高壓旋噴灌漿在圍堰防滲處理當(dāng)中的應(yīng)用

1、高壓旋噴灌漿在圍堰防滲處理當(dāng)中的應(yīng)用【摘要】結(jié)合尼泊爾上馬相迪A水電站發(fā)電廠房圍堰施工及圍堰防滲效果，對(duì)高壓旋噴灌漿防滲的施工工藝進(jìn)行探討。關(guān)鍵詞：土石圍堰，高壓旋噴，防滲處理Application of high pressure jet grouting to impervious cofferdamAbstract with the powerhouse cofferdam construction of the Sinohydro Resources Limited Upper Marsyangdi-A Project and the effection of the cofferda

2、m , to discusse the technology of high pressure jet grouting in cofferdam seepage control.Key words earth rock cofferdam, high pressure jet grouting, seepage control工程概況上馬相迪A水電站位于尼泊爾西部GANDAKI地區(qū)馬相迪河的上游河段上，是一座 以發(fā)電為主的徑流引水式樞紐工程，廠房布置在壩址下游約5km處河床左岸，距 Khudi Khola支流與馬相迪河交匯點(diǎn)上游約300m。廠房圍堰的導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)采用重現(xiàn)期為 5年(P=20%)，

3、同時(shí)結(jié)合目前的廠房施工形象進(jìn)度與節(jié)點(diǎn)工期目標(biāo)，廠房圍堰擬設(shè)計(jì) 為全年度汛圍堰。根據(jù)招標(biāo)文件提供的相關(guān)水文氣象資料，相應(yīng)的導(dǎo)流設(shè)計(jì)洪峰流量 為1180m3/s，對(duì)應(yīng)的原始河道水位高程為782.74m。廠房圍堰坐落于尾水渠之上，設(shè)計(jì)為土石圍堰，平面軸線長(zhǎng)度約為153m，橫斷 面為梯形，堰頂寬度為6m，堰頂高程為783.5m，圍堰底部高程為766.6m，即堰高 16.9m，其中上部回填部分平均高度約為9m，其底部為原始河床砂礫石層。堰體背水 面邊坡坡比為1 ： 1.1，迎水面邊坡坡比為1 : 0.5，迎水側(cè)水面以上部分采用鉛絲石籠、 水面以下部分采用拋填大塊石進(jìn)行防沖刷處理。廠房圍堰回填部分料源主要

4、為廠房邊 坡開挖的碎石土，最大粒徑小于30cm，回填施工前對(duì)回填區(qū)的覆蓋層進(jìn)行了清理， 回填時(shí)分層振動(dòng)碾壓。防滲心墻部分的回填料為水泥砂土，水泥含量為5075kg/m3, 平均寬度約為1.5m。工程地質(zhì)條件尾水渠(即圍堰預(yù)留巖坎部分)原始地層巖性有：崩坡積碎石土夾塊石(col+dlQ)、 沖積砂卵石夾漂石(alQ)、石英巖(Sc)等。其中崩坡積碎石土夾塊石主要分布在高程 835m以下河床，整體呈松散稍密狀態(tài)，局部中密狀態(tài)。沖積砂卵石夾漂石主要 分布于廠房外側(cè)的河床，最大厚度超過35m,勘探期間未揭穿。石英巖主要分布于廠 房?jī)?nèi)側(cè)陡壁或覆蓋層之下，灰白色，巖層以中厚層狀為主，巖層產(chǎn)狀N5070W、

5、NE /2030,整體傾向坡內(nèi)偏上游。弱風(fēng)化石英巖飽和抗壓強(qiáng)度102121MPa，平均 值111MPa，屬堅(jiān)硬巖。圍堰防滲方案選擇圖1：圍堰橫斷面圖根據(jù)上馬相迪A水電站廠房圍堰填筑情況及圍堰地質(zhì)情況，圍堰基礎(chǔ)主要為砂 卵石夾漂石，考慮到廠房圍堰為臨時(shí)工程，在尾水閘門安裝完成投入使用后拆除，結(jié) 合高壓旋噴灌漿施工特點(diǎn)：適用于砂土、粉土、砂礫石、卵石等松散透水地基，決定 采用高壓旋噴結(jié)合水泥沙土心墻聯(lián)合防滲。技術(shù)原理高壓旋噴灌漿防滲是通過連續(xù)相互搭接樁體，形成防滲墻，單個(gè)旋噴樁體成樁原理是采用鉆機(jī)造孔，帶有噴嘴的噴管下至設(shè)計(jì)位置，旋噴試，高壓射流旋噴時(shí)，高壓 射流邊旋轉(zhuǎn)邊緩慢上升，對(duì)周圍的土體進(jìn)行

6、切削破壞，切削下來的一部分細(xì)小的土顆 粒被噴射漿液置換，被液流攜帶到地表（稱為冒漿），其余的土顆粒在噴射動(dòng)壓、離 心力和重力的共同作用下，在橫斷面按質(zhì)量大小重新排列，形成一種新型的水泥一一 土網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，一般小顆粒在中部位置居多，大顆粒多分布在外側(cè)或邊緣部分，四周未 被切削下來的土體被擠密壓縮。圖2：設(shè)備工作流程施工方案5.1施工措施根據(jù)現(xiàn)有設(shè)備及我公司在類似工程中的施工經(jīng)驗(yàn)，廠房圍堰高壓旋噴防滲墻施工 時(shí)擬采用“三管法”，防滲墻為“懸掛式”，底部高程為761.5m（在上下游與山體連接 側(cè)，若有基巖出露，則入巖0.51.0m即可），頂部高程為目前圍堰已回填的頂面高程， 約為776.0781.5m

7、，即防滲墻高度為14.520m。高壓旋噴防滲墻采用單排旋噴套 接，孔距1.0m，有效成墻厚度不小于1.0m。初擬施工參數(shù)如表1所示，在圍堰施工 過程中前10m做高噴試驗(yàn)，以確定在本圍堰地質(zhì)條件下噴射范圍、搭接情況、滲透 系數(shù)、及樁體強(qiáng)度等指標(biāo)。表1初擬三管法高壓旋噴施工參數(shù)匯總表項(xiàng)目名稱參數(shù)值備注水壓力(Mpa)32 38流量(L/min)70 80氣壓力(Mpa)0.6 1.0流量(ma/min)0.8 1.2漿壓力(Mpa)0.2 1.0流量(L/min)60 80進(jìn)漿密度(g/cm3)1.5 1.7W/K1 ： 10.6 : 1回漿密度(g/cm3)N1.2提升速度v(cm/min)砂礫

8、石層812水泥砂土層10 20碎石層58大孤石上下界面靜噴旋噴管轉(zhuǎn)速(r/min)(0.8 1.0)vv為提升速度孔位允許偏差(mm)W50高噴墻抗壓強(qiáng)度(R28 Mpa)N5.0三管法”高壓旋噴施工程序示意圖說明：1,圖中尺寸單位以cm計(jì)；2、圖中數(shù)字I、lb DI為高噴分序序號(hào),5.2施工工藝根據(jù)廠房圍堰的實(shí)際特點(diǎn)，本工程高壓旋噴擬采用的工藝流程如下：場(chǎng)地平整一高壓旋噴試驗(yàn)一測(cè)量放線一鉆機(jī)就位一跟管鉆孔一鉆機(jī)移位一下入PVC管護(hù)壁一拔跟管一旋噴鉆機(jī)就位一下入噴射管一旋噴灌漿一旋噴鉆機(jī)移位一下 一孔施工。場(chǎng)地平整在高噴施工設(shè)備進(jìn)入工作面之前，先利用推土機(jī)將目前圍堰回填頂面整平，再利 用振動(dòng)碾

9、碾壓密實(shí)。高壓旋噴試驗(yàn)為了正式確定施工時(shí)的高壓旋噴灌漿正式參數(shù)，從圍堰上取10m做試噴試驗(yàn)。試驗(yàn)孔的孔距選擇1.0m，1.2m兩種進(jìn)行對(duì)比，試噴完7d后通過開挖檢查相互搭接情 況、水泥包裹砂礫石情況，并取芯做強(qiáng)度及滲透性試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)孔距1.2m既滿足設(shè)計(jì) 止水要求又經(jīng)濟(jì)合理(如圖I-1I-3間距1.0m,I-31-4間距1.2m)，同時(shí)可確定前述的 各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。圖3：高壓旋噴試驗(yàn)效果測(cè)量放線鉆機(jī)就位之前，由現(xiàn)場(chǎng)施工員配合測(cè)量人員測(cè)放出高壓旋噴防滲墻的軸線及每個(gè) 高噴孔的孔位，并用鋼筋頭進(jìn)行標(biāo)識(shí)。鉆孔及護(hù)壁鉆機(jī)就位后用水平儀檢查鉆機(jī)前后左右，并調(diào)整使其呈水平狀態(tài)，確保鉆桿呈垂 直狀態(tài)后方可開孔，

10、開孔孔位與設(shè)計(jì)孔位的偏差不大于5cm。鉆孔采用MD-80A型 風(fēng)動(dòng)沖擊鉆機(jī)、同心錘跟管鉆進(jìn)。鉆孔直徑為146m，孔底高程為761.5m，在上、下 游圍堰與山體連接側(cè)，若基巖面出露高程較高，則孔深深入基巖0.51.0m。鉆孔時(shí) 要保證鉆孔的垂直度，鉆進(jìn)過程中每6m應(yīng)至少校核一次鉆孔的垂直度，當(dāng)發(fā)現(xiàn)鉆孔 傾斜時(shí)，及時(shí)采取補(bǔ)救措施。鉆孔分I、II、III序進(jìn)行，先進(jìn)行I序孔鉆孔與灌漿， 其次是II序孔，最后施作III序孔。鉆孔完成后進(jìn)行孔深測(cè)量，由質(zhì)檢人員進(jìn)行工序驗(yàn) 收，檢測(cè)孔深達(dá)到設(shè)計(jì)要求以后方可終孔，同時(shí)在鉆進(jìn)過程中，隨鉆孔進(jìn)度做好鉆孔 記錄，鉆孔記錄應(yīng)準(zhǔn)確反應(yīng)地層巖性、有無地下水及孔口返渣情況

11、。鉆孔完成并將鉆機(jī)移至下一孔位后，在跟管內(nèi)下入PVC管進(jìn)行護(hù)壁，最后再利 用拔管機(jī)將跟管拔出。下入高噴管高壓旋噴鉆機(jī)就位后，下入噴射管之前，應(yīng)在地面進(jìn)行試噴，以檢查機(jī)械及管路 是否處于完好、暢通狀態(tài)，再調(diào)整旋噴鉆機(jī)使機(jī)身處于水平狀態(tài)、噴管處于垂直狀態(tài)， 最后再下入高噴管至孔底，并進(jìn)行試旋轉(zhuǎn)，確保高噴管在孔內(nèi)可以正常旋轉(zhuǎn)。漿液拌制高噴灌漿漿液采用純水泥漿，水泥選用當(dāng)?shù)厣a(chǎn)的43#普通水泥。正常情況下， 漿液水灰比選用1：1，比重約為1.51.55g/cm3，當(dāng)孔口無返漿或漿液流失較大時(shí)， 將水灰比調(diào)整為0.8 : 10.6 : 1，比重約為1.61.7 g/cm3。漿液拌制嚴(yán)格按照配合比 進(jìn)行，

12、制漿材料的稱量誤差應(yīng)控制在5%以內(nèi)，同時(shí)利用比重計(jì)對(duì)配制好的漿液進(jìn)行 檢查、校核。漿液拌制時(shí)，首先利用高速攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌，攪拌時(shí)間不得少于60s， 拌制完成后，并經(jīng)篩網(wǎng)過濾后自流至低速攪拌桶，高噴灌漿時(shí)由灌漿泵自低速攪拌桶 中直接抽取。水泥漿自制備至用完時(shí)間不應(yīng)超過4h。高壓旋噴灌漿當(dāng)高噴管噴頭下放至設(shè)計(jì)孔深后，先按預(yù)設(shè)計(jì)的施工參數(shù)進(jìn)行原位旋轉(zhuǎn)噴射(即 為只旋轉(zhuǎn)不提升的靜噴)，當(dāng)孔口返漿、情況正常后方可開始提升噴射。噴射過程中，要及時(shí)檢查各參數(shù)確保符合設(shè)計(jì)要求，并定時(shí)測(cè)定孔口回漿比重， 按設(shè)計(jì)規(guī)定的提升速度和旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行施工。高壓旋噴灌漿采用自下而上連續(xù)進(jìn)行噴射，若中途要拆卸噴射管時(shí)，搭接段應(yīng)

13、進(jìn) 行復(fù)噴，復(fù)噴長(zhǎng)度不小于0.3m。因故中斷后再恢復(fù)施工時(shí)，應(yīng)對(duì)中斷段進(jìn)行復(fù)噴， 搭接長(zhǎng)度不小于0.5m。當(dāng)噴射達(dá)到樁頂即將結(jié)束時(shí)，應(yīng)放慢提升速度，利用回漿或水泥漿及時(shí)回灌，直 至孔口漿面不下降為止。高壓旋噴灌漿施工過程中，應(yīng)做好灌漿記錄，其內(nèi)容應(yīng)包括灌漿孔段、時(shí)長(zhǎng)、水 壓、風(fēng)壓、漿壓、提升速度、旋轉(zhuǎn)速度、漿液水灰比(或比重)、回漿比重、吃漿量以 及異常情況的處理措施及效果等。施工難點(diǎn)及處理措施高壓旋噴灌漿施工過程中可能出現(xiàn)的異常情況主要有：串漿、孔口不返漿、“抱 管”現(xiàn)象以及遭遇大孤石、局部滲漏等，在實(shí)際施工時(shí)擬采取以下應(yīng)對(duì)措施。串漿在噴射灌漿過程中若在相臨孔發(fā)生串漿現(xiàn)象且較為嚴(yán)重時(shí)，應(yīng)堵塞

14、串漿孔，待該 高噴孔灌漿結(jié)束后，及時(shí)對(duì)串漿孔進(jìn)行掃孔處理后，再進(jìn)行高噴灌漿或繼續(xù)鉆進(jìn)。孔口不返漿當(dāng)新灌漿孔在設(shè)計(jì)孔底處進(jìn)行原位靜噴時(shí)，因孔內(nèi)有較大裂隙或碎石層，導(dǎo)致孔 口不返漿時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，至少靜噴35分鐘后，方可開始提升噴射。在高噴灌漿過程中，發(fā)生孔口不返漿時(shí)，應(yīng)停止提升，并查原因。若因孔內(nèi)嚴(yán)重 漏漿時(shí)，可降低噴射壓力、流量，進(jìn)行原位靜噴，或加大漿液比重，或在漿液內(nèi)加入 速凝劑、水玻璃等加速漿液凝固。在高噴灌漿過程中，當(dāng)孔口返漿量明顯減少時(shí)根據(jù) 實(shí)際情況適當(dāng)降低提升速度?！氨Ч堋爆F(xiàn)象若在砂卵石段噴射過程遭遇細(xì)砂層且出現(xiàn)“抱管”現(xiàn)象，而無法按原設(shè)計(jì)的旋轉(zhuǎn) 速度噴射時(shí)，則可以不出現(xiàn)“抱管”現(xiàn)象為前提，適當(dāng)提高旋轉(zhuǎn)速度，一般宜控制在 20r/min 以內(nèi)。若“抱管”現(xiàn)象較為嚴(yán)重，可以在孔內(nèi)下入高噴管之前，直接向孔內(nèi)灌注經(jīng)過篩 分的黏土或膨潤(rùn)土，并在下入高噴管過程中進(jìn)行旋轉(zhuǎn)攪拌，進(jìn)而對(duì)細(xì)砂層形成二次護(hù) 壁。大孤石在鉆孔過程中，如遭遇大孤石，必須準(zhǔn)確記錄孤石上、下界面的位置，在高噴灌 漿至孤石上、下界面時(shí)，應(yīng)靜噴35分鐘，同時(shí)加大漿液比重。(5)局部滲漏處理由于廠房圍堰屬臨時(shí)工程，使用期僅約1