三重管高压摆喷防渗墙施工工法

30o三重管高压摆喷防渗墙施工工法

中铁十二局集团第二工程有限公司王宗勇安宏斌李正青

1.前言

高压三重管30o摆喷施工技术，在铁路海底泥水盾构隧道明挖暗埋段施工中属于一项新技术，它具有施工速度快，无渗水盲区，工程质量高，劳动强度低，材料消耗小，总体投资少优点，实践证明它比常规施工方法有很大的优点，本工法依据狮子洋隧道进口段明挖暗埋段摆喷防渗墙的施工实践,经完善总结形成，可以为今后类似工程借鉴。

2.工法特点

2.1摆喷桩间固结较好，防渗效果明显，质量容易得到保证。

2.2施工工艺简单，施工速度快、冒浆浆液可以回收再利用，造价较低等优点。

2.3 施工方便，偏差较小。

3.适用范围

本工法适用于地基防渗，改善地基土的水力条件及边坡稳定等工程。

4.工艺原理

三管高压摆喷法用压缩空气包裹高压喷射水流冲击破坏搅动土体，同时用低压灌浆泵灌入浆液，浆液被高压水、气射流卷吸带入，同时与被搅动土体混合形成固结体。形成防渗墙，原理如下：

4.1高压摆喷射流切割破坏土体作用

喷流动压以脉冲形式冲击土体，使土体结构破坏出现空洞。

4.2混合搅拌作用

钻杆在摆动和提升的过程中，在射流后面形成空隙，在喷射压力作用下，迫使土粒向与喷嘴移动相反的方向(即阻力小的方向)移动，与浆液搅拌混合后形成固结体。

4.3置换作用

三重管高压摆喷法又称置换法，高速水射流切割土体的同时，由于通入压缩空气而把一部分切割下的土粒排出灌浆孔，土粒排出后所空下的体积由灌入的浆液补入。

4.4充填、渗透固结作用

高压浆液充填冲开的和原有的土体空隙，析水固结，还可渗入一定厚度的砂层而形成固结体。

4.5压密作用

高压摆喷射流在切割破碎土体的过程中，在破碎带边缘还有剩余压力，这种压力对土层可产生一定的压密作用，使高喷桩体边缘部分的抗压强度高于中心部分。

5.施工工艺流程及操作要点

5.1施工工艺流程

图5.1-1 高压摆喷施工工艺流程

5.2施工方法

5.2.1桩孔定位及钻孔定位

孔位布置应保证第一序孔形成的扇形薄墙与第二序孔形成的扇形薄墙能够有效搭接，孔距在不大于设计孔距的前提下可适当调整。布孔时，首先要确定拐点处相邻两孔的位置，其他孔位以这两个孔为基点，从两端向中间布置。按确定位置放样定位，钻机安置在设定孔位上，垂直度误差不超过0.3%。孔间距为1.2m。如图5.2-1所示。

图5.2-1 摆喷桩孔定位图

5.2.2钻孔

造孔是摆喷工程必不可少的先导工序。合格的钻孔必须保证喷射管顺利进入基岩0．5m，使喷射体能嵌入基岩。控制孔斜使相邻墙体能有效地搭接，确保整个摆喷墙连续。具体工艺如下：

①基本参数

钻孔的目的是为了将三重喷射管插入预定的地层中而进行的预成孔施工。引孔直径为Ф130mm，其孔位偏差小于5cm，孔底偏斜率小于1%。

②移机就位

钻孔时钻机移至孔位装上钻具，其中心对准孔位中心，立轴水平，用金属水平尺两个垂直方向正反测量校准。

③钻进

钻孔严格按钻孔施工工艺进行，严格控制垂直度在允许范围之内，检测控制方法，用500ram金属水平尺两个垂直方向靠在主动钻杆上检测，不许超过5mm。个别孔斜稍有超差可在后续喷射工序适当调整参数予以弥补。施工必须分两序孔间隔进行钻孔和灌浆，且两序孔摆喷夹角方向相反。钻孔深度

一定要达到指定地层。

④泥浆护壁

粉土和砾石地层，钻进过程都是极易坍塌的。钻孔完成后尚需保持一定时间完好，控制好泥浆至关重要，泥浆控制指标比重为1.1～1.3g／cm3 粘度18s以上，泥浆应充分循环利用，既可以降低成本又可减少环境污染。

5.2.3摆喷作业

①移机就位

钻孔完毕后浆钻孔机械移开，移入三重管高喷台车，安装好喷射管和旋提摆，并对中、调平，同时确定摆喷角度，其方法是：将摆喷夹角与起摆角(摆喷夹角的始边与喷射孔中心连线所夹的锐角)

作为转盘圆上的弧度，分别标记在转盘上，通过调整凸轮与转盘之间的连杆长度来控制摆喷夹角。然后在孔口作高压水试喷，测量摆喷墙夹角,化解成三角形的相关尺寸,在地面进行测量控制,偏差<2°。摆动角度化成圆弧尺寸，在喷射管外圆上测量控制，偏差<2°。

②下管扫孔

将三重喷射灌浆管插入孔内预定深度。喷射管下入孔中检测孔的倾斜度，根据孔斜情况用喷射管稍作调整。为防止泥沙堵塞喷嘴，可使用低压水和少量压缩空气（用胶带将喷嘴包住），边射水、边插管，同时要控制好水压力，防止水压力过大将孔壁射塌。有时孔底沉渣较多，应先喷泥浆和用旋提摆装置配合扫孔，直至喷射管完全到达孔底。

③水、气、水泥浆的控制

主要参数：水压：30～35Mpa，浆压：0～1Mpa，气压：0.5～0.7Mpa。

浆液配比：0.8:1，比重1.6～1.7g/cm3。

流量：水：60～80l/min，浆：70～90l/min，气：3～6m3/min

水泥用量：320～350kg/m(P.O32.5R普通硅酸盐水泥)。

高压水是成墙的切割具，也是排渣的载体，其功能直接关系摆喷墙的成败。试喷时用喷嘴调整压力，通过泵头抗震压力表检测。空载水压力不小于35MPa，水泵流量用容积法检测不小于80L／min。

气是排渣清孔重要辅助载体，由6m3空压机提供，二级压力一定要能够达到0.7MPa以上。

水泥浆是成桩的主要材料，水灰比应严格控制在(0.8～1)：1范围，用泥浆比重计检测保证不低于1.58 g/cm3。孔口回浆要充分利用，应用泵回搅拌机重新搅拌过滤使用。泥浆泵的泵量不能少于90L ／min，用容积法检测。

④提管摆喷

当喷射管达到预定地层后，先送空气、高压水，再将水泥浆送入孔中静喷少顷，待孔口回浆的比重>1.3g／cm3开始提管，连续进行；若孔口回浆的比重<1.3 g／cm3时，应降低提速或停止提管。在喷射过程中，应注意观察回浆情况，以了解土层情况、喷射注浆的大致效果以及技术参数是否合理。回