“振孔高壓旋噴”在三峽電源電站下游圍堰防滲墻施工中的應(yīng)用

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。“振孔高壓旋噴”在三峽電源電站下游圍堰防滲墻施工中的應(yīng)用“振孔高壓旋噴”在三峽電源電站下游圍堰防滲墻施工中的應(yīng)用“振孔高壓旋噴”在三峽電源電站下游圍堰防滲墻施工中的應(yīng)用 華東院三峽監(jiān)理中心 張濤 2004-12-1 摘要：“振孔高噴”通過在三峽電源電站下游圍堰防滲墻施工中的應(yīng)用，充分展示了其“移動(dòng)靈活迅速、操作簡(jiǎn)單方便、施工速度快、成墻質(zhì)量好”等施工優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也暴露了其在施工中存在的一些不足。本文對(duì)該工藝及其在施工中的一些技術(shù)參數(shù)、要求；在該工程施工中表現(xiàn)出的成績(jī)、不足，以及在施工過程出現(xiàn)的一些問題及應(yīng)

2、對(duì)處理措施進(jìn)行了簡(jiǎn)要闡述，同時(shí)針對(duì)其不足之處提出了一些改進(jìn)方案，希望通過不斷的改進(jìn)與完善，使其在今后的工程施工中能有更好更充分的發(fā)揮。關(guān)鍵詞：振孔高噴 工藝 要求 成績(jī) 問題 措施 改進(jìn)工程概況：三峽電源電站下游圍堰位于三峽沖沙閘及升船機(jī)引航道下游、覃家沱特大橋上游約200m處。圍堰軸線長(zhǎng)144.53m，堰頂寬12m，堰頂高程78.5m，航道底板高程58m。圍堰軸線寬10m范圍內(nèi)為風(fēng)化砂填筑，兩側(cè)為石渣料和石渣混合料填筑。圍堰防滲墻采用振孔高壓旋噴法施工，為單排高噴墻，于單排高噴墻兩側(cè)岸坡連接段各布置有兩排高噴孔，同時(shí)，因電源電站下游圍堰未安排基礎(chǔ)帷幕灌漿，且振孔高噴入巖深度能力有限，在原設(shè)計(jì)

3、的單排高噴墻的下游側(cè)基巖面以上2m高度范圍內(nèi)再增加了一排高噴孔。高噴孔孔距為60cm，排距為70cm，梅花型錯(cuò)開布置。具體布置如下圖：上游面基坑70cm70cm80cm70cm二排孔三排孔主排孔副排孔五排孔S端 岸坡段 岸坡段 N端圍堰段高噴防滲墻自2004年2月10日正式開始施工，于2004年3月18日晨高噴結(jié)束，比原計(jì)劃工期提前2天完成。圍堰防滲墻施工完成后布孔及挖槽檢查，各項(xiàng)質(zhì)量檢查指標(biāo)均符合設(shè)計(jì)要求。同時(shí)圍堰今年9月份遭遇建壩以來最大一次洪水未發(fā)現(xiàn)滲漏?！罢窨赘邍姟痹趪叻罎B墻施工中的應(yīng)用：“振孔高噴”機(jī)具設(shè)備組成簡(jiǎn)介：三峽電源電站下游圍堰防滲墻振孔高壓旋噴灌漿施工，采用XJZ90型振

4、孔高壓旋噴設(shè)備。該套設(shè)備系統(tǒng)由拌漿系統(tǒng)（水泥供料平臺(tái)、拌漿機(jī)、攪拌桶、供漿泵、抽水泵等）、泵漿系統(tǒng)（活塞式高壓注漿泵、空壓機(jī)）、高噴系統(tǒng)（高噴機(jī)）及供漿供氣管路組成。具體如下圖：“振孔高噴”施工工藝簡(jiǎn)介：振孔高壓旋噴灌漿是一種鉆噴一體化的高噴灌漿技術(shù)，其采用二管法（進(jìn)漿、進(jìn)氣管），以大功率振動(dòng)錘將高噴管旋轉(zhuǎn)快速振入地基至設(shè)計(jì)高程（振孔同時(shí)在鉆頭噴射水泥漿護(hù)壁），而后勻速提升高噴管并以高壓（漿壓35mPa）和大泵漿量（單孔段漿量140L/min）進(jìn)行高噴灌漿作業(yè)。1 施工工藝流程（詳下圖）：孔口試噴下振高噴管旋轉(zhuǎn)提升高噴移至下一孔位高噴機(jī)到位和調(diào)整制漿泵漿壓氣孔位放樣挖排漿溝2 具體施工方法：.

5、 回漿導(dǎo)槽開挖：采用人工OR反鏟沿防滲墻軸線開挖寬深約1m左右的回漿排放導(dǎo)槽，以便將廢漿集中引至集漿坑，減少?gòu)U漿等對(duì)周圍環(huán)境的污染。. 孔位放樣：采用測(cè)量工具按照設(shè)計(jì)要求在堰頂放出高噴孔孔位及樁號(hào)，做好標(biāo)記并加以保護(hù)。. 機(jī)架定位及調(diào)整：將鉆機(jī)移至高噴孔軸線上，使鉆機(jī)移動(dòng)軸線與高噴孔軸線保持一致。移動(dòng)鉆機(jī)使鉆桿對(duì)準(zhǔn)高噴孔孔位，并調(diào)整鉆機(jī)四角氣腿高度，使振桿垂直。. 鉆孔及高壓旋噴灌漿：調(diào)整好鉆機(jī)后，先打開空壓機(jī)及灌漿泵給高噴機(jī)供風(fēng)供水試噴，以檢查各設(shè)備、管路及噴嘴是否正常。若正常則放下并打開振動(dòng)錘使振桿在振動(dòng)錘作用下旋轉(zhuǎn)振入堰體，待振管達(dá)到預(yù)定巖面深度，振錘出現(xiàn)強(qiáng)烈反彈后再慢速旋轉(zhuǎn)下振0.10

6、.2m，即開始按設(shè)計(jì)要求勻速提升鉆桿并高壓灌漿?！罢窨赘邍姟痹趪叻罎B施工中的技術(shù)參數(shù)、要求及質(zhì)量控制要點(diǎn)：1 振孔高噴灌漿參數(shù)（詳下表）：參數(shù)項(xiàng)目壓力（Mpa）風(fēng)量（m3/min）漿量（L/min）提升速度（cm/min）旋轉(zhuǎn)速度（r/min）漿液密度（g/cm3）噴嘴（個(gè)*mm）氣0.71.21.53.0152015252*2.9漿3538140巖面上20cm及斜坡1m內(nèi)為510cm/min1.41.452 振孔高噴主要施工技術(shù)及質(zhì)量要求：. 材料：水泥采用強(qiáng)度等級(jí)不低于32.5Mpa硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，水泥應(yīng)為新鮮無結(jié)塊，過0.08mm方孔篩的篩余量5%，水泥在使用前必須作質(zhì)量檢

7、測(cè)；拌漿用水應(yīng)符合砼拌和用水標(biāo)準(zhǔn)；水泥漿液應(yīng)控制在540范圍內(nèi)，隨配隨用，一次拌漿使用時(shí)間應(yīng)控制在4h以內(nèi)，使用時(shí)應(yīng)過濾；膨脹劑及其它摻合料等外加劑必須符合有關(guān)規(guī)范規(guī)定。. 振孔高噴機(jī)垂直鉆孔，孔位偏差5cm，孔底偏斜率1%，孔底伸入強(qiáng)（OR弱）風(fēng)化巖層0.30.5m，孔徑170180mm。. 振孔高噴孔孔距0.50.6m，排距0.60.7m。. 當(dāng)振孔至預(yù)定深度后，按設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速原地噴射，同時(shí)輸入水泥漿和壓縮空氣，待泵壓和風(fēng)壓升至設(shè)計(jì)值并孔口返漿且返漿比重1.3后，開始按設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速和提速勻速提升高噴管自下而上旋噴灌漿。. 高噴灌漿過程中，當(dāng)遇到冒漿量超過20% OR不返漿OR不能勻速上提高噴管時(shí)，

8、應(yīng)查明原因采取相應(yīng)措施進(jìn)行處理。. 高噴灌漿因故中斷，應(yīng)將高噴管下沉至停噴點(diǎn)以下0.5m，待恢復(fù)高噴灌漿后再按要求正常作業(yè)，因故停機(jī)超過1h，應(yīng)對(duì)泵體和輸漿管路進(jìn)行清洗。. 當(dāng)高噴管提升至離孔口1m時(shí)，應(yīng)降低提速，慢速提升噴灌至樁頂，并在樁頂停止提升，噴灌數(shù)秒。. 噴灌作業(yè)完成后，應(yīng)不間斷地將冒出地面的漿液回灌至噴漿孔內(nèi)，直至孔內(nèi)的漿液不再下沉為止。. 無論何種原因造成的孔位和孔向偏差超過規(guī)定值都必須加補(bǔ)高噴孔，以確保高噴墻的連續(xù)可靠。. 高噴施工中出現(xiàn)噴管未到底、氣壓漿壓偏低、提升過快和不勻速、不回漿和回漿比重偏低等任何一種不良情況而又連續(xù)施工完畢的高噴孔段，應(yīng)補(bǔ)孔重新灌漿。3 振孔高噴施工

9、質(zhì)量控制要點(diǎn)：鑒于該防滲工程工期較緊，單排旋噴墻質(zhì)量要求高，在施工中要求對(duì)整個(gè)高噴作業(yè)全過程均加強(qiáng)質(zhì)量監(jiān)控，其主要監(jiān)控項(xiàng)目是：孔位精度、孔斜精度、噴孔深度、入巖深度、漿壓、漿量、漿液比重、風(fēng)壓、風(fēng)量、提升及旋轉(zhuǎn)速度、岸坡及基巖接觸面高噴質(zhì)量控制。. 孔位孔斜控制：為了確保高噴孔的孔位孔斜精度，以保證高噴墻的成墻連續(xù)，在高噴機(jī)調(diào)整定位后必須嚴(yán)格檢查其孔位定位精度及高噴機(jī)架的垂直度，以保證其在控制允許范圍內(nèi)。. 鉆孔及入巖深度控制：為保證高噴墻與基巖面接觸段的高噴質(zhì)量，原則上要求振孔至基巖面（58m左右）后入巖0.30.5m，如遇到完整、特硬的基巖鉆桿出現(xiàn)強(qiáng)烈反彈時(shí)，應(yīng)堅(jiān)持強(qiáng)振23min后才能進(jìn)行

10、灌漿；對(duì)于基巖面頂部有裂隙發(fā)育or堆積有碎石的，造孔時(shí)雖有反彈現(xiàn)象但仍有一定進(jìn)尺的（10cm/min左右）應(yīng)堅(jiān)持下振至鉆桿出現(xiàn)強(qiáng)烈反彈后才能開始高噴作業(yè)。. 灌漿參數(shù)控制：在高噴作業(yè)過程中，應(yīng)經(jīng)常對(duì)水泥漿的進(jìn)漿和回漿比重，對(duì)風(fēng)壓、漿壓、漿液流量以及實(shí)際耗漿量、高噴管提升速度等進(jìn)行檢查并及時(shí)準(zhǔn)確填寫施工記錄。當(dāng)參數(shù)達(dá)不到設(shè)計(jì)要求時(shí)，立即研究處理，出現(xiàn)異?，F(xiàn)象的孔段應(yīng)作復(fù)噴處理?！罢窨赘邍姟痹趪叻罎B墻施工中所取得的成績(jī)及存在的不足：1. 振孔高噴在圍堰防滲墻施工中所取得的成績(jī)及優(yōu)點(diǎn)：. 施工進(jìn)度：振孔高噴施工速度快，在風(fēng)化砂中成孔單孔20m只需24min，灌漿只需80min左右；在施工過程中鉆孔

11、與灌漿一體化，鉆孔時(shí)不需套管護(hù)壁，不需分序分段施工，成孔后可直接自下而上進(jìn)行灌漿作業(yè)，操作簡(jiǎn)單、施工快捷。高噴機(jī)在液壓泵推動(dòng)下前后移動(dòng)方便快捷，有利提高施工進(jìn)度。圍堰段高噴防滲墻自2004年2月10日正式開始施工，于2004年3月18日晨高噴結(jié)束，比原計(jì)劃工期提前2天完成。. 施工質(zhì)量：振孔高噴在保證風(fēng)壓漿壓的前提下，在風(fēng)化砂中噴漿半徑可達(dá)50cm以上，單排成墻有效厚度在孔距為60cm時(shí)可達(dá)80cm左右，成墻厚度符合設(shè)計(jì)要求。圍堰防滲墻施工完成后，在施工過程中出現(xiàn)過異常情況的部位及邊坡段布3個(gè)檢查孔進(jìn)行壓水試驗(yàn)，穩(wěn)定流量分別為0.4L/min、0.26L/min、0.06L/min，滲透系數(shù)符

12、合設(shè)計(jì)要求；在圍堰段隨機(jī)開挖2段3m（長(zhǎng)）*2m（深）的檢查槽，檢查結(jié)果防滲墻成墻連續(xù)，單排墻成墻厚度40cm，各項(xiàng)質(zhì)量檢查指標(biāo)均符合設(shè)計(jì)要求。同時(shí)圍堰今年9月份遭遇建壩以來最大一次洪水（庫尾流量56800m3/s，庫尾水位73.83m，堰頂高程77.5左右）未出現(xiàn)滲漏。2. 振孔高噴在圍堰防滲墻施工中所主要表現(xiàn)的不足：. 設(shè)備左右平移不便，影響施工速度；. 振孔過程中當(dāng)振桿遇地質(zhì)軟硬不均變化時(shí)，繼續(xù)強(qiáng)振可能會(huì)導(dǎo)致振桿發(fā)生偏移，影響防滲墻連續(xù)性；. 振孔過程中遇石穿透能力及入巖能力差，影響施工進(jìn)度及影響防滲墻與基巖面的接觸而降低防滲能力；. 振桿孔至基巖面后，因入巖能力差，且振桿噴頭與鉆頭底面

13、存在10cm高差，在振桿底部與基巖接觸面易出現(xiàn)薄弱帶，影響防滲能力?！罢窨赘邍姟痹趪叻罎B墻施工中所遇到的常見問題及應(yīng)對(duì)措施：1. 振孔中途遇石處理：因圍堰軸線風(fēng)化砂填筑部份質(zhì)量控制原因，在風(fēng)化砂中存在較多較大石塊，又因高噴機(jī)穿巖能力差等原因，在振孔過程中當(dāng)振桿遇到較大石塊時(shí)，往往不能振偏或振碎石塊而穿過繼續(xù)下振至設(shè)計(jì)高程。為保證防滲墻墻體連續(xù)，在該圍堰高噴施工中，我們采取了以下幾種施工措施：.問題：在主排墻DYGP-1-147孔底部孔深18.5m處高噴機(jī)出現(xiàn)強(qiáng)烈反彈，強(qiáng)振約20min仍無法通過，判斷為遇石，改下一孔施工。相鄰1-146和1-148孔均振孔至深約20m的基巖面。處理措施：a.

14、將第四排相應(yīng)部位DYGP-4-146和DYGP-4-147孔，由原設(shè)計(jì)只噴灌基巖面上2m長(zhǎng)改為全長(zhǎng)噴灌，即由基巖面提噴到堰頂高程。b. 在DYGP-1-147孔上游方向4060cm位置增加一DYGP-3-147孔，振孔參數(shù)同DYGP-1-147，提噴至堰頂高程。具體布置如下圖所示：該措施采用對(duì)問題孔進(jìn)行全包圍高噴灌漿處理，施工質(zhì)量有保障，可處理遇到直徑超過孔距的石塊。但該措施需增加多個(gè)高噴孔，施工成本較大。施工后期通過在該孔（DYGP-1-147）處布檢查孔進(jìn)行取芯和壓水試驗(yàn)檢查，結(jié)果表明墻體連續(xù)、滲透系數(shù)符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求。.問題：在副排孔DYGP-4-204孔底部孔深19m處高噴機(jī)出現(xiàn)強(qiáng)烈反

15、彈，強(qiáng)振仍不能進(jìn)尺，判斷為遇石。處理措施：將孔位后移30cm左右，振孔至基巖面，按原高噴參數(shù)注漿；再將孔位前移60cm，振孔至基巖面，按原高噴參數(shù)注漿。具體布置如下圖所示：該措施增加1個(gè)高噴孔，仍保持原高噴孔孔距，在施工中避開石塊，又在注漿后將石塊包裹起來，保證了高噴墻連續(xù)。該措施亦可在主排墻中使用。當(dāng)在主排墻中振孔遇石而不能穿過時(shí)，可停止振孔，同時(shí)提噴灌漿至設(shè)計(jì)墻頂高程。再將孔位前后平移30cm左右，振孔至基巖面，提噴注漿至超出石塊上50cm左右。（布置如上圖。）該方案增加高噴孔少，高噴段短，施工成本較少；其通過增加高噴孔將石塊左右包裹起來，亦保證了高噴墻的連續(xù)。但因該方案增加高噴孔均與問題

16、孔在同一軸線，且增加孔孔距仍保持原孔距，故該方案只適用于處理石徑小于孔徑的問題孔。.問題：在副排墻施工至DYGP-4-155、DYGP-4-154、 DYGP-4-153三孔時(shí)，均在9.5m10.5m孔深處遇一大石,強(qiáng)振仍不能穿過。處理措施：停止振孔，在第一排上游側(cè)距主排墻0.7m即第三排相應(yīng)位置補(bǔ)加三孔，分別定名為DYGP-3-155、DYGP-3-154、 DYGP-3-153。該三孔均提噴至孔深7m處，即超過石塊2.5m左右。具體布置如下圖：該方案既對(duì)主排墻墻基進(jìn)行了加寬處理（等同副排墻效果），同時(shí)亦對(duì)9.5m10.5m處強(qiáng)振對(duì)主排墻可能造成的損壞進(jìn)行了補(bǔ)強(qiáng)。2. 孔口不返漿不返氣：在提

17、噴灌漿過程中，當(dāng)檢查發(fā)現(xiàn)孔口不返漿不返氣時(shí)，應(yīng)即刻停止注漿，并檢查分析原因，采取處理措施。常見原因分析及處理：.檢查漿壓及氣壓，看是否升高，如升高則可判定為噴嘴阻塞。應(yīng)提出噴管，疏通噴嘴，沉管至停噴點(diǎn)下50100cm復(fù)噴。.檢查堰體四周看是否存在漏漿，若存在漏漿，則可采取降低氣壓漿壓并加大漿液比重，原點(diǎn)旋噴，待孔口返漿返氣后再提噴。或采取先停噴，待孔內(nèi)漿液凝固不再有漿液漏出后再沉管至停噴點(diǎn)下50100cm復(fù)噴。.若無噴嘴阻塞或堰體漏漿，則可能為串孔所至（即在高壓作用下漿液由該孔串至其它孔中），此時(shí)應(yīng)原點(diǎn)旋噴，待其它孔灌滿返漿后再提噴。3噴嘴堵塞處理：在灌漿過程中，若檢查發(fā)現(xiàn)漿壓升高或?qū)嶋H耗漿量

18、突然減少，則可判斷為噴嘴阻塞。應(yīng)停止注漿，提出高噴管，疏通或更換噴嘴，再沉管至孔底復(fù)噴。若提噴完畢后發(fā)現(xiàn)噴嘴阻塞，也應(yīng)疏通或更換噴嘴，再沉管至孔底復(fù)噴?！罢窨赘邍姟痹O(shè)備改進(jìn)方案設(shè)想：針對(duì)“振孔高噴”在三峽電源電站下游圍堰防滲墻施工中所表現(xiàn)的不足，本人對(duì)該設(shè)備提出了以下幾點(diǎn)改進(jìn)設(shè)想（未通過實(shí)踐論證，僅供參考），以希望其在今后的工程施工中能有更好的發(fā)揮：1. 在四個(gè)氣腿處增加左右伸縮移動(dòng)裝置，使高噴機(jī)移動(dòng)定位更加靈活方便，以提高施工速度。2. 在高噴架底部增設(shè)一個(gè)導(dǎo)向箍，改兩點(diǎn)一線成孔為三點(diǎn)一線成孔，以限定振桿方向，并改善其長(zhǎng)細(xì)比，使振桿在下振過程中最大可能保持孔向孔斜，當(dāng)振桿遇地質(zhì)軟硬不均變化時(shí)，不致因繼續(xù)強(qiáng)振導(dǎo)致振桿發(fā)生偏移，影響防滲墻連續(xù)性。3. 將振桿球齒合金鉆頭改為錐型刀口鉆頭，以提高其入巖