三列管高压喷射灌浆法在哈尔滨城市防洪工程中的应用

三列管高压喷射灌浆法在哈尔滨城市防洪工程中的应用

1基础渗漏问题表现哈尔滨市位于松岭平原东南部，松花江支流中心。历史上哈尔滨松花江段曾多次发生洪水,尤其是在1998年发生特大洪水期间,多处暴露出来堤防工程险工险患及薄弱环节,基础渗漏问题就是其中之一。自1999年以来,在城区沿江一线采用三列管高压喷射灌浆技术对堤防进行加固截渗,形成地下水泥质连续截渗墙。2高压水、气、浆三管喷射流管至地层,三管高压摆喷是以高压水作为喷射动力,通过一定形状的喷嘴,产生一束能量大、高度集中的连续脉冲运动的高压射流,切削、冲击、破坏土体结构,使水泥浆与土颗粒、搅拌、混合,因水泥本身的水化作用而凝结,在土层中形成固结体。为了增加成墙半径保证墙体有效连接,防止水射流衰减过快,增加有效射程,在高压水射流的喷射孔周围,加上圆筒状的空气喷流,形成高压水与压缩空气同轴喷射,低压水泥浆依赖高压水、气喷射流的作用灌入地层,形成一道连续的水泥浆介质墙体。根据水、气、浆三种介质输送方式的不同,三管喷射灌浆法分为三重管法和三列管法。在三重管法中,水、气、浆是通过三根同心的圆管输送到喷头进行喷射,管与管之间采用“O”形圈密封,丝扣连接。而在三列管法中,水、气、浆是通过三根并列的管路输送到喷头进行喷射,管与管之间靠螺栓压紧连接密封。与三重管法相比,三列管喷射装置结构简单,加工容易,使用寿命长,管与管之间通过螺栓连接定向较容易,更适合于在砂砾层中进行定、摆喷施工,解决了三重管在定、摆喷施工中存在的定向困难、易脱扣等问题,而且减少了阻力,有效改善了水、气、浆介质的输送条件。3地层岩性情况根据施工现场地质资料,地貌单元属松花江右岸漫滩区,堤身填土以杂填土为主,堤基土为第四系洪积物组成。地层岩性情况见表1。地下静水水位位于地表以下4m处左右,地下水化学类型为HCO3-Ca·Na型水,对混凝土无腐蚀性。4施工设备主要施工设备见表2。5试验方法和试验设计正式施工前选择类似地质条件进行摆喷试验,确定合理的施工参数,检验成墙质量,对存在的问题制定出相应措施,以便指导施工。本次工前试验内容包括三列管高压摆喷灌浆法成墙试验和围井检测试验。成墙试验采取折线搭接型式,布置6个Φ130mm摆喷孔,见图1。围井试验布置5个Φ130mm摆喷孔,见图2。根据试验结果,综合考虑各种因素确定的优化施工参数,见表3。6施工工艺(1)成墙搭接孔位设置利用经纬仪进行轴线及转角测量,每隔50m确定一固定标志,所得测量误差在50m之内核实;轴线和孔位均以钢钉配合红色油漆固定标志标明,反复核定孔距(2.0m),标上孔号,确定Ⅰ、Ⅱ序孔。做好转角处的角度测量,合理布置孔位,确保成墙搭接有效连续。用水准仪测量每孔处高程并作好记录。钻孔施工应分序进行,先施工Ⅰ序孔(1、3、5),后施工Ⅱ序孔(2、4、6),相邻孔喷浆时间间隔大于24h。(2)钻孔倾斜情况钻机就位后校正好钻杆水平度及垂直度,为有利于成孔应采用ρ≥1.2kg/cm3的泥浆护壁,并随时检查钻孔偏斜情况。终钻深度应略大于设计深度并应预留0.5m喷头尺寸,以保证沉淀后喷射管能够下放到设计深度。钻孔达到设计深度后停止钻进,选用优质泥浆清洗成孔,然后提钻。提钻后将测斜仪下入井中进行测斜,每间隔5m测斜1次,测得终孔孔斜率应满足设计要求。若达不到设计要求,应重新扫孔处理,直到满足要求为止。(3)喷射方向的确定和灌浆管的安装高喷台车就位、校正后首先应进行地面试喷,直观检查高喷系统的完好性。校核水、气、浆三量是否合格,然后将喷管下入指定深度,校核好喷射方向。开动高压泵、空压机、泥浆泵进行喷射灌浆作业,随时做好各项参数检查、记录,直至达到设计喷灌要求。喷灌满足设计要求后,应继续提升50～70cm,然后先停止高压泵、空压机,继续灌入5～10min浓度浆液;灌浆管提出后,采用人工观察间接灌浆的方法,直到孔内浆面高度不再下沉稳定后方可终止灌浆。最后进行高喷台车及管路冲洗,并作好废浆液处理。7试验试验及开挖检验施工完成后,在设计要求范围内,由监理工程师任意指定位置做围井试验(抽水试验、注水试验、开