高壓噴射注漿技術(shù)在水庫(kù)防滲和除險(xiǎn)加固中的應(yīng)用

1、高壓噴射注漿技術(shù)在水庫(kù)防滲和除險(xiǎn)加固中的應(yīng)用摘要：目前，高壓噴射注漿技術(shù)該技術(shù)已在全國(guó)進(jìn)行了推廣應(yīng)用，并應(yīng)用于多項(xiàng)大型水利工程，該技術(shù)以其優(yōu)良的施工效果、較高的經(jīng)濟(jì)效益，被廣泛應(yīng)用于各種水利工程中。本文淺析高壓噴射注漿技術(shù)在水庫(kù)防滲加固中的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：高壓噴射注漿技術(shù)；水庫(kù)；防滲加固；應(yīng)用一、在水庫(kù)防滲中的應(yīng)用 1.高壓噴射注漿工程設(shè)計(jì) 某水庫(kù)大壩為碾壓式均質(zhì)土壩，壩高585m，壩頂高程為8550m，壩頂長(zhǎng)為500m，寬為7m。大壩于2005年11月開(kāi)工，2006年9月15日開(kāi)始蓄水，同年9月26日發(fā)現(xiàn)壩腳漏水，12月13日庫(kù)水位上升到56.40m時(shí)漏水量為5L/s。隨著庫(kù)水位的升高，壩后滲

2、流量迅速增大，浸潤(rùn)線(xiàn)出逸點(diǎn)抬高，壩后出現(xiàn)大面積明流、洇濕，大壩處于危險(xiǎn)狀態(tài)。經(jīng)分析研究決定，采用劈裂灌漿和高壓噴射注漿相結(jié)合以形成新的防滲體系，使大壩在較短的時(shí)間內(nèi)解決滲透穩(wěn)定問(wèn)題，確保大壩安全。 高噴板墻軸線(xiàn)布置在壩軸線(xiàn)下游06m處、兩道劈裂灌漿帷幕之間。根據(jù)該壩基巖有幾條小斷層和部分裂隙漏水的情況，高噴板墻最小深入基巖為46m，最大深入基巖為72m，深入截水槽頂部壩體5m，穿過(guò)壩體平均鉆孔深為661m，最小孔深為6423m，最大孔深為775m，孔距為125m。自下而上，平均開(kāi)噴深度為64m，最小開(kāi)噴深度為632m，最大開(kāi)噴深度為66m；平均終噴深度為455m，最小終噴深度為453m，最大終

3、噴深度為46m，平均板墻高度為185m。采用擺噴形式，擺噴角為30，沿高噴灌漿軸線(xiàn)成折線(xiàn)連接，高噴板墻結(jié)構(gòu)平面圖見(jiàn)下圖。 高噴板墻和劈裂灌漿泥墻帷幕呈交叉形連接，允許最大鉆孔孔斜率為05，軸線(xiàn)一側(cè)最大偏距0.33m，要求最小交叉高噴半徑為1.1m；軸線(xiàn)兩側(cè)最大偏距為0.66m，要求最小交叉高噴半徑為1.45m。 2.高壓噴射注漿施工 施工工藝流程 高壓噴射注漿施工工藝流程見(jiàn)下圖： 施工工藝參數(shù) 高壓噴射注漿施工工藝參數(shù)見(jiàn)下表： 鉆孔 1)布孔 布孔分兩序，第一序孔距2.5m，第二序孔距1.25m，高噴軸線(xiàn)與壩軸線(xiàn)平行。 2)鉆孔 用150磨盤(pán)鉆和300型液壓鉆孔機(jī)鉆孔，為保證垂直度，300型液

4、壓鉆不加壓。 3)孔斜控制 控制孔斜率小于0.5%，用測(cè)斜儀量測(cè)，最不利情況可能是相鄰兩孔垂直灌漿軸線(xiàn)反向傾斜0.5%，所要求的噴射半徑長(zhǎng)度可達(dá)1.45m，而試驗(yàn)的噴射半徑最短的只有0.8m，最長(zhǎng)的也只有1.1m。遇此情況或類(lèi)似情況，對(duì)該兩孔或其中一個(gè)孔需要糾偏，或調(diào)整噴射方向，加大噴射角，以達(dá)到噴射板墻相接為止。因?yàn)檫@種情況出現(xiàn)的概率很小，而且有彌補(bǔ)的辦法，所以仍維持鉆孔傾斜率小于0.5%。 鉆孔架的垂直調(diào)整是保證鉆孔垂直度的最基本措施，同時(shí)加高鉆孔機(jī)架，加固上下兩個(gè)控制點(diǎn)，保證兩點(diǎn)一垂線(xiàn)。 4)沖孔 由于該壩土料含砂量高，每完成一個(gè)鉆孔，很快出現(xiàn)沉砂抱管，完成一個(gè)孔的高噴灌漿之后，拔管很困

5、難。所以每完成一個(gè)鉆孔之后，用原鉆桿注入稠泥漿沖孔，直到?jīng)_完沉砂為止，然后下注漿噴射管。 高噴灌漿 為增大射程，采用水、氣、漿三管?chē)娚湫问健?1)制漿使用合格的425級(jí)普通(或礦渣)硅酸鹽水泥，漿液密度為1601709cm3，一般孔采用純水泥漿，發(fā)現(xiàn)有漏水或有水流動(dòng)的地方，加0510的水玻璃，以促進(jìn)速凝。 2)噴射灌漿 當(dāng)噴射管下至設(shè)計(jì)深度后，送入符合要求的水、氣、漿，待漿液冒出孔口后，按設(shè)計(jì)要求擺動(dòng)提升，自下而上直到設(shè)計(jì)高度，然后停水、氣、漿，提出噴射管。 噴射過(guò)程要做好記錄，嚴(yán)格按下列要求控制施工質(zhì)量： a.提升速度誤差不超過(guò)5mmmin； b.擺動(dòng)速度誤差不超過(guò)05rmin； c.擺動(dòng)角

6、度誤差不超過(guò)士3； d.噴射提升過(guò)程中，為了避免埋管和抱管等事故發(fā)生，接卸管應(yīng)事先做好準(zhǔn)備，用最短的時(shí)間完成； 3)回灌 每孔噴射結(jié)束后，應(yīng)用高噴灌漿的冒漿進(jìn)行前一孔回灌，回灌直至孔口液面不再下降為止，并觀測(cè)各孔的回灌時(shí)間和漿量，做好記錄。 4)封孔 網(wǎng)灌結(jié)束后，路面混凝土板以下用黏土充填夯實(shí)，混凝土板用混凝土澆注并抹平。 施工效果分析 防滲施工完成之后，相關(guān)人員對(duì)工程進(jìn)行驗(yàn)收，水庫(kù)滲水量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)要求，直至水庫(kù)正式交付使用幾年后，水庫(kù)滲水量基本無(wú)變化，保證了水利的使用效果，最后，該工程的高壓噴射注漿防滲工程被評(píng)為全優(yōu)工程。 三、在水庫(kù)除險(xiǎn)加固中的應(yīng)用 我國(guó)病險(xiǎn)水庫(kù)數(shù)最大，病險(xiǎn)問(wèn)題多。為充分

7、發(fā)揮工程效益，使工程在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)下安全運(yùn)行，總結(jié)、應(yīng)用和推廣土石壩加固新技術(shù)就顯得非常必要。高壓噴射注漿是土石壩加固中的新技術(shù)，具有良好的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性能。下面以實(shí)例說(shuō)明高壓噴射注漿技術(shù)在水庫(kù)除險(xiǎn)加固中的應(yīng)用。 某水庫(kù)的土層結(jié)構(gòu)使大壩滲流不穩(wěn)定，嚴(yán)重威脅水庫(kù)大壩的安全。利用高噴灌漿技術(shù)對(duì)水庫(kù)進(jìn)行除險(xiǎn)加固，對(duì)其主體工程防滲板墻設(shè)計(jì)采用折線(xiàn)連接，分兩序孔進(jìn)行施工，取得良好效果。該水庫(kù)大壩為均質(zhì)土壩，壩址左岸的黃土包及溢洪道一帶呈雙層結(jié)構(gòu)，上部為砂壤土和壤土。下部為砂卵礫石層；壩基覆蓋層為砂卵石，并與黃土包下砂卵礫石層相互貫通，透水性強(qiáng)，滲透系數(shù)為82127md，砂壤土和壤土的滲透系數(shù)為024rn/d。

8、這樣的土層結(jié)構(gòu)使大壩左岸黃土包和左壩端滲流不穩(wěn)定，當(dāng)水庫(kù)水位較高，蓄水時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，左岸黃土包下游出現(xiàn)大面積漫浸，左壩端下游排水體下有集中滲流出現(xiàn)，并伴有流水聲，嚴(yán)重威脅著水庫(kù)大壩的安全。經(jīng)過(guò)反復(fù)淪證分析，決定采用高噴灌漿技術(shù)對(duì)該水庫(kù)進(jìn)行除險(xiǎn)加固。 1.高噴灌漿防滲板墻施工設(shè)備及施工工藝 施工設(shè)備 主要施工設(shè)備為：造孔系統(tǒng)、商壓水系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、制漿供漿系統(tǒng)、提升噴射系統(tǒng)和檢測(cè)系統(tǒng)。 施工工藝 根據(jù)設(shè)計(jì)防滲板墻施工軸線(xiàn)和孔距確定孔位，并作好地面樁標(biāo)記。鉆頭為150mm，泥漿護(hù)壁，泥漿材料為鈣質(zhì)膨潤(rùn)土、黏土、黃土、細(xì)砂等。攪拌漿液采用聯(lián)合攪漿機(jī)制漿，泥漿泵供漿，要求漿液拌合均勻，密度穩(wěn)定。漿液

9、材料為純水泥漿，水泥為普通硅酸鹽水泥。噴射灌漿是將高噴管下入到孔內(nèi)，按造孔記錄及設(shè)計(jì)板墻底線(xiàn)控制下入深度，然后啟動(dòng)高壓水泵、空氣壓縮機(jī)，攪漿機(jī)供漿，同時(shí)全面檢查各管路是否封閉，水、漿、氣壓力及流量是否符合設(shè)計(jì)參數(shù)要求，噴射管的噴射方向是否對(duì)正。啟動(dòng)設(shè)備3min后，待水泥漿從孔口返漿，再按設(shè)計(jì)提升速度開(kāi)始提升。噴射灌漿結(jié)束后，進(jìn)行靜壓回填灌漿，直至液面不析水、不下沉為止。 2.用圍井試驗(yàn)確定施工參數(shù) 在壩后的地質(zhì)條件與壩址相近的地段做了一個(gè)五邊形試驗(yàn)圍井，圍井邊長(zhǎng)為12m，孔深為1111506m，其中土層厚為37m，砂礫石層厚為68m，基：巖平均埋深為105m。 試驗(yàn)中對(duì)不同地層的提升速度，擺動(dòng)

10、角度及水、氣、漿等各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)進(jìn)行測(cè)試，凝固14d后，進(jìn)行注水試驗(yàn)，然后全部挖開(kāi)檢查，發(fā)現(xiàn)板墻噴射均勻，連接牢固。其中土層高噴墻體厚度為57cm，噴嘴雙面有效長(zhǎng)度為65574m；砂礫石層撰角形成墻體厚度為30cm以上，雙冠有效噴嘴噴射長(zhǎng)度為2730m，全部滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。經(jīng)研究論證后確定：高噴板墻孔距為11m，灌漿軸線(xiàn)與噴射軸線(xiàn)夾角為30，墻體采用折線(xiàn)連接，砂礫石層和土層全部采用擺噴，擺角為25。鉆孔孔斜率必須小于1，墻體厚度大于20cm，墻體強(qiáng)度大于70MPa，墻體滲透系數(shù)小于(19)10-6cms。 3.高噴防滲板墻的施工 該水庫(kù)除險(xiǎn)加固的主體工程為高壓噴射注漿防滲板墻。2006年完成了長(zhǎng)3

11、7m試驗(yàn)段的施工，2007年又完成了另外長(zhǎng)37m及50m試驗(yàn)段。20082010年，防滲板墻的施工全面展開(kāi)，3年間進(jìn)行了564m設(shè)計(jì)軸線(xiàn)高噴防滲板墻的施工，共計(jì)完成鉆孔626孔，鉆孔總進(jìn)尺為2477714m，灌漿總延米為1953258m，共使用水泥134415t。 該防滲板墻設(shè)計(jì)采用折線(xiàn)連接，分兩序孔進(jìn)行施工，第一序孔造孔及噴射灌漿完畢，等待14d后，再進(jìn)行第二序孔的造孔及高噴灌漿的施工。 4.特殊情況處理 漏漿處理 在該大壩高噴灌漿防滲板的施工中，有很多孔發(fā)生了漏漿現(xiàn)象，說(shuō)明大壩基礎(chǔ)存在嚴(yán)重的集中滲流區(qū)及流砂區(qū)，對(duì)水庫(kù)大壩的穩(wěn)定十分不利。因此發(fā)生漏漿時(shí)，視嚴(yán)重程度采取了停止提升或放慢提升速度的辦法，讓漏漿地層充分灌滿(mǎn)水泥漿，從而達(dá)到灌漿的目的。在二序孔的鉆孔中，取出了固結(jié)良好的類(lèi)似混凝土的水泥芯，因而用此方法處理漏漿切實(shí)可行。 孤石處理 該水庫(kù)大壩基礎(chǔ)以砂礫石為主，存在有個(gè)別大的孤石。高噴過(guò)程中，根據(jù)鉆孔記錄，在噴至孤石深度時(shí)，采取上、下各50cm加大擺角、放慢提升速度的辦法，充分將孤石用水泥漿包住，從而達(dá)到板墻充分連接的目的。 事故停噴 如在高噴過(guò)程中發(fā)生停電等停噴事故，再次開(kāi)噴時(shí)則采取復(fù)噴的辦法，解決因停噴造成的板墻連續(xù)性問(wèn)題。 5.高壓噴射注漿除險(xiǎn)加固工程效果分析 施工之后，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖，沒(méi)有間斷和滲漏的現(xiàn)象，其有效噴徑為2.5