高壓旋噴灌漿在圍堰防滲處理當中的應用

1、高壓旋噴灌漿在圍堰防滲處理當中的應用【摘要】結合尼泊爾上馬相迪A水電站發(fā)電廠房圍堰施工及圍堰防滲效果，對高壓旋噴灌漿防滲的施工工藝進行探討。關鍵詞：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上游約300m。廠房圍堰的導流標準采用重現(xiàn)期為 5年(P=20%)，

3、同時結合目前的廠房施工形象進度與節(jié)點工期目標，廠房圍堰擬設計 為全年度汛圍堰。根據(jù)招標文件提供的相關水文氣象資料，相應的導流設計洪峰流量 為1180m3/s，對應的原始河道水位高程為782.74m。廠房圍堰坐落于尾水渠之上，設計為土石圍堰，平面軸線長度約為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，回填施工前對回填區(qū)的覆蓋層進行了清理， 回填時分層振動碾壓。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 房內(nèi)側陡壁或覆蓋層之下，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。弱風化石英巖飽和抗壓強度102121MPa，平均 值111MPa，屬堅硬巖。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，圍堰基礎主要為砂 卵石夾漂石，考慮到廠房圍堰為臨時工程，在尾水閘門安裝完成投入使用后拆除，結 合高壓旋噴灌漿施工特點：適用于砂土、粉土、砂礫石、卵石等松散透水地基，決定 采用高壓旋噴結合水泥沙土心墻聯(lián)合防滲。技術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，單個旋噴樁體成樁原理是采用鉆機造孔，帶有噴嘴的噴管下至設計位置，旋噴試，高壓射流旋噴時，高壓 射流邊旋轉邊緩慢上升，對周圍的土體進行

6、切削破壞，切削下來的一部分細小的土顆 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)絡結構，一般小顆粒在中部位置居多，大顆粒多分布在外側或邊緣部分，四周未 被切削下來的土體被擠密壓縮。圖2：設備工作流程施工方案5.1施工措施根據(jù)現(xiàn)有設備及我公司在類似工程中的施工經(jīng)驗，廠房圍堰高壓旋噴防滲墻施工 時擬采用“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，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，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)、及樁體強度等指標。表1初擬三管法高壓旋噴施工參數(shù)匯總表項目名稱參數(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；2、圖中數(shù)字I、lb DI為高噴分序序號,5.2施工工藝根據(jù)廠房圍堰的實際特點，本工程高壓旋噴擬采用的工藝流程如下：場地平整一高壓旋噴試驗一測量放線一鉆機就位一跟管鉆孔一鉆機移位一下入PVC管護壁一拔跟管一旋噴鉆機就位一下入噴射管一旋噴灌漿一旋噴鉆機移位一下 一孔施工。場地平整在高噴施工設備進入工作面之前，先利用推土機將目前圍堰回填頂面整平，再利 用振動碾

9、碾壓密實。高壓旋噴試驗為了正式確定施工時的高壓旋噴灌漿正式參數(shù)，從圍堰上取10m做試噴試驗。試驗孔的孔距選擇1.0m，1.2m兩種進行對比，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，并取芯做強度及滲透性試驗，發(fā)現(xiàn)孔距1.2m既滿足設計 止水要求又經(jīng)濟合理(如圖I-1I-3間距1.0m,I-31-4間距1.2m)，同時可確定前述的 各項技術指標。圖3：高壓旋噴試驗效果測量放線鉆機就位之前，由現(xiàn)場施工員配合測量人員測放出高壓旋噴防滲墻的軸線及每個 高噴孔的孔位，并用鋼筋頭進行標識。鉆孔及護壁鉆機就位后用水平儀檢查鉆機前后左右，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、開孔孔位與設計孔位的偏差不大于5cm。鉆孔采用MD-80A型 風動沖擊鉆機、同心錘跟管鉆進。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，若基巖面出露高程較高，則孔深深入基巖0.51.0m。鉆孔時 要保證鉆孔的垂直度，鉆進過程中每6m應至少校核一次鉆孔的垂直度，當發(fā)現(xiàn)鉆孔 傾斜時，及時采取補救措施。鉆孔分I、II、III序進行，先進行I序孔鉆孔與灌漿， 其次是II序孔，最后施作III序孔。鉆孔完成后進行孔深測量，由質(zhì)檢人員進行工序驗 收，檢測孔深達到設計要求以后方可終孔，同時在鉆進過程中，隨鉆孔進度做好鉆孔 記錄，鉆孔記錄應準確反應地層巖性、有無地下水及孔口返渣情況

11、。鉆孔完成并將鉆機移至下一孔位后，在跟管內(nèi)下入PVC管進行護壁，最后再利 用拔管機將跟管拔出。下入高噴管高壓旋噴鉆機就位后，下入噴射管之前，應在地面進行試噴，以檢查機械及管路 是否處于完好、暢通狀態(tài)，再調(diào)整旋噴鉆機使機身處于水平狀態(tài)、噴管處于垂直狀態(tài)， 最后再下入高噴管至孔底，并進行試旋轉，確保高噴管在孔內(nèi)可以正常旋轉。漿液拌制高噴灌漿漿液采用純水泥漿，水泥選用當?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，當孔口無返漿或漿液流失較大時， 將水灰比調(diào)整為0.8 : 10.6 : 1，比重約為1.61.7 g/cm3。漿液拌制嚴格按照配合比 進行，

12、制漿材料的稱量誤差應控制在5%以內(nèi)，同時利用比重計對配制好的漿液進行 檢查、校核。漿液拌制時，首先利用高速攪拌機進行攪拌，攪拌時間不得少于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間不應超過4h。高壓旋噴灌漿當高噴管噴頭下放至設計孔深后，先按預設計的施工參數(shù)進行原位旋轉噴射(即 為只旋轉不提升的靜噴)，當孔口返漿、情況正常后方可開始提升噴射。噴射過程中，要及時檢查各參數(shù)確保符合設計要求，并定時測定孔口回漿比重， 按設計規(guī)定的提升速度和旋轉速度進行施工。高壓旋噴灌漿采用自下而上連續(xù)進行噴射，若中途要拆卸噴射管時，搭接段應

13、進 行復噴，復噴長度不小于0.3m。因故中斷后再恢復施工時，應對中斷段進行復噴， 搭接長度不小于0.5m。當噴射達到樁頂即將結束時，應放慢提升速度，利用回漿或水泥漿及時回灌，直 至孔口漿面不下降為止。高壓旋噴灌漿施工過程中，應做好灌漿記錄，其內(nèi)容應包括灌漿孔段、時長、水 壓、風壓、漿壓、提升速度、旋轉速度、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，在實際施工時擬采取以下應對措施。串漿在噴射灌漿過程中若在相臨孔發(fā)生串漿現(xiàn)象且較為嚴重時，應堵塞

14、串漿孔，待該 高噴孔灌漿結束后，及時對串漿孔進行掃孔處理后，再進行高噴灌漿或繼續(xù)鉆進。孔口不返漿當新灌漿孔在設計孔底處進行原位靜噴時，因孔內(nèi)有較大裂隙或碎石層，導致孔 口不返漿時，應根據(jù)實際情況，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，應停止提升，并查原因。若因孔內(nèi)嚴重 漏漿時，可降低噴射壓力、流量，進行原位靜噴，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，當孔口返漿量明顯減少時根據(jù) 實際情況適當降低提升速度?！氨Ч堋爆F(xiàn)象若在砂卵石段噴射過程遭遇細砂層且出現(xiàn)“抱管”現(xiàn)象，而無法按原設計的旋轉 速度噴射時，則可以不出現(xiàn)“抱管”現(xiàn)象為前提，適當提高旋轉速度，一般宜控制在 20r/min 以內(nèi)。若“抱管”現(xiàn)象較為嚴重，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 分的黏土或膨潤土，并在下入高噴管過程中進行旋轉攪拌，進而對細砂層形成二次護 壁。大孤石在鉆孔過程中，如遭遇大孤石，必須準確記錄孤石上、下界面的位置，在高噴灌 漿至孤石上、下界面時，應靜噴35分鐘，同時加大漿液比重。(5)局部滲漏處理由于廠房圍堰屬臨時工程，使用期僅約1