高壓噴射灌漿和深層攪拌法在地下防滲墻質(zhì)量檢測中的應(yīng)用

高壓噴射灌漿和深層攪拌法在地下防滲墻質(zhì)量檢測中的應(yīng)用

施工技術(shù)條件由于應(yīng)用廣泛，施工速度快，成本低，效果好，高壓噴射均勻，深層攪拌法廣泛應(yīng)用于水庫保護(hù)、土石水庫和水門等節(jié)水工程中。但對具體工程而言,最終選用的防滲墻建造技術(shù)和工藝參數(shù)應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)等現(xiàn)場條件通過試驗(yàn)綜合論證確定。在建造防滲墻和軟弱地基處理中,高壓噴射灌漿和深層攪拌法技術(shù)在施工工藝和質(zhì)量檢測等方面都有其特點(diǎn)。本文結(jié)合金雞攔河閘重建工程試驗(yàn)段地下防滲墻的質(zhì)量檢測情況,分析探討這兩種施工方法建造防滲墻的質(zhì)量檢測。1高壓噴射灌漿法高壓噴射灌漿與深層攪拌法一般均以水泥等為固化劑對地基、堤壩土體等進(jìn)行加固改良,是提高土體密實(shí)性、穩(wěn)定性、強(qiáng)度和抗?jié)B性的土體加固處理技術(shù)。由于兩者采用不同的加料拌和手段,因此具有不同的工藝特點(diǎn)和適用性。高壓噴射法利用工程鉆機(jī)鉆孔至設(shè)計(jì)處理的深度后,用高壓泥漿泵通過安裝在鉆桿桿端置于孔底的特殊噴嘴,向周圍土體高壓噴射水泥漿液等固化劑,同時(shí)鉆桿以一定的速度邊轉(zhuǎn)動(dòng)邊提升。高壓噴射流使一定范圍內(nèi)土體結(jié)構(gòu)破壞,并強(qiáng)制與水泥等固化漿液混合。凝固后便在土體中形成具有一定性能和形狀的固結(jié)體,固結(jié)體交接相連形成完整的截水防滲墻。按噴射介質(zhì)及其管路多少,高壓噴射灌漿可分為單管法、二管法和三管法等。根據(jù)噴射工藝方式和固結(jié)體形狀不同,有旋噴、定噴和擺噴。防滲墻的結(jié)構(gòu)形式可由旋噴、定噴、擺噴中的一種或幾種工藝方式組合形成。深層攪拌法是利用水泥作為固化劑主劑,通過特制的深層攪拌機(jī)械,在地基深部將土體和固化劑強(qiáng)制拌和,拌和后土體固化形成的圓柱形樁體交割相連,形成完整的截水防滲墻。2防滲墻檢測方法。在墻高壓噴射灌漿和深層攪拌法防滲墻成墻質(zhì)量檢測的主要內(nèi)容包括墻體的連續(xù)性、完整性、均勻性、強(qiáng)度、滲透性、允許滲透比降、成墻深度和厚度等。防滲墻檢測的主要方法有開挖檢查、鉆孔取芯、圍井試驗(yàn)和無損檢測。其中前三種是目前較為常用的檢測方法,無損檢測法目前更多作為輔助檢測手段,但它是未來發(fā)展的方向,當(dāng)前主要得到應(yīng)用的有高密度電法、地質(zhì)雷達(dá)法和瑞利面波法等。3金雞冠河工程試驗(yàn)段地下防滲透墻質(zhì)量檢測3.1現(xiàn)場生產(chǎn)性試驗(yàn)金雞攔河閘是晉江中下游重要的大型水利樞紐工程,其重建工程工程區(qū)主要地層土質(zhì)為粉質(zhì)粘土、細(xì)中砂、含礫細(xì)砂、淤泥混砂、含礫粗砂層。為探求在該地層中建造地下防滲墻的方法和工藝參數(shù),綜合各種因素,在該工程設(shè)計(jì)中選擇了高壓噴射灌漿和深層攪拌法兩種成墻技術(shù)進(jìn)行現(xiàn)場生產(chǎn)性試驗(yàn),通過檢測防滲墻性能,最終選擇確定合適的防滲墻建造技術(shù)和參數(shù)。在進(jìn)行現(xiàn)場生產(chǎn)性試驗(yàn)中,高壓噴射灌漿防滲墻采用三管法高壓擺噴防滲墻成墻技術(shù);深層攪拌法防滲墻采用復(fù)攪復(fù)噴工藝,水泥摻量為被加固體質(zhì)量的14%～20%,其中水泥摻量為14%、17%和20%,對應(yīng)的有“四攪二噴”,水泥摻量為17%對應(yīng)的有“二攪二噴”。成墻時(shí),根據(jù)地層土質(zhì)的不同,兩種成墻技術(shù)設(shè)計(jì)了不同的提升速度。防滲墻墻體設(shè)計(jì)無側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于1.5MPa,滲透系數(shù)K≤1×10-6cm/s,至含礫粗砂層試驗(yàn)段成墻深度15.6m。3.2質(zhì)量試驗(yàn)結(jié)果表明在本工程中,綜合選擇了開挖檢查、鉆孔取芯和圍井試驗(yàn)開展防滲墻成墻質(zhì)量檢查。(1)墻體形狀的規(guī)則性開挖檢查多為淺層開挖,本工程開挖深度為2m左右。經(jīng)檢查,三管法高壓擺噴防滲墻墻體連續(xù)、完整,未出現(xiàn)噴射盲區(qū)和大的夾泥等局部缺陷,不同序孔的成型體間相互交叉融合搭接良好,墻體最小厚度能滿足設(shè)計(jì)要求。但隨著地層土質(zhì)變化等,墻體外形規(guī)則性相對較差,墻面存在局部隆起現(xiàn)象,局部隆起擴(kuò)大處強(qiáng)度明顯偏低。深層攪拌法防滲墻外形尺寸規(guī)則,墻體連續(xù)完整,樁徑均勻,樁間搭接良好,樁徑、搭接處最小厚度滿足設(shè)計(jì)要求,樁體無錯(cuò)位、開叉現(xiàn)象,垂直度滿足設(shè)計(jì)要求。(2)孔位芯體滲透系數(shù)隨水泥摻量的變化鉆孔取芯可檢查防滲墻深處的成墻質(zhì)量,本工程于三管法高壓擺噴防滲墻不同序孔搭接處和深層攪拌法防滲墻樁體處鉆孔取芯。從芯樣外觀質(zhì)量和室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果看,三管法高壓擺噴防滲墻同工藝、同地層、不同孔位的墻體芯樣質(zhì)量差異較大,有的孔位部分芯樣破碎、強(qiáng)度低、滲透性大,鉆孔取芯室內(nèi)試驗(yàn)抗壓強(qiáng)度為1.7MPa～12.8MPa,滲透系數(shù)為1.82×10-5cm/s～8.0×10-8cm/s,部分芯樣滲透系數(shù)偏大。深層攪拌法防滲墻樁體總體芯樣強(qiáng)度隨水泥摻量的增加而增大,滲透系數(shù)隨水泥摻量的增加而減少。二攪二噴樁體芯樣明顯存在裹砂夾泥現(xiàn)象,較四攪二噴樁體芯樣攪拌均勻性差。鉆孔取芯室內(nèi)試驗(yàn)抗壓強(qiáng)度為2.1MPa～26.5MPa,滲透系數(shù)為8.9×10-7cm/s～1.2×10-8cm/s。鉆孔取芯存在的主要問題是兩種防滲墻在設(shè)計(jì)、施工的有效深度15.6m范圍內(nèi),自5.1m～8.9m不等,下部未取到芯樣。(3)滲透系數(shù)隨降深的變化圍井試驗(yàn)?zāi)茌^全面地檢查防滲墻的完整性和防滲性。本工程中,深層攪拌法防滲墻未制作圍井,三管法高壓擺噴防滲墻制作了一個(gè)圍井。通過抽水、注水圍井試驗(yàn),檢測結(jié)果表明,三管法高壓擺噴防滲墻滲透系數(shù)隨降深增大而有較明顯增大的趨勢。抽水試驗(yàn)降深較小的滲透系數(shù)為5.78×10-6cm/s,降深較大的滲透系數(shù)為8.93×10-6cm/s,平均滲透系數(shù)為7.36×10-6cm/s。注水試驗(yàn)滲透系數(shù)為8.44×10-6cm/s。檢測結(jié)果表明,三管法高壓擺噴防滲墻圍井試驗(yàn)滲透系數(shù)較設(shè)計(jì)指標(biāo)偏大。3.3墻體樁體沉積相綜合開挖檢查、鉆孔取芯和圍井試驗(yàn)的檢測結(jié)果,三管法高壓擺噴防滲墻和深層攪拌樁防滲墻上部2m范圍內(nèi)成墻質(zhì)量較好,鉆孔取芯芯樣室內(nèi)試驗(yàn)強(qiáng)度和滲透系數(shù)總體基本能滿足設(shè)計(jì)要求。三管法高壓擺噴防滲墻鉆孔取芯芯樣室內(nèi)滲透系數(shù)部分偏大,考慮主要為墻體變位取芯時(shí)未取到墻體核心區(qū)域或局部施工質(zhì)量缺陷所致,通過適當(dāng)?shù)墓に囌{(diào)整和減少施工質(zhì)量波動(dòng)可以得到解決。存在的主要問題是兩種防滲墻下部未能取到芯樣。檢測鉆孔測斜結(jié)果表明,檢測鉆孔偏移不大,鉆孔垂直度基本滿足要求。下部未能取到芯樣可能存在兩種情況:一種是不能成樁成墻,另一種是樁體產(chǎn)生較大的偏移變位,取芯時(shí)偏出樁體。由于在較小的范圍內(nèi)芯樣體現(xiàn)出的成樁成墻深度長短差異較大,說明在該地層下不能成樁成墻的可能性不大,最大的可能應(yīng)該是樁體出現(xiàn)較大偏移變位。由于三管法高壓擺噴防滲墻為鋸齒形交叉搭接成墻,墻體可能的一些偏移變位對防滲墻成墻的完整性、連續(xù)性影響較小,且從圍井試驗(yàn)看,盡管防滲墻滲透系數(shù)較設(shè)計(jì)偏大,但與地基土的滲透系數(shù)相比,已變得很小,說明三管法高壓擺噴防滲墻完整性、連續(xù)性較好,防滲效果較好,可以形成完整封閉的防滲墻。深層攪拌法防滲墻由于成墻工藝特點(diǎn),成墻樁體的偏移變位極易造成樁體的錯(cuò)位開叉,不能形成連續(xù)、完整、封閉的防滲墻。在本工程中,深層攪拌樁由于沒有事先設(shè)置圍井,無法通過圍井試驗(yàn)得到進(jìn)一步的判斷核實(shí),但從鉆孔取芯結(jié)果看,未取到芯樣的深度較淺,有的僅為5m左右。為進(jìn)一步核實(shí)檢測結(jié)果,建設(shè)方最終決定進(jìn)行較大深度的開挖檢查,結(jié)果驗(yàn)證了先前的判斷,深層攪拌法防滲墻上部約4m范圍內(nèi)墻體樁體規(guī)則、垂直,墻體完整、連續(xù);墻體深度4m以下,大多樁體出現(xiàn)嚴(yán)重的偏移變位,錯(cuò)位開叉,墻體出現(xiàn)較大的通縫孔洞,未能形成完整、連續(xù)、封閉的防滲墻。根據(jù)生產(chǎn)性試驗(yàn)和檢測結(jié)果,最終金雞攔河閘重建工程地下防滲墻施工選用三管法高壓擺噴防滲墻成墻技術(shù)。此后就該成墻工藝進(jìn)行了進(jìn)一步的生產(chǎn)性試驗(yàn),選定了合適的防滲墻成墻工藝參數(shù)和設(shè)計(jì)指標(biāo)。4施工質(zhì)量評價(jià)針對防滲墻的特點(diǎn)和建造、檢測中的問題,為進(jìn)一步保證防滲墻的建造質(zhì)量,現(xiàn)就防滲墻的質(zhì)量控制與檢測提出以下幾點(diǎn)看法:(1)就某一具體工程采用何種防滲墻建造技術(shù)和具體的技術(shù)參數(shù),在有條件時(shí)應(yīng)進(jìn)行必要的生產(chǎn)性試驗(yàn)和質(zhì)量檢測等進(jìn)行綜合論證。(2)防滲墻建造質(zhì)量多直接影響工程安危,作為工程的隱蔽項(xiàng)目,其質(zhì)量檢測宜采用多種檢測方法進(jìn)行綜合評價(jià)。(3)深層攪拌法防滲墻施工速度快、造價(jià)低,近些年得到了廣泛的應(yīng)用,但深層攪拌法防滲墻對攪拌樁樁體的垂直度要求較高,垂直向的偏移變位常造成下部樁體的錯(cuò)位