工作總結淺基坑砂卵石圍堰振沖灌漿防滲技術研究

1、水電七局有限公司二分局水電七局有限公司二分局土石圍堰氣漿振沖注漿防滲技術研究2011 年度結題驗收工作總結水電七局二分局2011 年 11 月 30 日 1目目 錄錄1 1 項目簡介項目簡介 .12 2 課題意義課題意義 .22.1 國內為及行業(yè)內研究概況 .22.2 課題意義.22.3 應用前景.23 3 研制人員投入情況研制人員投入情況 .24 4 科研經費投入情況科研經費投入情況 .35 5 土石圍堰氣漿振沖注漿防滲技術調研土石圍堰氣漿振沖注漿防滲技術調研 .46 6 項目實施情況項目實施情況.47 7 所取得的成果所取得的成果.411 1 項目簡介項目簡介甲米一級水電站工程位于四川省涼

2、山州鹽源縣鹽塘河干流甲米河上，取水樞紐位于鹽塘河甲米村上游約 5.3km，距縣城約 54.7km；廠區(qū)位于桃子鄉(xiāng)跨棉村，距鹽源縣城約 67km，距西昌市區(qū)約 220km，鹽瀘旅游公路沿鹽塘河于電站河對岸通過，交通方便。甲米一級水電站系具日調節(jié)功能的引水式電站，電站裝機 312MW，設計水頭 90m，設計引用流量 45.45m3/s。電站樞紐建筑物由首部樞紐、引水系統(tǒng)、廠區(qū)樞紐三部分組成。首部樞紐攔河閘壩由泄洪沖沙閘段及左右側非溢流壩段組成，攔河閘壩基置于砂卵石地基上，最大壩高 12.49m，壩頂全長 95.72m。壩基巖層包括覆蓋層和基巖兩大部分：壩基覆蓋層厚 31.435.15m，分 8個小

3、層，依次為卵石層，厚 3.856.35m，結構稍密，地基承載力為0.48Mpa，細砂層，厚 2.163.41m，結構松散稍密，承載力為0.14MPa0.28Mpa，粘土及粉質粘土層，厚度 8.9412.67m，棕色，結構松散稍密，滲透系數(shù) 1.3810-41.5910-5cm/s，承載力為 0.125Mpa，粘土夾碎石層，壩址上游有出露，卵石層，該層地基承載力較高，細砂層，厚度 3.146.55m，含少量卵礫石，稍密，地基承載力較低，埋深 30 多米。基礎宜置于第卵石層上，其下作防滲和地基加固處理。甲米一級水電站圍堰基礎防滲原方案是采用高噴防滲，該工程圍堰分兩期施工，一期圍堰設計長度 240m

4、，二期圍堰設計長度 180m，圍堰堰體及堰基均為砂卵石。由于本工程圍堰頂部至基坑最深處僅 10m，采用高噴防滲方案施工工期較長，材料消耗較大，水泥漿流失較大，成本較高。根據(jù)甲米電站工期和資金情況，特別是首部樞紐一期工程，由于基坑地質條件差，地基處理工程量比招標文件時增大，采用高噴防滲方法在工期和資金方面均不能滿足項目要求。根據(jù)圍堰堰基及堰體地層特性，經方案比較及反復論證，基于振沖法和高壓噴射注漿法進行改進，對振沖器進行技術創(chuàng)新改造，形成的一種新的方法氣漿振沖注漿，該方法不但具有振沖法成孔快、對孔壁具有振密的特點，還具有高壓噴射注漿法良好的加固效果；同時，氣漿振沖注漿所能達到的有效樁徑均高于振沖

5、法及高壓噴射注漿法，從而能夠更有效的止水或提供更高的復合地基承載力，由于振沖器的振動作用，氣漿振沖注漿法還可有效的消除地基液化問2題；另外，相對高壓噴射注漿法，它在設備、資金、材料投入相對較少，施工成本低，工序簡單易于操作，縮短工期，水泥漿液流失相對較少，在環(huán)保上具有明顯的優(yōu)勢，對淺基坑砂卵石圍堰防滲較為適合?？蔀樯奥咽罎B及軟基基礎加固施工探索一條新的施工技術方法，為類似工程提供借鑒和參考，在軟基處理中有廣闊的應用前景，具有良好的社會效益和經濟效益。2 2 課題意義課題意義2.12.1 國內為及行業(yè)內研究概況國內為及行業(yè)內研究概況目前國內對氣漿振沖注漿防滲沒有研究報道，甲米一級電站采用氣漿振

6、沖注漿防滲屬首次。2.22.2 課題意義課題意義本課題基于振沖法和高壓噴射灌漿法進行研究，形成一種新的方法-氣漿振沖注漿，振沖注漿所能達到的有效樁徑均大于振沖法和高壓噴射灌漿法。振沖注漿投資小、施工速度快，工藝簡單易于操作，降低施工成本，節(jié)約了工期，可為水利水電工程圍堰防滲施工探索一條新的施工方法。2.32.3 應用前景應用前景圍堰防滲施工，根據(jù)圍堰堰體及堰基覆蓋層厚度及地層組成情況，常用的防滲方法主要有高壓噴射灌漿、混凝土防滲墻、粘土芯墻、水泥或粘土水泥灌漿、自凝灰漿槽、板樁灌注墻、防滲土工膜等。現(xiàn)有各種工藝均較為成熟，然而都有各自的局限性?；谡駴_法和高壓噴射灌漿法進行改進，對振沖器進行技

7、術創(chuàng)新改進，形成一種新的方法-氣漿振沖注漿。振沖注漿用于圍堰防滲在國內屬首次，振沖注漿防滲施工具有速度快、投資小，節(jié)約水泥用量、環(huán)保等特點，可達到節(jié)約成本和節(jié)約工期的目的，振沖注漿對土石圍堰較為適合，可為水利水電工程圍堰防滲施工探索一條新的施工方法。目前，本成果僅用于甲米一級水電站圍堰防滲，在國內屬首次，無任何經驗借鑒，其各項施工參數(shù)都未得到大量數(shù)據(jù)印證，因此，還有待進一步完善。3 3 研制人員投入情況研制人員投入情況2010 年 6 月中旬項目向分局提出了關于淺基坑砂卵石圍堰氣漿振沖注漿3防滲技術研究的立項申請，立項之初我部組建了以項目部袁向平為組長的技術攻關小組，因工作關系，2010 年

8、10 月袁向平調離甲米項目部，唐勇同志接任組長。2011 年 5 月中旬我部向公司提出了關于土石圍堰氣漿振沖注漿防滲技術研究的立項申請，我部所投入的研究實施人員情況如下：序號姓名職務職稱專業(yè)本課題中分工備注1唐勇項目經理工程師水工總負責2鄧鵬副經理兼總工工程師水工技術總負責3范鎮(zhèn)鴻副經理工程師土木工程經營管理4王建興副經理工程師水工現(xiàn)場管理5胡忠良副總工兼工程部主任工程師工程力學技術負責6吳明副總工兼質安部主任助工水工質量負責7陳健財務部主任助會財會財務負責8李雙林物機部主任工程師工程機械設備物資負責9李勇工程部副主任助工水工測量負責10姜明工程部副主任助工水工現(xiàn)場技術管理11唐雄經營部副主任

9、助經概預算預算負責12范祖光工程部副主任助工土木工程現(xiàn)場技術員13蒲隆進質檢員助工交通工程質檢員14劉斌技術員技術員水工測量15張敏技術員技術員水工測量4 4 科研經費投入情況科研經費投入情況本科研項目共投入科研經費 110.52 萬元，其中 2010 年投入 57.85 萬元，2011 年投入 52.67 萬元，預計 2011 年 4 季度科研經費投入 347 萬元。主要用于研發(fā)活動消耗的材料、燃料費，研發(fā)人員工資以及新工藝規(guī)程制定費。具體資金投入詳見下表：20102010 -2011-2011 年度年度金額單位：萬元金額單位：萬元序號序號費費 用用 項項 目目金額金額1 1一、研發(fā)活動直接

10、消耗的材料、燃料和動力費用一、研發(fā)活動直接消耗的材料、燃料和動力費用43.4343.4321.材料11.9832.燃料31.4545 5二、直接從事研發(fā)活動的本企業(yè)在職人員費用二、直接從事研發(fā)活動的本企業(yè)在職人員費用21.0221.0261.工資、薪金21.022424八、與研發(fā)活動直接相關的其它費用八、與研發(fā)活動直接相關的其它費用46.0746.07262.新工藝規(guī)程制定費46.073030合計數(shù)（合計數(shù)（1+5+9+12+15+19+20+211+5+9+12+15+19+20+21）110.52110.525 5 土石圍堰氣漿振沖注漿防滲技術調研土石圍堰氣漿振沖注漿防滲技術調研目前，采用

11、氣漿振沖注漿防滲技術進行圍堰防滲，通過科技查新，國內無任何文獻報道，無任何經驗借鑒。6 6 項目實施情況項目實施情況甲米一級水電站首部樞紐圍堰氣漿振沖注漿防滲已完成。一期圍堰（上游、下游、縱向圍堰，圍堰氣漿振沖注漿總長 240m）氣漿振沖注漿施工 2009 年 12 月 28 日開始，2010 年 1 月 5 日結束，工期 9 天。二期圍堰（上游圍堰、下游圍堰，圍堰氣漿振沖注漿總長 180m，縱向圍堰為漿砌石圍堰）氣漿振沖注漿施工 2010 年 12 月 1 日開始，2010 年 12 月 17 日結束（12 月 5 日15 日振沖器故障） ，工期 6 天。圍堰防滲施工完成后，基坑開挖揭露總滲

12、水率小于 300m3/h，防滲效果較好，為首部樞紐度汛創(chuàng)造了有利條件。7 7 所取得的成果所取得的成果7.1 施工原理7.1.1 振沖器原理 振沖器由偏心振動體、潛水電動機、射水管總成、上接套、密封墊、減震器、高壓膠管及導向管總成等組成，各部均用螺栓聯(lián)接成一體。改造后的氣液注漿式振沖器是在原振沖器的內部，增加了壓氣管總成，并在振沖器端頭設置小孔徑的出氣孔，外部配置高壓膠管與空壓機相連。7.1.2 施工原理施工原理：氣漿振沖注漿是基于振沖法及高壓噴射注漿法進行改進后的一種施工方法，在原有振沖+水的基礎上，將水管用于輸送漿液，同時增設了空氣噴射通道，即振沖+漿液+氣體三相結合進行巖土施工。它是利用

13、氣漿振沖器的振動，對原土層進行擾動，重新組織土顆粒的排列方式，重塑土層結構。在振動過程中，不斷噴射空氣流、注入水泥漿，空氣流對土體中原有的空隙及裂縫5再次加大，形成漿液通道，同時借助空氣流的攪動，使土層中的細小顆?；蚋迟|等在氣流及漿液流的浮力作用下，溢出孔口而排出，并通過漿液與土體間的凝聚作用，使加固土體硬結成具有整體性、水穩(wěn)性和一定強度的柱狀加固土，與土層組成復合地基以提高土體承載力，相互搭接成墻以降低土體的滲透性能。7.2 施工參數(shù)7.2.1 設備選型根據(jù)設計地質勘探資料，本工程選用了 ZCQ150 型號的氣漿振沖器造孔。參數(shù)型號功率（kw）成樁直徑（cm）備注ZCQ1501508013

14、5樁徑隨土層的力學性質而異，力學性能越差，樁徑越大7.2.2 孔距孔徑為樁徑與兩倍搭接長度之差，搭接長度一般取 10cm，由于該種方法首次用于圍堰防滲，故按 0.6m 孔距布置，搭接成槽，成墻厚度 0.7m1m，孔深10m；7.2.3 注漿量本工程用于圍堰止水，漿液量 60L140L/分鐘，漿液濃度 0.6:11:1，采用 42.5R 早強水泥。7.2.4 注漿壓力由于氣漿振沖法利用振沖及噴射氣流造孔，漿液填充顆?？障叮首{壓力相對較小，壓力 0.30.5Mpa。7.2.5 氣壓氣漿振沖注漿法噴氣壓力與地層的力學指標、施工環(huán)境及施工要求有關，孔隙率大，粘聚力較小的地層，較少氣壓即可吹入充分漿

15、液，反之則需要較大壓力，首部樞紐閘壩基礎以下 10m 范圍均為砂卵石、粉細沙層，兩側岸坡部位為淤泥質砂土，故采用 0.50.8Mpa 風壓。7.2.6 振沖器貫入速度及提升速度振沖器貫入、提升速度受注漿量、基礎地質條件、注漿空位位置的控制，6對于注漿量大、上部壓力大、注漿孔深的部位，可適當加速，由于圍堰止水要求高，其提升速度應小于地基處理。振沖器正常貫入速度：80100cm/min，振沖器提升速度：3050cm/min；7.3 施工工藝及質量控制7.3.1 施工工藝及質量控制7.3.1.1 清理整平場地、確定灌漿軸線，沿軸線開挖寬 1.5m，深 0.6m 基槽，測放孔位，孔距 60cm，并插簽

16、標識；7.3.1.2 在振沖器起吊連接管上按 50cm 刻度做好標識，施工機具就位，起吊振沖器對準孔位，孔位偏差控制在5cm，鉆孔的孔斜率控制在 1%以內；7.3.1.3 采用高速攪拌機按 0.6:1 拌制水泥漿，并在高速攪拌機出漿口設置濾網(wǎng)，技術人員對每桶水泥漿測量比重，嚴格控制水泥漿液濃度；7.3.1.4 造孔注漿：啟動動力箱，待振沖器運行正常后，開動壓漿泵送水泥漿液，使振沖器徐徐貫入，施工過程中，現(xiàn)場技術人員采用吊錘從正面、側面測量垂直度，防止偏斜，待振沖器達到設計孔深后，電流達到 100A，再徐徐提升，至孔口 50cm 時停止注漿，以保證漿液不溢出孔口。各項施工參數(shù)必須每孔觀測檢查，發(fā)

17、現(xiàn)不符合要求的必須立即糾正，記錄每孔水泥用量；7.3.1.5 施工過程中，觀察圍堰內側滲水情況，如果滲水內含有較濃水泥漿，說明該部位滲漏點多，空洞大，需放慢鉆孔速度，或反復鉆進、提升，同時調整加濃該部位水泥漿液（0.6:1） ，直至圍堰內側滲水逐漸變?yōu)榍宄骸B水逐漸變小，電流達到 100A，即可向下鉆進。對于有架空，涌水基礎部位，可拋填袋裝水泥、黃土，利用振沖器巨大的橫向集振力集中、快速封堵。7.3.1.6 關閉振沖器，關閉空壓機，停止供漿，清洗灌漿管。7.3.1.7 為了保證防滲幕墻快速凝結成墻，將原確定采用的 32.5R 普通硅酸鹽水泥水泥改為 42.5R 普通硅酸鹽水泥，水泥使用前，需由實驗室進行檢測試驗。7.3.1.8 嚴格值班制度，每班配置 1 名值班隊長、1 名技術員、1 名修理工、1 名電工、1 名經驗豐富的起重機操作手、8 名工人，在施工過程中，技術員須隨時對每個孔檢查、記錄各項數(shù)據(jù)，觀測滲水情況并記錄、拍照，值班隊長與起重機操作手的默契配合，是保證施工進度的關鍵，同時消除人為操作造7成的缺陷，并須做到人停機不停