高压旋喷和摆喷在临沂市三河口隧道工程中的应用

高压喷射截渗在临沂市三河口隧道工程中的应用山东临沂水利工程总公司摘要：临沂三河口隧道工程为山东省第一条穿越内河隧道，穿越祊河，是典型的水下隧道，施工期间采用两期围堰的形式导流，在围堰以高压喷射灌浆技术形成截渗墙减少基坑内的渗漏水，从而降低排水量，保证工程的正常施工。关键词：旋喷；摆喷；截渗墙1引言临沂市三河口隧道为水下隧道，区域内的地层主要为第四系河流相冲洪积粘性土、砂土等覆盖层[1]，整条隧道采用明挖法施工，主要采用围堰挡水，为了保证施工围堰能满足满足防水、防渗的功能要求，通过高压喷射旋喷和摆喷形成截渗墙，达到围堰内施工要求。2高压旋喷与摆喷的优缺点及三河口隧道工程的截渗方案选择2.1高压旋喷的优缺点优点：成墙厚度较厚，承受围堰外水的侧压力的能力高，对围堰的稳定性起较大的加强作用；抗渗透能力强。缺点：水泥的用量大，成本高；拆除时难度高，拆除量大；施工工艺复杂，设备占用场地，操作不方便。2.2高压摆喷的优缺点优点：水泥的用量少，是采用高压旋喷灌浆成墙水泥用量的1/5，成本低；成墙厚度小，最后达0.3m，拆除量小；施工工艺简单，操作方便，设备占用场地小，施工工艺也较成熟。缺点：成墙厚度小，对围堰的稳定性加强作用小；抗渗透能力小[2]。2.3三河口隧道工程的截渗方案选择因高压旋喷的防渗效果稍优于高压摆喷，防渗墙的厚度也比高压摆喷大，对防渗和强度要求较高的防渗墙应首先考虑采用高压旋喷工艺[3]。因此主河道内采用旋喷。由于旋喷与摆喷相结合既能满足防渗和强度要求，工程造价较略低于单独旋喷，所以主河道以外采用旋喷与摆喷结合。3施工工艺3.1孔位布设3.1.1旋喷与摆喷结合施工布孔：6 在隧道开挖边线两侧，布设一排高喷孔，采用旋喷与摆喷相结合形成截渗墙，孔间距为1.2m，入岩0.5m。高喷采用两管法施工。高喷灌浆分两序进行。先施工Ⅰ序孔，后施工Ⅱ序孔。Ⅰ序孔为旋喷、Ⅱ序孔为摆喷，施工程序为钻孔、下置喷射管、喷射提升、成桩成板，形成一道连续截渗墙。示意如图：图1.1旋喷与摆喷结合的2.4m旋喷摆喷摆喷夹角300与轴线夹角1503.1.2旋喷施工布孔：在隧道边墙（桩号1+190、0+540）两侧，布设一排旋喷孔与素砼板墙相结合形成截渗墙，孔间距为0.8m，最小搭接长度0.15m，入岩0.5m。高喷采用两管法施工。高喷灌浆分两序进行。先施工Ⅰ序孔，后施工Ⅱ序孔。施工程序为钻孔、下置喷射管、喷射提升、成桩成板，形成一道连续墙。示意如图：0.8mⅠ序孔Ⅱ序孔Ⅰ序孔Ⅱ序孔素砼板墙4施工方法4.1浆液（1）高喷灌浆所采用的水泥品种和标号，根据工程目的和需要确定。采用普通硅酸盐水泥，其标号32.5级。（2）高喷灌浆所用水泥符合有关质量标准，施工过程中抽样检查。不使用受潮结块的水泥。（3）高喷灌浆用水采用沂河河水。（4）高喷灌浆浆液使用水泥浆。6 4.2机具和设备4.2.1高喷灌浆机具造孔采用XY-2型地质钻机，高压喷射灌浆采用GP-5高喷台车，辅以高压灌浆泵、空压机、水泥浆搅拌机等。A、高喷灌浆所用的喷射管、喷头和送液器(亦称高压水龙头)，密封可靠、装卸简便。喷射管体连接顺直。喷头定向准确。B、高压喷嘴的出口直径与设计压力和流量值相适应。采用耐磨材料按图所示结构制造。4.2.2高喷灌浆设备A、搅拌机的性能和搅拌能力与所用浆液类型和需浆量相适应，且能保证浆液拌制均匀。B、储浆桶能满足连续供给高喷灌浆浆液的需要。C、灌浆泵和高压水泵的性能与所灌介质的类型、浓度和供浆量、供水量相适应，其额定压力不小于设计规定压力的1.2倍。D、在各类泵或输送管路上安装压力表以检测压力。使用压力在压力表最大标值1/3～3/4之间。压力表定期进行检定，不合格的严禁使用。E、空气压缩机的供风量和额定压力不小于设计规定值；供风管路上设有测量风量的仪表。F、高喷台车的旋转、提升速度和摆动角度能满足设计要求，并与孔深相适应，采用无级调速高喷台车和高塔架台车。5主要施工技术参数高喷施工参数项目双管法孔深入岩0.5m旋摆喷结合孔间距1.2m旋喷孔间距0.8m钻孔斜度≤0.5%气压力≥0.7Mpa流量0.6-1.2m3/min浆水灰比1.3:1压力≥35Mpa流量70-100L/min6 密度1.39-1.42g/cm3提升速度8～10cm/min旋喷转速6.4-13r/min摆喷摆速6.4-13次/min摆角30°入岩返浆时间2minⅠ序孔完成，做相邻Ⅱ序孔的时间间隔≥24h6具体操作流程钻机就位钻孔下喷射管制浆试喷旋喷（定向摆动）喷射、提升成桩（板墙）冲洗充填制浆浆（1）定孔在平面上按设计孔位进行放线定位，按Ⅰ序孔、Ⅱ序孔进行编号。先施工Ⅰ序孔。（2）造孔将钻机移至放好的孔位上，使钻头中心对准孔位中心，调平钻机。泥浆护壁钻孔。钻进过程中必须随时注意观察钻机的工作情况，以便发现问题及时纠正，直至钻至入岩0.5m。（3）下喷射管将高喷台车移至孔位、对准孔位中心，先进行地面试喷。为防止气喷嘴堵塞，下管前可用胶布包扎，可用1Mpa水压下管，下到设计深度后，用水平尺检查垂直度。（4）制浆制浆站严格按照监理人批准的水灰比1.3：1配制并拌制水泥浆。每罐测量一次浆液比重，并详细记录。在灌浆过程中连续搅拌，浆液过筛后使用。6 A、制浆材料称量可采用重量或体积称量法，其误差不大于5％。B、水泥浆的搅拌时间，使用高速搅拌机不少于30s；普通搅拌机不少于90s。自制备至用完的时间少于4ｈ。C、浆液在过筛后使用,并定时检测其密度。D、浆液温度控制在5～40℃之间。制浆站配料计算表水灰比浆液比重（kg/L）桶内水深（cm）水泥（袋）水泥浆量（L）备注1.3:11.40842.210852.2袋装水泥每袋50kg，制浆桶直径（Φ=1.4m）。1cm桶深的水重。G=3.14×0.7×0.7×0.01×1000=15.386kgr浆=r灰×（1+n）/（1+n×r灰）E、喷射提升喷管下至设计深度后，开始送入符合要求的气、浆，待孔内浆液冒出孔口后，随即按旋（摆）喷的工艺要求提升注浆管，由下而上注浆。在灌浆过程中要特别注意孔口冒浆情况，如孔口出现漏浆现象，说明地层中空隙大或有集中漏水现象，及时采取措施，如充砂或掺外加剂等措施，以确保桩的连续性。F、回灌待喷射管提出地面后，在原孔位利用水泥浆进行回灌，直至孔内浆液面不下降为止，以确保施工质量。G、冲洗喷射结束后，及时将各管路冲洗干净，以防堵塞。7施工质量控制方法（1）在施工前，做好技术交底，明确技术措施。（2）施工前根据现场环境和地下埋设物的位置等情况，复核高压喷射注浆的设计孔位。精确测量放样，孔位误差小于50毫米，钻孔深度入岩0.5米，成孔偏斜率小于0.5%。（3）钻孔至岩面内0.5m后提钻，报请监理工程师核实孔深。（4）对浆液配比严格控制，做到挂牌施工，每盘检测一次浆液比重。（5）认真做好各桩的施工记录和工程意外情况。（6）认真组织开展施工班组的质量自检、互检、交接班检查，严格奖惩制度。6 （7）实行岗位责任制，贯彻全面质量管理。（8）特殊情况处理a塌孔：在钻孔时，出现塌孔或不返水，查明原因，详细记录层深。处理方法用粘土充填固壁，以顺利成孔和保证孔壁稳定。b喷浆中断：在喷浆过程中，供浆必须连续，一旦中断，将喷浆管下沉到停浆点以下进行复喷，保证桩体的完整性。c冒浆：在喷射注浆过程中，观察冒浆的情况，以及时了解土层情况，喷射注浆的大致效果和喷射参数是否合理。二重喷射注浆，冒浆量小于注浆量20%为正常现象；超过20%或完全不冒浆时，查明原因并采取相应的措施。若系地层中有较大空隙引起的不冒浆，可增大注浆量；如冒浆过大，可减少注浆量或加快提升和回旋速度。对冒浆妥善处理：对施工时从孔冒出的浆液引流流入沉淀池中。d凹浆处理：及时进行回灌处理。8结束语临沂三河口隧道工程采用高喷灌浆技术方案形成截渗墙，方案技术先进可靠、经济合理。通过高喷截渗墙的构筑，减少了基坑内的渗漏水，取得了非常理想的效果，保证了工程的顺利进行，也为其他类似工程提供了成功的经验。参考文献[1]上海林同炎李国豪土建工程咨询有限公司.临沂市三河口隧道工程.[R]2012[2]郑全明.砂土地层中高压旋喷和摆喷防渗效果检验分析[J].地下空间与工程学报,2008,4(4):653-656[3]王其升.高压摆喷灌浆技术在围堰防渗中的应用[J].岩石力学与工程学报2004,23(2):5248-52526