二期圍堰高壓噴射灌漿生產(chǎn)性試驗(yàn)

二期圍堰高壓噴射灌漿生產(chǎn)性試驗(yàn)

    摘要:通過(guò)高壓噴射高噴灌漿生產(chǎn)試驗(yàn),為將高噴作為二期圍堰防滲的輔助手段提供可靠依據(jù),同時(shí)將高壓噴射灌漿技術(shù)提高到了一個(gè)新水平。
    關(guān)鍵詞:二期圍堰 高壓噴射 生產(chǎn)性試驗(yàn)
    1 概況
    1.1 前言
    �「邍姽酀{作為一種新型技術(shù)在一期土石圍堰塊球體處理及下游引航道防滲工程中發(fā)揮過(guò)重要作用,是一種工效很高的防滲工藝。二期圍堰是三峽工程關(guān)鍵項(xiàng)目之一,其特點(diǎn)在于防滲工程難度大、工期短、施工強(qiáng)度高。高噴灌漿防滲主要技術(shù)難點(diǎn)有水下拋填風(fēng)化砂和平拋墊底造孔孔壁穩(wěn)定問(wèn)題;殘積塊球體和強(qiáng)風(fēng)化巖層中的團(tuán)塊造孔難度大,工效低,造孔精度和噴射成墻問(wèn)題;深槽陡坡段成墻工藝等。為探索在這樣的地層解決高壓旋噴灌漿難點(diǎn)的措施,保證旋噴成墻工藝作為一種輔助手段在二期圍堰防滲工程中順利進(jìn)行,同時(shí),通過(guò)二期圍堰高壓旋噴生產(chǎn)性試驗(yàn)。引進(jìn)較為先進(jìn)的造孔與噴射工藝,將高壓噴射灌漿技術(shù)提高到一個(gè)新水平。在二期圍堰防滲施工前,選擇左上接頭進(jìn)行二管法和新三管法高壓旋噴生產(chǎn)性試驗(yàn)。本次試驗(yàn)根據(jù)不同的試驗(yàn)?zāi)康?先后進(jìn)行了高噴柔性漿材試驗(yàn)、單樁試驗(yàn)、雙排旋噴試驗(yàn)、三排旋噴試驗(yàn)、雙排旋噴圍井試驗(yàn)、三排旋噴圍井試驗(yàn)、巖面結(jié)合試驗(yàn)、700陡坡模擬試驗(yàn)及儀器配套試驗(yàn)等。本次試驗(yàn)歷時(shí)3個(gè)多月,完成鉆孔8960.1m,噴射8215.5m。本文主要就生產(chǎn)性試驗(yàn)進(jìn)行一些總結(jié)。
    1.2 地質(zhì)條件
    �「邏簢娚涔酀{試驗(yàn)安排在二期上游圍堰左岸坡部位,主要由風(fēng)化砂回填層、覆蓋層(上部為厚度不等的粉細(xì)砂層,下部為沖擊砂卵石層,局部含棕色漂石層、塊球體等)和基巖組成�；鶐r強(qiáng)風(fēng)化層呈兩端厚,中間薄的分布狀態(tài)。左右端最大厚度分別為13.0m和10.0m,其中部分區(qū)域存在風(fēng)化團(tuán)塊、石蛋等。
    1.3 施工布置
    ���≡囼�(yàn)區(qū)自0+78.58~0+150.08共72.5m,根據(jù)孔排距的組合及工法的不同分為10個(gè)區(qū),依次為 V、IV、Ⅲ、II、I、A、B、C、D、E,另外在軸線下游側(cè)還布置有 M、N、X、Y四個(gè)圍井,其布置見平面布置圖,其中 V、IV、III、II、區(qū)及N、X圍井為新三管法試驗(yàn),其余為二管法試驗(yàn)。
    2 旋噴試驗(yàn)工藝
    �—�試驗(yàn)同時(shí)采用了兩管法和新三管法兩種工法進(jìn)行。
    2.1 新三管法
    �⌒氯�管法是以水、氣、漿為介質(zhì)噴射的工法,是在老三管法的基礎(chǔ)上改低壓注漿為高壓射漿,形成雙介質(zhì)高壓噴射的施工方法。新三管法的工藝特點(diǎn)是首先用高壓水切割沖擊原始地層,然后再用高壓漿對(duì)地層進(jìn)行二次切割。同時(shí)由于漿、水嘴間距較大,水對(duì)漿的稀釋作用大大減小。新三管法與原三管法相比,不僅增大了噴射半徑,也提高了凝結(jié)體的結(jié)石率及強(qiáng)度。
    2.2 兩管法
    �∵@里介紹的兩管法,是在原兩管法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的,與目前國(guó)內(nèi)流行的以加固軟基為主的兩管法不同,該工法具有超高壓力和大流量、以防滲加固為主,應(yīng)用領(lǐng)域更為廣泛的一種工法,其射漿壓力可達(dá)50MPa。其工藝特點(diǎn)是直接用漿氣噴射原始地層,采用高性能的高噴設(shè)備,使射漿有足夠的射流強(qiáng)度和比能對(duì)地層進(jìn)行切割、攪拌。由于漿液粘度較大,對(duì)地層中小顆粒的升揚(yáng)置換壓密作用明顯,因此無(wú)需采用高壓水切割地層,噴出的漿液不易被稀釋,形成的墻體水泥含量大、強(qiáng)度高,對(duì)于處理大孔隙地層具有獨(dú)特優(yōu)點(diǎn),是適應(yīng)較廣的工藝方法。
    3��單樁試驗(yàn)
    3.1 單樁試驗(yàn)?zāi)康?br>    ��對(duì)不同密實(shí)度的地層分別進(jìn)行不同高噴參數(shù)組合的噴射試驗(yàn),探求其相應(yīng)層位的旋噴樁形態(tài),通過(guò)開挖觀測(cè)其有效樁徑、膠結(jié)情況及結(jié)石強(qiáng)度,尋求不同地層中孔、排距的最佳參數(shù)組合,為旋噴生產(chǎn)提供參數(shù)及工藝措施。
    3.2 單樁試驗(yàn)布置及實(shí)施
    ��兩管法布設(shè)在高噴軸線下游側(cè) 5~9m范圍內(nèi),呈梅花狀三排布置,孔排距均為2.0m。根據(jù)地層標(biāo)貫度N63.5值的差異,分6組做不同提速和漿液配比的試驗(yàn)。
    3.3��單樁試驗(yàn)開挖及數(shù)值分析
    �—《�管法噴射在正常情況下可得出以下結(jié)論,開挖出的樁徑比較均勻完整。規(guī)律性較強(qiáng)。
    ��(1)在提速相同,N值差異大的情況下,保持噴射參數(shù)P與流量Q不變,慢速(10~15cm/min)提升最小半徑Dmin>1.6m;中速(20~25cm/min)提升Dmin>1.4m;快速(30cm/min)提升Dmin>1.35m。說(shuō)明在噴射能量達(dá)到一定值時(shí).提升速度及N值與最小樁徑成反比。
    (2)N值相同,提升速度從中速到快速,最小樁徑分別為1.4m與1.35m,進(jìn)一步證實(shí)噴射能量達(dá)到定程度后,提升速度對(duì)最小樁徑的影響呈緩慢遞減的趨勢(shì)。
    (3)N值在中等范圍內(nèi)不同提速下的最小樁徑:中速提升Dmin>1.43m、快速提升Dmin>1.4m。
    ��(4)通過(guò)剖切旋噴樁內(nèi)部直觀檢查:二管法在能量達(dá)到定程度后。成樁直徑較大,對(duì)噴射有效范圍內(nèi)地層的攪拌及半置換作用比較明顯,密實(shí)性好。
    �⌒氯�管法單樁開挖后得出最大直徑1.80m,最小1.00m,一般1.40m左右;顯著特點(diǎn)是大小不均,呈層狀有規(guī)律地同時(shí)擴(kuò)大或縮小,分析其原因有以下兩點(diǎn):單樁試驗(yàn)區(qū)緊靠路邊。在填筑過(guò)程中大型汽車往來(lái)碾壓,使得本區(qū)地層密實(shí)程度較高;回填風(fēng)化砂分層碾壓,層面處與層下密實(shí)度差別較大,樁徑變化明顯。不同類型風(fēng)化砂樁徑也有很大變化,在含粘土量多的風(fēng)化砂中樁徑較小,反之則大。單樁開挖共挖深5.0m,揭露出7層風(fēng)化砂填筑層,為了摸清每層風(fēng)化砂的密實(shí)度,根據(jù)其深度逐層進(jìn)行了標(biāo)貫試驗(yàn),以便對(duì)應(yīng)樁徑分析各種變化規(guī)律。通過(guò)對(duì)新三管法單樁數(shù)值分析初步得出以下結(jié)論:
    ��(1)回填細(xì)顆粒含粘土類風(fēng)化砂標(biāo)貫度13~20之間,當(dāng)N=15,噴射有效直徑1.3m,需要噴射比能約40MJ/m;密實(shí)度每增減一擊,相應(yīng)需要增減約10MJ/m的比能才能保證樁徑1.3m左右。
    (2)回填粗粒風(fēng)化砂標(biāo)貫度在15~26之間,當(dāng)N=15,噴射有效直徑1.3m,噴射比能不低于55MJ/m;
    ��(3)強(qiáng)風(fēng)化巖上部標(biāo)貫度70~120,與粗粒風(fēng)化砂層相比,要達(dá)到同樣的噴射效果,噴射比能要增加3~4倍。
    4 高噴墻生產(chǎn)性試驗(yàn)
    4.1 高噴墻主要性能設(shè)計(jì)指標(biāo)
    �「邍妷χ饕�性能指標(biāo)應(yīng)與二期圍堰塑性混凝土防滲墻的性能指標(biāo)相匹配,具體要求如下:
    �】箟簭�(qiáng)度:R28=4~5MPa
    ��抗折強(qiáng)度:T28>1.5MPa
    滲透系數(shù):K20=i×10-5~10-6cm/s
    �〕跏记芯�模量:EO=500~700MPa
    �� 滲透比降:J>80
    4.2�≡囼�(yàn)參數(shù)的確定
    �—�根據(jù)單樁試驗(yàn)結(jié)果及生產(chǎn)性試驗(yàn)高噴墻設(shè)計(jì)性能指標(biāo),確定高噴參數(shù)見表1,表2。
    表1三管法高噴參數(shù)
    --------------------------------------------------------------------------------
    噴射參數(shù)
    回填及
    含塊球體強(qiáng)
    弱風(fēng)化層
    覆蓋層
    風(fēng)化層
    --------------------------------------------------------------------------------
    漿壓/MPa
    40
    漿量/L·min-1
    80~100
    水壓/MPa
    40
    水量/L·min-1
    75
    氣壓/MPa
    1.0
    氣量/m3·min-1
    1.5
    孔距
    轉(zhuǎn)速/r/min
    10
    8
    10
    0.8m
    提速/cm·min-1
    10~12
    8~10
    10~12
    孔距
    轉(zhuǎn)速/r·min-1
    10
    8
    10
    1.0m
    提速cm·min-1
    10~12
    8~10
    10~12
    孔距
    轉(zhuǎn)速r·min-1
    8
   

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