.0m，半圓噴有效半徑為0.8m。試驗圍井結(jié)構(gòu)平面圖、剖面圖見圖5。    根據(jù)圍井試驗結(jié)果，對高噴灌漿施工技術(shù)參數(shù)進行修正，修正后的施工技術(shù)參數(shù)見表2、表3。設(shè)計求防滲墻插入基巖全（強）風(fēng)化1.0m，基巖滲透系數(shù)k=i×10-6cm/s，強風(fēng)化局部裂隙發(fā)育，施工中對漏漿孔進行特殊處理，噴灌時先進行靜壓灌漿直到不漏漿為止。半圓噴采用90°雙向噴頭，起點沿壩軸線方向外擺90°。擺噴墻采用180°雙向噴頭，擺噴起點與壩軸線呈5°夾角，外擺30°，一序    

21、;表2 東壩段高噴灌漿施工技術(shù)參數(shù)     高壓水         壓縮氣         水泥漿         漿液比重         擺 噴     壓力/MPa   &#

22、160; 流量/(Lmin)         壓力/MPa     流量/(m3min)         壓力/MPa     流量/(L/min)         送漿/(gcm3)     回漿/(gcm3)  &#

23、160;      砂土層提升速度/ (cmmin)     粗砂層提升速度/(cmmin)    礫石層 提升速度/(cmmin)    基巖提升速度/(cmmin)     擺動次數(shù) /(次min)     3638     75      &#

24、160;  0.60.7     11.2         00.2     80         1.651.75     1.21.3         12     12 &#

25、160;   8     56     812 孔與二序孔呈折線連接，擺噴折線夾角為110°。為了確保防滲墻成墻質(zhì)量，轉(zhuǎn)折點采用旋噴連接，雙排防滲墻體厚度為0.8m，單排防滲墻體厚度為0.30.6m。     表3 西壩段高噴灌漿施工技術(shù)參數(shù)     高壓水         壓縮氣    

26、     水泥漿         漿液比重         擺 噴             摘以煙臺市夾河地下水庫工程為例，采 用高噴灌漿技術(shù)的半圓相向?qū)姾碗p排擺噴菱形結(jié)構(gòu)的新的施工方案，成      

27、60;  本篇論文是由3COME文檔頻道的網(wǎng)友為您在網(wǎng)絡(luò)上收集整理餅投稿至本站的，論文版權(quán)屬原作者，請不用于商業(yè)用途或者抄襲，僅供參考學(xué)習(xí)之用，否者后果自負(fù)，如果此文侵犯您的合法權(quán)益，請聯(lián)系我們。    壓力/MPa     流量/(Lmin)         壓力/MPa     流量/(m3min)        

28、 壓力/MPa     流量/(L/min )         送漿/(gcm3)     回漿/(gcm3)         砂土層提升速度/ (cmmin)     粗砂層提升速度/(cmmin)    礫石層 提升速度/(cmmin)  

29、60; 基巖提升速度/(cmmin)     擺動次數(shù) /(次min)     3638     75             11.2         00.2     80     &#

30、160;   1.71.75     1.21.3         12     10    8     6     465 地下截滲壩施工工藝與質(zhì)量控制5.1 施工設(shè)備及工藝流程 高噴灌漿施工用的主設(shè)備有地質(zhì)鉆機、鉆孔測斜儀、高噴臺車、高壓水泵、空壓機、攪灌機、灌漿泵、螺旋上料機、電焊機

31、等。施工用主材料是425#抗硫鹽（免檢)水泥，施工時一套設(shè)備每天庫存80t水泥，施工用粘土每天存放20t，施工用水采用鉆水井抽水，施工時一套設(shè)備每小時用水15m3，施工用電一套設(shè)備需200kW。施工工藝流程見圖6。        圖6 高噴灌漿施工工藝流程 5.2 施工質(zhì)量控制指標(biāo)3；(6)先導(dǎo)孔 分層界面取芯，孔深進入基巖1.3m取芯；（7）鉆孔深度 按設(shè)計求孔深進入不漏漿的基巖全（強）風(fēng)化層2m；(8)終孔 終孔后用新漿液將孔內(nèi)巖粉置換干凈，保證高噴順利下管；（9）測斜 孔深東壩段大于20m、西壩段大于30m的

32、孔斜率不大于0.7；（10)記錄 鉆進過程中詳細(xì)記錄地層變化、漏漿位置、深度、時間，記錄表經(jīng)監(jiān)理、技術(shù)員、機臺長簽字后當(dāng)天送交技術(shù)組。5.2.2 高噴灌漿質(zhì)量控制指標(biāo) （1）分序施工 一序孔與二序孔（如圖2所示）灌漿施工間隔時間不小于24h：(2)下噴射管 下至設(shè)計深度，下落深度不夠時請示監(jiān)理部門批準(zhǔn)；(3)擺噴方向 擺噴以施工軸線呈5°夾角為起點，外擺30°，允許誤差±2°，半圓噴以施工軸線為起點，外擺90°，允許誤差±5°；（4）提升速度 提速允許誤差不超過±5mmmin；（5）擺動速度 擺速允許誤差不超過&#

33、177;1次min；（6）水壓力 控制在3638MPa之間，水咀直徑1.81.9mm；（7）氣壓力 控制在0.60.8MPa之間，氣咀直徑9mm；(8)制漿 采用425#抗硫鹽水泥，純水泥漿，送漿比重控制在(1.61.65)g/cm333漿液將孔內(nèi)充填滿，直到孔口漿面不再下沉為止；（14）終噴驗收 終噴經(jīng)現(xiàn)場質(zhì)檢人員和監(jiān)理人員簽字驗收；（15）高噴記錄 記錄表填寫清楚、整潔，經(jīng)監(jiān)理、技術(shù)員簽字后，當(dāng)天將記錄表當(dāng)天交技術(shù)組；（16)回灌 噴射結(jié)束將孔內(nèi)充填滿后及時利用冒漿回灌到地面，嚴(yán)禁使用帶有黃泥和淤泥的冒漿進行回灌，做好原始標(biāo)記；（17)因各種原因使噴射中斷超過30分鐘，恢復(fù)噴射時，下落0.

34、5m再開噴；超過2h，恢復(fù)噴射時，下落0.7m再開噴。5.3 施工中質(zhì)量問題及處理 東壩段施工中發(fā)現(xiàn)的質(zhì)量問題及處理措施如下：鉆孔施工過程中有28個孔是在強風(fēng)化大理巖中漏漿，有2個孔是在卵礫石層漏漿，采用稠粘土漿堵漏；高噴灌漿施工時因漏漿埋管15孔次，掃孔、重新下管，采用稠水泥漿先靜灌充填飽滿后高噴灌漿；在第二排鉆孔施工時有3個孔遇到第一排防滲墻的水泥凝結(jié)體，深度在3.815.8m，地層巖性為淤泥質(zhì)砂和中粗砂，說明該孔巖性密實度松散，高噴半徑達(dá)到2m，高噴孔遇水泥凝結(jié)體是噴不出去的，通過補孔來保證高噴防滲墻體的有效連接。      &

35、#160;     摘以煙臺市夾河地下水庫工程為例，采 用高噴灌漿技術(shù)的半圓相向?qū)姾碗p排擺噴菱形結(jié)構(gòu)的新的施工方案，成         本篇論文是由3COME文檔頻道的網(wǎng)友為您在網(wǎng)絡(luò)上收集整理餅投稿至本站的，論文版權(quán)屬原作者，請不用于商業(yè)用途或者抄襲，僅供參考學(xué)習(xí)之用，否者后果自負(fù)，如果此文侵犯您的合法權(quán)益，請聯(lián)系我們。    西壩段施工中發(fā)現(xiàn)的質(zhì)量問題及處理措施如下：在施工軸線上地下埋設(shè)有管線，在鉆孔和高噴灌漿施工過程中有

36、3個孔因掉鉆和埋高噴管造成報廢，通過移孔和補孔來保證高噴防滲墻體的有效連接。    6 地下截滲壩的防滲效果    東壩段和西壩段單元工程高噴灌漿結(jié)束后，根據(jù)工程結(jié)構(gòu)形式和深度選用圍井或其他方法進行檢查高噴防滲墻的質(zhì)量。檢查部位宜布置在地層復(fù)雜的部位、漏漿嚴(yán)重的部位、可能存在質(zhì)量缺陷的部位。    表4 各地層巖性及滲透系數(shù)及高噴防滲墻的滲透系數(shù)         地層巖性     狀態(tài)密度     底板埋深/m     底板 埋深/m     原地層滲透系數(shù)k/(cm·s-1)     防滲墻滲透系數(shù)k/(cm·s-1)     東壩段