高喷灌浆在船坞围堰碎石基床防渗施工中的应用

纪晓东，张晓红，晋小宁

（中国水利水电第一工程局有限公司 ，吉林 长春 130062）

1 概述

一船坞一期围堰工程采用土石围堰和沉箱围堰作为挡水结构，其中沉箱围堰持力层通过炸礁和开挖已达到设计要求的强风化或中风化。基岩和沉箱底部之间基床部位，在一定范围内回填3～5cm的碎石垫层，碎石基床两侧为块石，最外侧为抛填黏土和淤泥。

高喷灌浆主要是处理沉箱下部碎石基床的渗水通道，与土石围堰形成一道良好的防渗墙体，为船坞基坑的顺利开挖创造必要的条件。高喷施工具备的前提条件：

沉箱沉降基本稳定；沉箱灌浆预埋管垂直，管口已做保护；导流明渠已按要求开挖到位，围堰内外水头差相差较小。

2 主要设计指标

（1）孔距 0.8m，排距 0.7m,共 3排灌浆孔，最外侧的一排孔为备用孔；（2）钻孔入强风化3.0m，入中风化0.5～1.0m；（3）渗透系数 k≤i×10-5cm/s；抗压强度 R28＞2.0MPa。

3 高喷灌浆施工

根据施工前模拟沉箱下部碎基床所做的高喷灌浆试验，以及考虑到碎石基床在上部荷载的作用下已被压实，且碎石层部分空隙已被回淤的海沙所充填，同时，也为避免浆液扩散半径过大，施工采用单管高压旋喷灌浆工艺。试验确定的施工参数为浆压力，30～35MPa；流量，75～80L/min；提速，10cm/min；转速，10r/min；水泥浆比重，1.50～1.60g/m3。

3.1 单元的划分

沉箱围堰高喷灌浆以每块沉箱为一个单元，共分26个单元工程。

3.2 工艺流程

高喷灌浆工艺流程见图1。

图1 高喷灌浆工艺流程图

3.3 施工程序

沉箱围堰每个单元分两排施工，先施工背水面高喷孔，后施工迎水面高喷孔；每排孔均分三序施工，先施工Ⅰ序孔，再施工Ⅱ序孔，最后施工Ⅲ序孔；每个单元的Ⅰ序孔作为先导孔施工，以掌握沉箱围堰碎石基床的厚度和见岩面底高程，为高喷灌浆施工提供依据，保证成孔和喷浆的质量控制。沉箱围堰高喷灌浆孔位布置见图2。

图2 沉箱围堰高喷灌浆孔位布置图

3.4 成孔

采用柴油地质回转钻机黏土泥浆循环护壁钻孔。成孔方法有以下几种：

（1）当钻孔进入碎石层遇到孔口不返泥浆时，即采用冲击跟管钻进，直到套管下至碎石层底部孔口返出泥浆为止，然后起拔套管成孔，成孔后尽快下入高喷管。此方法基本能保证喷浆管下到孔底，不会出现塌孔现象，免去了以往类似地层高喷灌浆钻孔在起拔套管前先下入特制的PVC护壁管带来的不便，且节省了材料。对于碎石层厚度较薄的高喷灌浆孔，根据孔内情况，钻孔时可不下套管，采用粘稠度较大的泥浆护壁也能成孔。

（2）当碎石层内遇到较大的块石，采用冲击跟管钻进至设计深度后，向孔内加入适量的中粗砂，然后再起拔套管，即能成孔。

（3）当钻孔进入碎石层孔口返泥浆时，可直接钻进成孔，不必跟管钻进。

（4）当施工时遇到个别预埋铁管偏斜较大无法钻进时，可在该孔附近重新开孔，重新开孔需下双层套管。外层套管穿过沉箱内沙层，下至沉箱底板位置，作为护壁管，内层套管穿过沉箱底板和碎石基床，钻进至设计深度后起拔出全部内层套管成孔，而外层套管作为护壁管，待喷浆结束后再全部拔出。

3.5 喷浆

高喷灌浆主要设备为MGZ-50型高喷桩机、XPB-90D型高压泥浆泵等，喷浆管直径为φ60mm，采用平接手连接，喷浆管的喷头采用锥型镶合金喷头。

（1）喷浆下管时，在碎石基床采用稀浆带压喷浆，转动下沉，下沉到孔底后，换用规定比级的纯水泥浆液先静喷，再按确定的提升速度旋喷上提。喷浆结束部位在沉箱底部以上1.50m左右，以使沉箱底部与碎石层的接触部位很好结合。

（2碎石基床高喷灌浆孔口返浆时，按确定的施工参数要求正常喷浆上提。如果碎石基床第一排Ⅰ、Ⅱ序喷浆孔孔口不返浆时，加大喷浆压力、进浆流量和水泥浆浓度，且边提升边加中粗砂，如若仍不返浆，再将喷管下到碎石基床底部，加砂复喷。通过第一排Ⅰ、Ⅱ序喷浆孔的加砂复喷，到Ⅲ序孔喷浆时，基本上不需加砂即能正常返浆，证明第一排Ⅰ、Ⅱ序喷浆孔的加砂复喷方法效果较好。施工第二排Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ序孔时，除个别孔返浆量相对较少外，其它喷浆孔均能正常返浆，说明第一排喷浆孔的喷射半径基本已达到了预期的扩散范围，喷浆能够形成连续、完整的防渗墙体。

4 质量检查

通过对较早完成喷浆施工的几个单元工程的钻孔取芯和注水试验检查，得出碎石基床防渗体的抗压强度和渗透系数满足设计要求。

5 结语

（1）在碎石基床采用单管高压旋喷灌浆工艺施工是可行的。要达到较理想的防渗效果，加强施工过程控制是十分重要的。

（2）对高喷灌浆不返浆孔采取有效的处理方法是保证碎石基床形成有效防渗墙的关键。

（3）做好未喷灌浆孔的孔口保护，避免附近孔高喷返浆流入孔内，给钻进带来不必要的麻烦，同时对施工进度也有一定的影响。

（4）沉箱预埋铁管时，一定要保证垂直度和牢固性，避免沉箱内填砂使预埋铁管受压产生倾斜导致的重新开孔，这不但影响施工质量和进度，也会给沉箱的拆除带来一定的困难。