安徽省芜湖长江大桥104#墩高压定向喷注浆防渗墙工程设计

安徽省芜湖长江大桥104#墩高压定向喷注浆防渗墙工程设计

1水泥灌浆和土工膜铺设芜湖长江大桥04#墩位于武威堤外。该坝属于国家重点坝段。原码头基础开挖较深，填充质量较差。为了保证桥墩的质量，将原文埋在地上。清除局部片段，并用粘土，并将水泥浆入桩台周围，以提高墩基的承载能力。同时在墩承台四周铺设防渗土工膜,土工膜与墩承台封闭接合,防止地表水渗入。因无为大堤有一长9.4m,宽15～20cm的裂缝,裂缝方向基本与承台边平行,距离04#墩承台5m,距离开挖边坡顶仅1.6m。原堤坡坡脚处用钢板桩作为临时支护。为消除裂缝对大堤和04#墩承台的危害,要对裂缝部位的堤坡进行翻修。挖去滑动体及挖除裂缝并回填新土,将钢板桩拆除后在原线位置施工双摆定喷注浆防渗墙,防渗墙深11.5m,长70m。该工程施工期间正值汛期,被列为省防汛指挥部无为大堤抢险加固重点工程。2高压喷射注浆设计关键在于墙体形式,孔距,孔深,提升速度,水压,浆液浓度等参数,尤其孔距更为重要。本工程设计采用双摆定喷注浆墙体形式,该墙体连续性好,结构性较强,防渗效果好。施工注浆孔时分两序钻进,孔距1m,第一序孔沿轴线摆动喷射,摆动夹角30。左右,第二序孔间隔定喷(如图1),要注意一、二序孔的施工间隔时间,保证两序孔注浆体的可靠连接,浆液初凝时间一般为15h左右。双摆定喷注浆墙采用三重管法施工,水、气、浆同轴喷射。由于防渗对喷射流的垂直度和方向性要求严格,施工过程中喷射管路必须十分稳定,应采用双向喷射管路系统,并使喷射方向向下倾斜,与水平线成15°夹角,有利于所形成的水泥土固结体与侧面和底部土体的紧密连接。水泥浆液采用425#普通水泥,掺加2%的水玻璃,浓度要求30波美度,水灰比1:1,搅拌水泥浆所用的水,应符合《砼拌和用水标准》JTJ63—89的规定,高压喷射注浆主要工艺技术参数采用:水喷射压力20MPa,水喷射泵量80L/min,喷射嘴2个,孔径2mm;气压0.7MPa,气量2m3/min,注浆压力3MPa,注浆泵量150L/min,注浆管提升速度10cm/min,摆喷摆速20°/s。3施工设备和工艺3.1注浆泵党内系统钻孔设备:GD—2型旋喷液压钻机供水系统:采用ZJB—30高压注浆泵,额定压力为30MPa供气系统:采用空气压缩机,排气量5m3/min,压力0.7MPa。供浆系统:采用LG—200型搅拌机。4施工工艺技术4.1测量取样根据高程控制点,确定防渗墙的顶(底)板高程,孔深。测量放出防渗墙轴线孔位,施工时应校核放样,确保孔位误差符合要求。4.2通过孔前降低立轴的垂直度钻孔采用硬质合金钻进,优质泥浆护壁。钻孔时应严格按照施工放样进行开孔,根据地质报告适当布置一些先导孔,并取芯进行地质描述。然后根据芯样和钻进情况准确判断相对不透水层的深度。开孔时应利用仪器从互相垂直的两个方向测量钻机立轴的垂直度。钻杆,钻具应与孔深,孔径相配套,要经常检查钻杆的垂直度,尤其是主动钻杆。终孔时进行孔斜测量,只有保证孔斜率达到≯1%时,防渗体的搭接才有保证。4.3注射注射溶液4.3.1低压水边下管将喷射管下到设计深度,定位。下管时,采用一边送低压水一边下管的方法,这样既可以防止喷嘴堵塞,又可以将造孔时孔壁上形成的泥皮破坏,便于提高水泥浆凝固后与地层的胶结力。4.3.2孔口压注和孔口回灌当喷射管下到设计深度定位后,按设计墙高和设计工艺技术参数要求,双向摆喷或定喷注入水、气、浆,时间3～5min,等注入的水泥浆冒出孔口后,停止送水、气、浆,提出喷射管。施工时注意以下几点:注浆分序:严格按照一、二序孔设计要求进行注浆;下管深度:在高喷管上设置标尺,保证防渗墙底板高程不高于设计高程;喷射方向:按一、二序孔确定双向摆喷喷射摆角和定喷方向;提升控制:孔口返浆满足回浆比重的要求;注浆量:以孔口冒浆,满足回浆比重的要求;水灰比:严格称量制浆,并定时用比重称检测注浆和回浆比重是否满足要求;喷射参数:提升速度、水压、气压、浆压,摆速严格按照设计要求控制并保持稳定;孔口回灌:一个孔喷射注浆结束后,由于渗漏、浆液析水等原因,应及时将邻近喷浆孔的冒浆引到已喷孔进行回灌,从而保证防渗体顶部高程符合设计要求。清洗注浆系统:喷射注浆完毕,将注浆管提出钻孔后,应立即用清水冲洗整个管路,避免水泥浆凝固在管路中。4.3.3板墙顶部缺陷由于水泥浆在凝结硬化过程中的析水,容易在板墙顶部形成凹陷。在喷射注浆结束后,可以通过喷射孔,向孔内进行静压注浆,直到浆面不再下沉为止。4.4扫孔复喷植物群落(1)喷射注浆时孔口不返浆。应采取停止提升,进行静压注浆的方法处理,如漏浆较大可只送浓浆,当灌注一定时间后仍不返浆,则可采用灌水泥、水玻璃、砂浆等,待凝固后进行扫孔复喷;如外漏点在地表,可采取嵌缝封堵、间歇灌浆和将其它喷浆孔的冒浆引入孔内等方法,待凝固后再进行扫孔复喷。(2)当高压喷射注浆系统因故障(停水、停电、喷嘴被堵、机械故障等)停喷后重新恢复喷注时,应将高喷管下插50cm,以保证防渗体连接可靠。5高压双向摆定喷注浆与设备的配合高压喷射注浆固结体的质量,除与土质条件和喷射破坏强度有关外,还受喷射注浆持续时间,注浆材料性能,喷射作业深度和地下水的特性等因素的影响。因此在施工时,应根据初步拟定的设计参数进行现场喷射注浆试验,并根据地基的物理力学指标,分析设计采用的喷射参数,浆液配比,外加剂是否合理,固结体的质量是否达到设计要求,进一步调整设计参数和施工工艺,使喷射注浆体达到最佳性能指标。高压双向摆定喷注浆质量检验采用挖槽观察,钻孔取芯和围井试验三种方式进行。本工程的检验结果如下:(1)工程采用局部挖槽观察,发现防渗板墙成型较好,墙体厚度(宽度)>30cm,超过设计值。(2)工程布置3个检查孔。通过钻探取芯检查,3个钻孔均取出了完整的水泥芯。取芯率达96%,水泥芯强度超过25MPa。表明防渗墙的墙体结构连续,强度达到设计要求。(3)工程的围井试验以弱控制为原则,在16#孔(灌浆异常,地质情况复杂,两孔搭接点)的地段做了围井试验,向孔内做注水试验,来计算防渗墙的抗渗性能,在监理人员的现场监督下,做好固井的封底,封顶,保证注水孔边界条件与防渗墙实际边界条件相同,经试验该墙体防渗性能达设计要求。6高压喷射灌浆技术本工程已竣工两年,经过两年的汛期考验,防渗墙未发生任何破坏和渗漏,确保了无为大堤和芜湖长