湘江生态经济带沿江防洪道路工程（长沙段）基础高喷防渗墙施工技术

　　摘要：长株潭沿江防洪景观道路工程，长沙段南托垸堤基基础主要为粉细砂、砂卵石层，属较强透水层。使用改制BZK—B型钻喷一体化喷灌机，大水量、大浆量、双泵四喷咀不分序连续钻喷一体化，高压定喷施工，构筑堤防基础防渗板墙。经钻孔取心，注水试验及开挖检查结果表明，高喷板墙厚度，墙体抗压强度及渗透系数等均满足设计要求。
　　关键词：双向轴四喷咀；不分序；钻喷一体化；高压喷射灌浆
　　1工程概况
　　长株潭沿江防洪景观道路工程为湖南省长株潭城市群体区域的重要组成部分，工程起于长沙市猴子石大桥东岸沿湘江右岸向上游经昭山风景区、湘潭市、株洲市、株江县，止于空灵岸。全长约72.4km，其中长沙段长21.73km，昭山段长6.25km，湘潭市长11.35km，株洲段长33.07km。
　　本工程为世界银行代款项目，是防洪、交通、生态旅游一体的综合效益工程。其主要内容为新修防洪大堤7.5km，加高培厚大堤44.3km，堤身防渗处理11.16km，堤基防渗处理9.34km及修建72.40km的景观道路等。
　　长沙段沿江防洪道路工程分南托垸和解放垸二个标段，总投资59800万元。其中南托垸标已于2006年11月1日正式开工，合同要求2008年3月31日完工。
　　长沙南托垸段堤基基础钻喷一体化高喷施工，于2007年4月7日开工至2007年5月10日完工，历时33d，完成高喷钻孔3619.2m，高喷灌浆2414.1m。
　　2基础地质状况
　　长株潭城市群处于湘江干流下游，城区均建于湘江两岸狭长的河流冲积堆积形成的阶地上两侧均为丘陵地貌，总体呈两侧高、中间低的河谷盆地地形。项目区内主要为Ⅰ、Ⅱ阶地，地平坦开阔，地面标高一般在30～50m之间，由南向北稍有倾斜。其中沿堤一线为湘江Ⅰ级阶地,宽度50～600m，高程一般为30～39m,后缘岗地主要为湘江Ⅱ级侵蚀堆积阶地，高程一般为35～50m。
　　南托垸一般座落在湘江Ⅰ级阶地前线，堤基土上部一般由（Q3al）灰黄、黄褐色似网纹状粉质粘土和灰褐色、黄褐色壤土、粉质粘土构成，其下部为粉细砂、砂卵石层，下伏基岩为白垩系、第三系紫红色中厚层泥岩，粉砂质泥岩夹砂岩全至强风化岩层。灰黄、黄褐色似网纹状粉质粘土厚0.5～5.5m，灰褐、黄褐色壤土、粉质粘土厚3～8m，粉细砂厚0.5～1.5m，砂卵石层厚6～8m。
　　3堤基防渗设计
　　设计采用三管高压摆喷防渗墙，高喷灌浆孔距2m，防渗墙顶部要求伸入堤身内0.5m以上，底部深入基岩内不小于0.5m。墙体渗透参数K<1.0x10-5cm/s。墙体抗压强度R28=4～10MPa，造孔垂直度要确保板墙搭接度好,平面布置如图1。
　　
　　图1高压摆喷灌浆平面布置图
　　4高压定喷灌浆施工
　　根据本地区地质条件及防渗设计高喷孔距较大特点，经过试验，采用了双向轴对称四喷咀、双泵定喷施工新工艺。该可增加喷射长度，确保良好牢固搭接。并在确保质量同时，也提高了效率，加快了施工进度。
　　4.1施工技术参数
　　施工中采用合理、可靠的施工技术参数，见表1，经围井墙体开挖检查，并经业主和监理单位认可，高喷板墙胶结密实，强度、墙体搭接等均能满足设计技术要求。
　　表1双向定喷板墙施工技术参数表
　
　　4.2造孔
　　高压喷射灌浆，通常是利用地质钻机造孔，达到预定深度后，将高压喷射注浆管下入孔底开始喷射灌浆。本次高喷防渗墙施工，使用改制的BZK-B型喷灌机回转造孔喷灌，钻灌一体化施工。回转头加喷射管重5t，三管双向轴对称双喷咀，用两台高压泵喷射，水量、浆量较一般的喷灌机大一倍左右，加大了高压喷射流对地层土体的冲切掺搅、升扬置换、位移袱裹、充填挤压和渗透凝结等作用和能力，这对加大高喷板墙厚度、墙体强度和防渗性能是有利的，同时也提高了板墙连接的可靠性。
　　4.3定喷施工
　　当造孔深度达到要求后，开始送气、送浆，高压水泵压力升到规定值，静喷一定时间（一般为3min左右），待浆液返出孔口，测定返浆比重，同时检查水压、气压和浆量等技术参数，均达到设计值时，方能提钻喷灌。
　　BZK—B型喷灌机，是三管双向喷咀，大水量、大浆量喷灌，喷射有效长度大，板墙搭接可靠性好，因此，较一般高压喷灌机造孔孔距大一倍，而且不分序连续施工。板墙搭接形式见图2。
　　
　　图2板墙搭接示意图
　　4.4静压注浆
　　喷灌结束后，利用余浆进行回填静压注浆，直至孔口浆液不再下降为止，确保板墙与墙体的连接。
　　4.5浆液回收
　　高喷灌浆中回浆较多，充分利用回浆是节约水泥，降低工程造价的措施之一，在距喷浆孔口附近挖一个收浆池，把孔口返出的浆液经排砂沉淀池后，引入收浆池内，再用立式电动泥浆泵把回浆输到制浆站，重复制浆利用。
　　5施工质量控制
　　5.1喷射角度和孔斜的控制
　　除板墙轴线、孔位、喷射方向作通常控制外，BZK—B型喷灌机有一套步履式自动行走机构，施工移位，喷射角度和孔斜控制较一般喷灌机简易省力。喷灌机到达孔位后，覆板一侧压住板墙轴线，再用微调装置调正喷射管垂直度即可。
　　5.2孔深控制
　　根据先导孔及地质资料为依据，观察孔口返水颜色，钻孔操作，最终由监理人员现场鉴定，确保入岩深度大于0.5m。
　　5.3浆液比重控制
　　安排专人每30分钟测量一次，质检和监理经常检查，如发现不符合要求，立即停止提升喷浆，待制浆达到要求后，再行复喷。
　　5.4孔口不返浆处理
　　喷灌时，孔口返浆是确保板墙质量的重要措施之一。因地层漏浆过大出现不返浆时，应立即停止提升喷浆，采取下列措施处理。
　　（1）静喷，不提升喷管，待孔口返浆后再进行复喷。
　　（2）降低水压，增大进浆浓度和浆量。
　　（3）对于漏浆特别严重的孔段，向孔内回填砂土或其他颗粒材料。
　　5.5中断喷浆处理
　　在喷射灌浆中，突然停电，高压泵压力不够，供浆量不足等原因，会造成喷浆中断，当恢复喷浆时，必须复喷0.5m长度，以保证板墙的连续性。
　　6防渗效果分析
　　6.1围井注水试验
　　围井布置利用板墙线上两个钻孔，在轴线下游侧，加布三个高喷孔，形成一个五边形围井，边长为2.0m，孔深为17.3m。在围井中心钻一个注水试验孔。按高喷规范K=2QT/L（H+h。）（H-h。）公式计算，渗透系数K=1.6×10-7cm/s。
　　6.2围井开挖检查
　　围井全断面开挖，挖掘深度为5.0m，可清楚地观察到板墙厚度大于0.2m，喷射有效长度大于2.0m，板墙凝结致密，强度较高，搭接良好，防渗性能好，整个板墙无渗水。
　　6.3取样试验
　　经钻孔取岩芯和围井取样分别进行抗压强度试验，粉砂土层R28=4.5Mpa，砂砾石层R28=5.5Mpa，均达到设计要求。
　　7结语
　　1)长株潭沿江防洪景观道路工程，长沙段南托垸堤基基础防渗，采用高喷灌浆方法构筑防渗板墙是合理的，施工技术参数选择恰当，防渗效果好。渗透系数、墙体厚度和抗压强度均满足设计要求，确保大堤安全渡汛。
　　2)从钻孔注水试验及围井开挖检查结果，采用双向轴对称双喷咀、双泵定喷、钻喷一体化新工艺施工是成功的。双向四喷咀、大水量、大浆量喷射，加大了喷射有限长度和板墙厚度。提高提升速度，不分序连续施工，加快了施工进度。
　　3)喷灌地层在岩性和颗粒级配上常常是不均一的，喷灌时可根据不同地层，采取适当改变施工技术参数，以保证防渗板墙均匀、密实、坚固并良好搭接。       学术论文网