論高壓擺噴灌漿技術(shù)在清河水庫土壩防滲工程中的應(yīng)用

1、論高壓擺噴灌漿技術(shù)在清河水庫土壩防滲工程中的應(yīng)用                                           作者：呂福財(cái)朱建華于幸成 論文關(guān)鍵詞：高壓擺噴

2、灌漿；施工工藝；水庫；壩體防滲；問題處理    論文摘要：結(jié)合穆棱市清河水庫除險(xiǎn)加工程高壓擺噴灌漿實(shí)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。  1 工程概況    清河水庫位于穆棱市八面通鎮(zhèn)清河村南1km處的清河流域中上游，距八面通鎮(zhèn)6km?？値烊?05.5萬m3，是一座以防洪、灌溉為主的?。ǎ┬退畮?，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇洪水，校核標(biāo)準(zhǔn)為500年一遇洪水，灌溉設(shè)計(jì)保證率為75%。清河水庫主體工程包括大壩、溢洪道和放水洞。大壩為混合土壩，壩長(zhǎng)310m，溢洪道為開敞式側(cè)堰，堰長(zhǎng)37m，放水洞為壩下埋管式砼箱涵，洞

3、長(zhǎng)42m。  清河水庫始建于1958年大躍進(jìn)期間，由群眾隊(duì)伍進(jìn)行施工，工程質(zhì)量相對(duì)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。清河水庫除險(xiǎn)加固工程于2008年3月1日開工建設(shè)，對(duì)土壩滲漏采用高壓擺噴灌漿技術(shù)進(jìn)行處理，通過試驗(yàn)檢測(cè)，土壩滲透指標(biāo)由施工前的10-3cm/s提高到10-6cm/s，防滲效果良好。    2 高壓擺噴灌漿技術(shù)要點(diǎn)    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(dòng)和提升運(yùn)動(dòng)，利用高壓水形成高速噴射流

4、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?yàn)椋翰伎?、鉆孔、制漿、高壓灌漿、靜壓回灌。主要施工設(shè)備有：鉆機(jī)、高噴臺(tái)車、制漿機(jī)、高壓水泵、空壓機(jī)、灌漿泵。  2.3 布孔與鉆孔。布孔分三個(gè)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(gè)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(yàn)孔，根據(jù)工程地報(bào)告和先導(dǎo)孔鉆孔情況在大壩一端按設(shè)計(jì)孔距布置試驗(yàn)孔，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定合適的孔距和灌

5、漿參數(shù)。第三階段布灌漿孔，按現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)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。鉆孔可采用任意一種鉆進(jìn)方式。  清河水庫布置了9個(gè)先導(dǎo)孔，9個(gè)試驗(yàn)孔，共210個(gè)灌漿孔（含先導(dǎo)孔和試驗(yàn)孔），采用回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)并泥漿護(hù)壁。鉆孔孔距為1.5m，孔徑為130mm，設(shè)計(jì)深度為進(jìn)入基巖以下1m，實(shí)際孔深超出設(shè)計(jì)深度0.3mm.。  2.4制漿。高壓擺噴灌漿漿液為水泥漿。使用水泥為32.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，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(jí)攪拌，二級(jí)過濾。一級(jí)攪拌時(shí)間不少于90s，經(jīng)過濾后進(jìn)入二級(jí)攪拌機(jī)，邊攪拌邊過濾邊使用，過

6、濾篩網(wǎng)眼尺寸為2mm。  2.5高壓灌漿。高壓擺噴灌漿在鉆孔施工完成并檢驗(yàn)合格后進(jìn)行，采用二序施工，先噴序孔，后噴序孔。注漿前先進(jìn)行地面試噴，檢機(jī)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(jì)要求，并調(diào)準(zhǔn)噴射方向和擺動(dòng)角度。一切正常后，垂直下入噴管至設(shè)計(jì)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(jì)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(shí)，應(yīng)對(duì)中斷孔段進(jìn)行復(fù)噴，復(fù)噴搭接長(zhǎng)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

7、升至距地面40cm高度時(shí)，先停止水和氣，再停水泥漿，由于孔內(nèi)漿液會(huì)發(fā)生析水、沉淀和凝固收縮，高噴墻體的頂部會(huì)產(chǎn)生凹穴，需用水泥漿及時(shí)進(jìn)行靜壓回灌填補(bǔ)。靜壓回灌要間斷進(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(duì)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(hào)、序號(hào)、樁號(hào)、鉆孔時(shí)間（包括開鉆時(shí)間和完成時(shí)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(xiàng)內(nèi)容；二、高噴灌漿記錄：包

8、括孔號(hào)、序號(hào)、樁號(hào)、灌漿時(shí)間、提升速度、旋轉(zhuǎn)速度、擺動(dòng)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(huì)出現(xiàn)塌孔、漏漿、冒漿、串孔等問題引起壓力突降或驟增、孔口回漿密度或回漿量異常等情況，此時(shí)，必須查明原因，及時(shí)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(shí)恰當(dāng)?shù)奶幚恚_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(shí)，會(huì)出現(xiàn)坍塌、脫落，導(dǎo)至灌漿時(shí)噴射管無法下到設(shè)計(jì)深度。  解決方

9、法：可采取加大泥漿濃度或在泥漿中加入火堿、膨潤(rùn)土護(hù)壁，必要時(shí)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(shí)孔口不返漿或返漿量降低。  解決方法：鉆孔時(shí)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(shí)發(fā)生漏漿可采取停止噴桿提升或降低提升速度、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：

10、可采取在冒漿點(diǎn)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(shí)，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(duì)串漿孔進(jìn)行復(fù)鉆至設(shè)計(jì)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(duì)水泥、漿液和各道工序的質(zhì)量嚴(yán)格進(jìn)行控制和檢查，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(yàn)檢查法等方法對(duì)防滲墻體進(jìn)行質(zhì)量檢查和綜合質(zhì)量評(píng)定。

11、  5.1大開挖檢查法。沿?cái)[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(qiáng)度等項(xiàng)指標(biāo)。清河水庫共開挖了5段27 m對(duì)高壓擺噴墻進(jìn)行檢查。  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(yàn)。每個(gè)單元工程可布置1個(gè)檢查孔。清河水庫按單元工程劃分共布置5個(gè)檢查孔，共取38個(gè)芯樣。  5.3圍井試驗(yàn)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(duì)井底進(jìn)行封閉，在圍井內(nèi)鉆孔進(jìn)行注水或抽水試驗(yàn)。圍井各面墻體軸線圍成的平面面積，砂土、粉土層中不小于3m2，礫石、卵石層中不小于4.5m2。清河水庫共布置了2個(gè)圍井，檢測(cè)結(jié)果高壓擺噴墻體滲透系數(shù)k=1.48×10-6cm/s，小于設(shè)計(jì)滲透系數(shù)值(k)=i×10-5cm/s(i=19)，質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求。    6 結(jié)束語    高壓擺噴灌漿技術(shù)在穆棱市清河水庫除險(xiǎn)