高壓噴射灌漿技術(shù)在圍堰防滲處理中的應(yīng)用

高壓噴射灌漿技術(shù)在圍堰防滲處理中的應(yīng)用

1廠區(qū)地面高程和地下水位二龍山黑龍山位于甘肅省肅南市玉固族自治縣。位于張家城西南約70公里處的黑河峽谷中段。它是黑河峽谷水的第四個(gè)級(jí)水電站。主要任務(wù)是發(fā)電，屬于三級(jí)職業(yè)。廠房區(qū)位于黑河右岸漫灘上,廠區(qū)地面高程為2147～2152m,地下水位2145m,廠房基礎(chǔ)開挖至建基面高程2128.7m,基坑邊坡一般高18.3～23.3m,廠房建基面位于地下水位以下15.87～16.3m處。該工程將對(duì)基坑外圍進(jìn)行防滲處理,以防止廠房開挖過程中邊坡滲透破壞及減少廠房基坑滲水量。廠房地基以含漂石的卵礫石為主,并夾有漂卵石和含卵礫石粉細(xì)砂層透鏡體,總體為中等透水性,局部為強(qiáng)～中等透水性(漂卵石層)和弱透水性(含卵礫石粉細(xì)砂層)。顆粒以粗大為主,分布不均勻,透水性差異較大,且易產(chǎn)生管涌型滲透破壞,局部產(chǎn)生流土型滲透破壞。2防滲板墻設(shè)計(jì)指標(biāo)工程采用懸掛帷幕式高壓擺噴防滲板墻,墻頂高程2146～2144m,墻底高程2122.5～2126.7m。主要設(shè)計(jì)指標(biāo)為:孔間距1.0m,單排布設(shè);防滲板墻平均墻厚不小于25cm;滲透系數(shù)i×10-6cm/s(1≤i<10);抗壓強(qiáng)度R28≥3MPa,且防滲板墻本身不得有集中滲流通道。高噴防滲板墻結(jié)構(gòu)型式采用折線形式擺動(dòng)連接,接頭形式為搭接法,噴射中心線與板墻軸線夾角30°。防滲板墻分Ⅲ序孔施噴,噴漿擺動(dòng)角度為45°。3高噴灌木設(shè)計(jì)3.1噴管擺動(dòng)提升管回填工藝流程:定位→造孔→下脆性PVC護(hù)壁管→起拔套管→高噴臺(tái)車就位→地面試噴→下噴管→始噴→擺動(dòng)提升→回漿→終噴→提出噴管→人工回填→管路沖洗→高噴臺(tái)車移位,如圖1所示。注漿分Ⅲ序施工,相鄰次序孔的噴射間隔時(shí)間大于24h,使Ⅰ序孔在噴射后其凝結(jié)體具有一定強(qiáng)度,然后再噴Ⅱ,Ⅲ序孔,這樣凝結(jié)體才能形成切割式或焊接式連接。施工參數(shù)見表1。3.2施工步驟(1)標(biāo)記和控制管在防滲軸線上對(duì)高噴孔一次性進(jìn)行放樣,利用木樁作標(biāo)記,并在典型斷面布設(shè)若干個(gè)控制點(diǎn),妥善保護(hù),以便校核布放孔位。鉆孔應(yīng)按設(shè)計(jì)圖紙統(tǒng)一編號(hào),孔位偏差控制在5cm以內(nèi)。(2)垂直度校核開孔前,選定與高噴管徑相匹配的鉆孔孔徑,鉆孔孔徑為?150mm,套管直徑為?146mm,絲扣連接。鉆孔時(shí)首先用水平尺和吊錘對(duì)鉆具和推進(jìn)梁的垂直度進(jìn)行校核,鉆孔過程中隨時(shí)復(fù)校,保證成孔偏斜率一般控制在1%以內(nèi)。鉆孔采用阿特拉斯460-PC跟管鉆機(jī)鉆進(jìn)成孔工藝,鉆桿安有扶正器,以確保鉆孔精度。(3)下剛性混凝土保護(hù)墻的特性造孔完成后,將脆性PVC護(hù)壁管下入預(yù)留在孔內(nèi)的鉆機(jī)套管中,起到保護(hù)鉆孔孔壁,鉆孔不易坍塌的作用。(4)拔銷脆性PVC護(hù)壁管安裝完畢后,利用液壓拔管機(jī),將預(yù)留在孔內(nèi)的鉆機(jī)套管拔出?？椎壮恋砜刂圃?0cm以內(nèi)。(5)孔敏試驗(yàn)鉆孔結(jié)束后,對(duì)鉆孔孔深、孔斜進(jìn)行驗(yàn)收,不符合要求的孔重新造孔,符合要求的孔及時(shí)轉(zhuǎn)入下一道工序。(6)擺動(dòng)系統(tǒng)正常高噴臺(tái)車應(yīng)檢查提升、制動(dòng)、管路、電路、擺動(dòng)等系統(tǒng)是否正常,管路應(yīng)暢通無阻、連接正常。噴嘴應(yīng)與高噴要求相適應(yīng),噴嘴內(nèi)不得有雜物,注漿接頭應(yīng)密封良好。(7)試噴管及管路的情況噴管下入前,應(yīng)先送漿、氣試噴,把各種壓力加到噴射要求的壓力和流量。通過試噴可以了解各種管路是否暢通。為防止噴嘴堵塞,下管前,可用膠布包扎。下噴漿管時(shí)保持一定漿壓、漿量,防止堵塞漿管,減小摩擦。下到設(shè)計(jì)深度后再送氣。不能到達(dá)設(shè)計(jì)深度的提出鉆具,重新鉆孔。(8)原漿制備工藝水泥經(jīng)檢驗(yàn)合格后,才能使用。高噴所需水泥漿存放的有效時(shí)間應(yīng)符合下列規(guī)定:漿液使用前必須充分過濾,自制備到用完時(shí)間不超過4h,如超過規(guī)定時(shí)間,應(yīng)降低標(biāo)號(hào)使用,如不允許降低標(biāo)號(hào)使用,則應(yīng)廢棄。漿液存放時(shí)間應(yīng)控制在漿體溫度在5～40℃范圍內(nèi),否則應(yīng)廢棄。漿液水灰比0.5∶1～0.8∶1。當(dāng)需要減緩水泥沉淀速度保持良好的可灌性時(shí),可加入適量的水玻璃。(9)噴管過程控制1)注漿前應(yīng)弄清孔序,確定擺動(dòng)方向,要防止發(fā)生錯(cuò)誤造成斷墻。當(dāng)注漿管下至預(yù)定孔深,開始送入符合要求的氣、漿。待孔口返漿比重符合要求后,可自下而上邊噴射、邊擺動(dòng)、邊提升,直到終噴高度。噴漿過程中,隨時(shí)檢查施工機(jī)具運(yùn)轉(zhuǎn)情況和施工參數(shù)是否符合要求。2)提升速度除按現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定的參數(shù)控制外,還要注意孔口返漿且返漿密度符合要求。3)接、卸換管時(shí),速度要快,防止埋管和堵管。換管后,重新進(jìn)行高噴作業(yè),搭結(jié)長度不應(yīng)小于0.3m。因故恢復(fù)噴射時(shí),復(fù)噴0.5m,保證凝結(jié)體的連續(xù)性。4)噴射管接頭的密封圈應(yīng)經(jīng)常檢查、更換。5)噴射采用P.O32.5級(jí)普通硅酸水泥,進(jìn)漿比重1.65,返漿比重不小于1.2。(10)液體收集施工前開挖好導(dǎo)漿溝和集漿坑,對(duì)高噴返漿進(jìn)行回收處理,減少水泥廢棄漿液對(duì)環(huán)境造成的污染。(11)壓塊和取樣噴射結(jié)束后,向孔內(nèi)進(jìn)行靜壓灌漿或?qū)Я鞣禎{進(jìn)行回填,回填到孔內(nèi)液面不再下沉為止。防止孔口出現(xiàn)“凹穴”、“空洞”等現(xiàn)象。(12)管道清潔壓漿回填后,及時(shí)對(duì)噴射管路進(jìn)行清洗,防止堵塞噴漿管路。3.3特殊情況下(1)噴具恢復(fù)機(jī)械故障要盡力縮短中斷時(shí)間。若短時(shí)間不能恢復(fù)的,提出噴具,用水沖洗干凈。待故障處理后,將噴具下入原中斷位置以下0.5m繼續(xù)進(jìn)行噴射灌漿。(2)當(dāng)高噴過程中噴嘴堵塞時(shí)，應(yīng)提出噴嘴處理，并記錄中斷深度處理完畢后,若孔深能滿足深度要求,下入噴具到中斷深度以下0.5m繼續(xù)進(jìn)行噴灌作業(yè),不能滿足要求的,重新造孔。(3)在灌溉過程中，如果孔口未提取污泥，則應(yīng)立即停止稀釋，直到孔口反浮液提升速度根據(jù)地層和返漿情況做適當(dāng)調(diào)整,在地層交界處停止提升,靜噴2～3min并增大供漿量。(4)高壓噴射+“凝膠漿液”①噴具停止提升,靜壓注漿,使架空地層全部充填密實(shí),孔口返漿符合要求后才能恢復(fù)提升噴具;②降低噴射漿壓和風(fēng)壓,漿壓、風(fēng)壓分別降至5MPa和0.3MPa,加濃漿液,增大供漿量,孔口摻砂、鋸末和速凝液等措施;③下噴具前在PVC管護(hù)壁的鉆孔內(nèi)注入“凝膠泥漿”;④為了防止噴具被埋住,采用間隔提升的方法(即全參數(shù)切割地層→靜噴→全參數(shù)切割地層),待返漿后將風(fēng)、漿等參數(shù)調(diào)整至正常值。4質(zhì)量控制和施工效果4.1現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量控制措施(1)以現(xiàn)代企業(yè)模式進(jìn)行施工管理1)組織有能力、有經(jīng)驗(yàn)的施工技術(shù)人員學(xué)習(xí)掌握設(shè)計(jì)技術(shù)文件及有關(guān)規(guī)程規(guī)范,編制施工組織措施,確保技術(shù)先進(jìn)、工藝簡單、經(jīng)濟(jì)合理;2)強(qiáng)化管理,規(guī)范制度:“以質(zhì)量求生存,向管理要效益”,強(qiáng)化內(nèi)部管理,制定全方位的項(xiàng)目管理辦法,優(yōu)化項(xiàng)目部運(yùn)作機(jī)制,以現(xiàn)代企業(yè)模式進(jìn)行施工管理;3)及時(shí)、果斷作出決策:項(xiàng)目經(jīng)理將常駐現(xiàn)場(chǎng),對(duì)有關(guān)問題及時(shí)做出決策,確保施工順利進(jìn)行,為保質(zhì)、保量完成任務(wù)提供可靠的保證。(2)質(zhì)量控制的要點(diǎn)1)對(duì)所購材料和施工設(shè)備進(jìn)行到貨檢驗(yàn);2)對(duì)天然建材進(jìn)行物理性能試驗(yàn),以檢驗(yàn)其性能是否滿足設(shè)計(jì)要求,嚴(yán)防不合格材料進(jìn)入施工流程;3)按照施工工藝要求對(duì)每一工序質(zhì)量進(jìn)行控制,嚴(yán)防不合格工序進(jìn)入下一工序,每一工序找出質(zhì)量控制要點(diǎn)進(jìn)行重點(diǎn)控制,施工過程執(zhí)行“三檢制”;4)對(duì)所有原始記錄、中間成果資料及最終成果資料進(jìn)行質(zhì)量控制,以完備的質(zhì)量“三檢制”和成果資料逐級(jí)審簽制度保證工程資料的質(zhì)量;5)在每個(gè)分項(xiàng)工程施工中,對(duì)各環(huán)節(jié)所涉及的工程項(xiàng)目試驗(yàn),按照試驗(yàn)大綱計(jì)劃進(jìn)行取樣試驗(yàn),并將試驗(yàn)成果報(bào)送監(jiān)理工程師審查。(3)質(zhì)量檢驗(yàn)報(bào)告的種類原材料供應(yīng)選用有足夠生產(chǎn)能力和良好信譽(yù)的廠商,所有材料均有出廠合格證和材質(zhì)檢驗(yàn)單,使用前進(jìn)行嚴(yán)格的檢驗(yàn),并要有全面、詳實(shí)的材質(zhì)檢驗(yàn)報(bào)告。(4)預(yù)防重大質(zhì)量事故發(fā)生的措施嚴(yán)格執(zhí)行質(zhì)量“三檢制”,堅(jiān)決杜絕不合格工序進(jìn)入下一道工序,有效地防止重大質(zhì)量事故的發(fā)生。由于客觀原因造成質(zhì)量缺陷時(shí),及時(shí)上報(bào)并作詳細(xì)記錄,征得有關(guān)各方同意后,嚴(yán)格按照批準(zhǔn)的補(bǔ)救措施進(jìn)行處理,確保工程不留質(zhì)量隱患。4.2施工期間的質(zhì)量控制(1)水泥性能檢測(cè)對(duì)進(jìn)場(chǎng)的共計(jì)2859.05t水泥,按要求抽取了水泥樣品,委托張掖市甘州水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院試驗(yàn)室進(jìn)行水泥性能檢測(cè),檢測(cè)成果如表2。檢測(cè)成果資料證明,水泥各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)滿足規(guī)范要求。(2)中間產(chǎn)品在工程施工過程中,嚴(yán)格按表1控制噴漿各項(xiàng)參數(shù),孔位、孔斜均滿足設(shè)計(jì)要求。(3)防洪堤墻開挖檢測(cè)結(jié)果高噴墻體圍井檢查和開挖檢查是評(píng)定工程質(zhì)量的重要依據(jù)。該工程共進(jìn)行了2組墻體圍井注水試驗(yàn),注水試驗(yàn)結(jié)果見表3。檢測(cè)成果表明墻體滲透指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)要求。在防洪堤施工過程中,用挖掘機(jī)對(duì)堰體高噴板墻進(jìn)行了開挖檢查,開挖位置見表4,開挖檢測(cè)結(jié)果:墻體厚度50～60cm,大于設(shè)計(jì)厚度25cm,開挖出的墻體墻面垂直,膠結(jié)密實(shí)(見圖2～4);墻體取試塊做抗壓強(qiáng)度,墻體抗壓強(qiáng)度大于3MPa,質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求。4.3圍井群眾水保質(zhì)量檢測(cè)(1)通過對(duì)墻體進(jìn)行探槽開挖,墻體厚度平均在50～60cm,大于設(shè)計(jì)墻厚25cm,墻體連續(xù),膠結(jié)密實(shí),滿足設(shè)計(jì)要求。(2)通過對(duì)墻體進(jìn)行2組圍井注水試驗(yàn)檢查:WJ1滲透系數(shù)為K1=1.029×10-7cm/s,WJ2滲透系數(shù)為K2=4.42×10-7cm/s,均滿足設(shè)計(jì)滲透指標(biāo)K≤i×10-6cm/s的要求。(3)整個(gè)工程施工,嚴(yán)格在監(jiān)理、業(yè)主、施工單位質(zhì)檢人員的受控過程中,各項(xiàng)參數(shù)、指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)要求,工程質(zhì)量達(dá)到優(yōu)良標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)工程驗(yàn)收會(huì)議綜合評(píng)定工程質(zhì)量等級(jí)為優(yōu)良。4.4滲墻設(shè)計(jì)及排水該工程實(shí)施后就進(jìn)行了基坑開挖,開挖過程的滲流和排水情況表明,工程取得了很好的預(yù)期效果。防滲墻設(shè)計(jì)為懸掛式,基坑積水包括山體內(nèi)部的裂隙水、基坑內(nèi)土體自身的飽和水、墻體底部的繞滲