淺談高壓擺噴灌漿技術(shù)在病險水庫防滲加固工程中的應(yīng)用

1、淺談高壓擺噴灌漿技術(shù)在病險水庫防滲加固工程中的應(yīng)用摘要：高壓噴射灌漿（高噴灌漿）技術(shù)在地下和基礎(chǔ)工程防滲加固工程中的應(yīng)用十分廣泛。由于高壓噴射灌漿施工技術(shù)的優(yōu)越性，在實際水利工程施工中常采用此技術(shù)進(jìn)行防滲處理，結(jié)合某水庫除險加固工程高壓擺噴灌漿實例，探討高壓擺噴灌漿技術(shù)應(yīng)用和施工過程中可能遇到的情況及處理方法。關(guān)鍵詞：高壓擺噴灌漿；施工工藝；水庫；壩體防滲；問題處理1 工程概況某水庫總庫容200多萬m，是一座以防洪、灌溉為主的?。ǎ┬退畮?，設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇洪水，校核標(biāo)準(zhǔn)為1000年一遇洪水，灌溉設(shè)計保證率為75%。水庫主體工程包括大壩、溢洪道和放水洞。大壩為粘土斜干墻堆石壩，溢洪道為開敞式

2、側(cè)堰，輸水隧洞為城門型無壓隧洞。該水庫始建于上世紀(jì)70年代，由群眾隊伍進(jìn)行施工，工程質(zhì)量相對較差，雖然經(jīng)過幾次維修改造，但仍存在壩體、壩基滲漏嚴(yán)重等諸多問題，被鑒定為三類壩。2 高壓擺噴灌漿技術(shù)要點2.1 技術(shù)原理。高壓擺噴灌漿技術(shù)是采用三管法，噴射介質(zhì)為水、水泥基質(zhì)漿液和壓縮空氣，使噴射管做一定角度的擺動和提升運動，利用高壓水形成高速噴射流束，沖擊、切割、破碎地層土體，并以水泥基質(zhì)漿液充填、摻混其中，形成扇形斷面板墻狀的凝結(jié)體，以提高壩體防滲能力的施工技術(shù)。2.2施工工序和設(shè)備。高壓擺噴灌漿施工工序為：布孔、鉆孔、制漿、高壓灌漿、靜壓回灌。主要施工設(shè)備有：鉆機、高噴臺車、制漿機、高壓水泵、空

3、壓機、灌漿泵。 主要施工流程如下：+ 圖1 高壓噴射灌漿工藝流程 32.3 布孔與鉆孔。布孔分三個階段。第一階段布先導(dǎo)孔，沿壩體灌漿軸線方向每30米左右布置一個先導(dǎo)孔，利用先導(dǎo)孔采取芯樣，可摸清各壩段壩體土質(zhì)類別、地層變化、漏漿程度、基巖深度等情況。第二階段布試驗孔，根據(jù)工程地質(zhì)報告和先導(dǎo)孔鉆孔情況在大壩一端按設(shè)計孔距布置試驗孔，進(jìn)行現(xiàn)場試驗確定合適的孔距和灌漿參數(shù)。第三階段布灌漿孔，按現(xiàn)場試驗確定的孔距沿防滲墻軸線布灌漿孔，先導(dǎo)孔可作為灌漿孔之一。該水庫布置了3個先導(dǎo)孔，8個試驗孔，共61個灌漿孔（含先導(dǎo)孔和試驗孔），采用1臺XT-150型鉆機回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)并用泥漿護(hù)壁。壩高大于25 m以上，孔距

4、1.2m，分兩序施工，一序孔距2.4 m，二序孔距1.2 m；兩岸壩高小于25 m，孔距1.5m，分兩序施工，一序孔距3.0 m，二序孔距1.5m，設(shè)計深度為進(jìn)入基巖面以下1.5m。2.4制漿。高壓擺噴灌漿漿液為水泥漿。使用水泥為R32.5級早強型硅酸鹽水泥，水灰比為1.2：10.8：1，漿液密度為1.55g/cm31.7g/cm3。水泥漿采用二級攪拌，二級過濾。一級攪拌時間不少于90s，經(jīng)過濾后進(jìn)入二級攪拌機，邊攪拌邊過濾邊使用，過濾篩網(wǎng)眼尺寸為2mm。2.5高壓灌漿。采用三管法高噴灌漿設(shè)備GS500-4型灌漿機1臺進(jìn)行擺噴，高壓擺噴灌漿在鉆孔施工完成并檢驗合格后進(jìn)行，采用二序施工，先噴序孔

5、，后噴序孔。注漿前先進(jìn)行地面試噴，檢查機械及管路情況，如水、氣、漿是否暢通，各種參數(shù)是否滿足設(shè)計要求，并調(diào)準(zhǔn)噴射方向和擺動角度。一切正常后，垂直下入噴管至設(shè)計深度，先送水泥漿液，后送水和氣，按規(guī)定參數(shù)進(jìn)行原位噴射，待孔口返出漿液密度達(dá)到1.2 g/cm3后再按設(shè)計的提升速度由下至上進(jìn)行連續(xù)擺噴作業(yè)，如果中途因故中斷后恢復(fù)施工時，應(yīng)對中斷孔段進(jìn)行復(fù)噴，復(fù)噴搭接長度不小于0.5 m。灌漿施工的各種技術(shù)參數(shù)見表1。2.6靜壓回灌。當(dāng)噴桿提升至距地面40cm高度時，先停止水和氣，再停水泥漿，由于孔內(nèi)漿液會發(fā)生析水、沉淀和凝固收縮，高噴墻體的頂部會產(chǎn)生凹穴，需用水泥漿及時進(jìn)行靜壓回灌填補。靜壓回灌要間斷

6、進(jìn)行，直至填筑到孔口，漿液不再下沉?xí)r為止。每孔完成高噴灌漿后，要對水泥漿管道系統(tǒng)進(jìn)行沖洗，防止管道堵塞。3 施工記錄在高噴灌漿施工中必須每天做好施工記錄，記錄中按造孔和灌漿分別記錄，記錄主要內(nèi)容如下：一、造孔記錄：造孔記錄內(nèi)容包括孔號、序號、樁號、鉆孔時間（包括開鉆時間和完成時間）、鉆孔深度、基巖深度、地質(zhì)分層描述以及鉆孔過程中出現(xiàn)的問題等項內(nèi)容；二、高噴灌漿記錄：包括孔號、序號、樁號、灌漿時間、提升速度、旋轉(zhuǎn)速度、擺動角度、水、氣、漿的壓力和流量、漿液密度、孔口返漿情況以及出現(xiàn)特殊情況的處理等內(nèi)容。4 施工中特殊情況的處理高噴灌漿施工中，在鉆孔和灌漿過程會出現(xiàn)塌孔、漏漿、冒漿、串孔等問題引起

7、壓力突降或驟增、孔口回漿密度或回漿量異常等情況，此時，必須查明原因，及時進(jìn)行處理。清河水庫在高壓擺噴灌漿中，以上情況都有不同程度發(fā)生，經(jīng)過及時恰當(dāng)?shù)奶幚?，確保了施工進(jìn)度和質(zhì)量。4.1塌孔。塌孔是在成孔后，由于在鉆孔部位的地層中含砂或礫石較多時，會出現(xiàn)坍塌、脫落，導(dǎo)至灌漿時噴射管無法下到設(shè)計深度。解決方法：可采取加大泥漿濃度或在泥漿中加入火堿、膨潤土護(hù)壁，必要時可采用套管護(hù)壁法鉆進(jìn)。4.2漏漿。漏漿是由于地層中存在砂、砂礫石或通道，主要表現(xiàn)在鉆孔或灌漿時孔口不返漿或返漿量降低。解決方法：鉆孔時可采取加大泥漿濃度、泥漿中摻加細(xì)砂或向孔內(nèi)填充水玻璃等堵漏材料。灌漿時發(fā)生漏漿可采取停止噴桿提升或降低提

8、升速度、降低噴射壓力和流量、在漿液中摻入速凝劑、加大漿液密度、灌注水泥砂漿或水泥黏土漿等措施。不論是在鉆孔還是灌漿過程中，必需待孔口返漿正常后才能正常提升鉆桿或噴桿。4.3冒漿。冒漿是指在灌漿過程中漿液在壩坡、地面或庫區(qū)底部流出或噴出。 解決方法：可采取在冒漿點加覆蓋、降低灌漿壓力、間斷灌漿等措施。4.4串孔。串孔是指在某一孔口正常灌漿時，漿液從相臨孔口返出，說明鉆孔在地下有通道相通。 解決方法：可將串孔孔口開挖清理后封閉并壓重、降低灌漿壓力等措施。灌漿孔結(jié)束后，應(yīng)盡快對串漿孔進(jìn)行復(fù)鉆至設(shè)計高程。5 高壓擺噴墻質(zhì)量檢查在高壓擺噴灌漿施工過程中，應(yīng)對水泥、漿液和各道工序的質(zhì)量嚴(yán)格進(jìn)行控制和檢查，

9、灌漿結(jié)束后，可采用大開挖檢查法、鉆孔取芯檢查法、圍井試驗檢查法等方法對防滲墻體進(jìn)行質(zhì)量檢查和綜合質(zhì)量評定。5.1大開挖檢查法。沿擺噴墻體兩側(cè)或一側(cè)進(jìn)行開挖，挖深一般22.5m。用肉眼直觀檢查序、序孔噴射距離、銜接情況，在不同部位橫向打孔取芯檢查墻體厚度、強度等項指標(biāo)。該水庫共開挖了1段10m對高壓擺噴墻進(jìn)行檢查,開挖后觀測:樁徑均勻,樁體連成一片,搭接長度大于20cm,防滲墻厚度大于15cm,平均厚度大于20cm,符合設(shè)計要求。5.2鉆孔取芯檢查法。高壓擺噴墻完成14天后，可在墻體上布置鉆孔取芯。檢查孔孔位布置在墻體中心線上的相鄰兩孔高壓擺噴墻體的搭接處，自上而下分段鉆孔、取芯和進(jìn)行靜水頭壓水試驗。每個單元工程可布置1個檢查孔。5.3圍井試驗檢查法。圍井檢查需在高壓擺噴墻完成7天后進(jìn)行，圍井宜布置在地層復(fù)雜、漏漿嚴(yán)重或可能存在質(zhì)量缺陷等部位，以高壓擺噴墻為一側(cè)井壁，進(jìn)行布孔和灌漿形成井型封閉式墻體，并對井底進(jìn)行封閉，在圍井內(nèi)鉆孔進(jìn)行注水或抽水試驗。圍井各面墻體軸線圍成的平面面積，砂土、粉土層中不小于3 m22礫石、卵石層中不小于4.5 m。該水庫共布置了1個圍井，檢測結(jié)果高壓擺噴墻體滲透系數(shù)k=1.4810-6cm/s，小于設(shè)計滲透系數(shù)值(k)=i10-5cm/s(i=19)，質(zhì)量滿足設(shè)計要求。高壓擺噴灌漿技術(shù)在該水庫除險加固工程中得到了很好的應(yīng)用，它具有工程造價適中