高壓噴射灌漿技術(shù)在圍堰防滲處理中的應用

高壓噴射灌漿技術(shù)在圍堰防滲處理中的應用

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級水電站。主要任務是發(fā)電，屬于三級職業(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。該工程將對基坑外圍進行防滲處理,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砂層透鏡體,總體為中等透水性,局部為強～中等透水性(漂卵石層)和弱透水性(含卵礫石粉細砂層)。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防滲板墻設計指標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。主要設計指標為:孔間距1.0m,單排布設;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,噴漿擺動角度為45°。3高噴灌木設計3.1噴管擺動提升管回填工藝流程:定位→造孔→下脆性PVC護壁管→起拔套管→高噴臺車就位→地面試噴→下噴管→始噴→擺動提升→回漿→終噴→提出噴管→人工回填→管路沖洗→高噴臺車移位,如圖1所示。注漿分Ⅲ序施工,相鄰次序孔的噴射間隔時間大于24h,使Ⅰ序孔在噴射后其凝結(jié)體具有一定強度,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)標記和控制管在防滲軸線上對高噴孔一次性進行放樣,利用木樁作標記,并在典型斷面布設若干個控制點,妥善保護,以便校核布放孔位。鉆孔應按設計圖紙統(tǒng)一編號,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。鉆孔時首先用水平尺和吊錘對鉆具和推進梁的垂直度進行校核,鉆孔過程中隨時復校,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跟管鉆機鉆進成孔工藝,鉆桿安有扶正器,以確保鉆孔精度。(3)下剛性混凝土保護墻的特性造孔完成后,將脆性PVC護壁管下入預留在孔內(nèi)的鉆機套管中,起到保護鉆孔孔壁,鉆孔不易坍塌的作用。(4)拔銷脆性PVC護壁管安裝完畢后,利用液壓拔管機,將預留在孔內(nèi)的鉆機套管拔出?？椎壮恋砜刂圃?0cm以內(nèi)。(5)孔敏試驗鉆孔結(jié)束后,對鉆孔孔深、孔斜進行驗收,不符合要求的孔重新造孔,符合要求的孔及時轉(zhuǎn)入下一道工序。(6)擺動系統(tǒng)正常高噴臺車應檢查提升、制動、管路、電路、擺動等系統(tǒng)是否正常,管路應暢通無阻、連接正常。噴嘴應與高噴要求相適應,噴嘴內(nèi)不得有雜物,注漿接頭應密封良好。(7)試噴管及管路的情況噴管下入前,應先送漿、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。下噴漿管時保持一定漿壓、漿量,防止堵塞漿管,減小摩擦。下到設計深度后再送氣。不能到達設計深度的提出鉆具,重新鉆孔。(8)原漿制備工藝水泥經(jīng)檢驗合格后,才能使用。高噴所需水泥漿存放的有效時間應符合下列規(guī)定:漿液使用前必須充分過濾,自制備到用完時間不超過4h,如超過規(guī)定時間,應降低標號使用,如不允許降低標號使用,則應廢棄。漿液存放時間應控制在漿體溫度在5～40℃范圍內(nèi),否則應廢棄。漿液水灰比0.5∶1～0.8∶1。當需要減緩水泥沉淀速度保持良好的可灌性時,可加入適量的水玻璃。(9)噴管過程控制1)注漿前應弄清孔序,確定擺動方向,要防止發(fā)生錯誤造成斷墻。當注漿管下至預定孔深,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、邊提升,直到終噴高度。噴漿過程中,隨時檢查施工機具運轉(zhuǎn)情況和施工參數(shù)是否符合要求。2)提升速度除按現(xiàn)場試驗確定的參數(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,速度要快,防止埋管和堵管。換管后,重新進行高噴作業(yè),搭結(jié)長度不應小于0.3m。因故恢復噴射時,復噴0.5m,保證凝結(jié)體的連續(xù)性。4)噴射管接頭的密封圈應經(jīng)常檢查、更換。5)噴射采用P.O32.5級普通硅酸水泥,進漿比重1.65,返漿比重不小于1.2。(10)液體收集施工前開挖好導漿溝和集漿坑,對高噴返漿進行回收處理,減少水泥廢棄漿液對環(huán)境造成的污染。(11)壓塊和取樣噴射結(jié)束后,向孔內(nèi)進行靜壓灌漿或?qū)Я鞣禎{進行回填,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,及時對噴射管路進行清洗,防止堵塞噴漿管路。3.3特殊情況下(1)噴具恢復機械故障要盡力縮短中斷時間。若短時間不能恢復的,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)進行噴射灌漿。(2)當高噴過程中噴嘴堵塞時，應提出噴嘴處理，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,孔口返漿符合要求后才能恢復提升噴具;②降低噴射漿壓和風壓,漿壓、風壓分別降至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、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)場質(zhì)量控制措施(1)以現(xiàn)代企業(yè)模式進行施工管理1)組織有能力、有經(jīng)驗的施工技術(shù)人員學習掌握設計技術(shù)文件及有關規(guī)程規(guī)范,編制施工組織措施,確保技術(shù)先進、工藝簡單、經(jīng)濟合理;2)強化管理,規(guī)范制度:“以質(zhì)量求生存,向管理要效益”,強化內(nèi)部管理,制定全方位的項目管理辦法,優(yōu)化項目部運作機制,以現(xiàn)代企業(yè)模式進行施工管理;3)及時、果斷作出決策:項目經(jīng)理將常駐現(xiàn)場,對有關問題及時做出決策,確保施工順利進行,為保質(zhì)、保量完成任務提供可靠的保證。(2)質(zhì)量控制的要點1)對所購材料和施工設備進行到貨檢驗;2)對天然建材進行物理性能試驗,以檢驗其性能是否滿足設計要求,嚴防不合格材料進入施工流程;3)按照施工工藝要求對每一工序質(zhì)量進行控制,嚴防不合格工序進入下一工序,每一工序找出質(zhì)量控制要點進行重點控制,施工過程執(zhí)行“三檢制”;4)對所有原始記錄、中間成果資料及最終成果資料進行質(zhì)量控制,以完備的質(zhì)量“三檢制”和成果資料逐級審簽制度保證工程資料的質(zhì)量;5)在每個分項工程施工中,對各環(huán)節(jié)所涉及的工程項目試驗,按照試驗大綱計劃進行取樣試驗,并將試驗成果報送監(jiān)理工程師審查。(3)質(zhì)量檢驗報告的種類原材料供應選用有足夠生產(chǎn)能力和良好信譽的廠商,所有材料均有出廠合格證和材質(zhì)檢驗單,使用前進行嚴格的檢驗,并要有全面、詳實的材質(zhì)檢驗報告。(4)預防重大質(zhì)量事故發(fā)生的措施嚴格執(zhí)行質(zhì)量“三檢制”,堅決杜絕不合格工序進入下一道工序,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,及時上報并作詳細記錄,征得有關各方同意后,嚴格按照批準的補救措施進行處理,確保工程不留質(zhì)量隱患。4.2施工期間的質(zhì)量控制(1)水泥性能檢測對進場的共計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設計院試驗室進行水泥性能檢測,檢測成果如表2。檢測成果資料證明,水泥各項技術(shù)指標滿足規(guī)范要求。(2)中間產(chǎn)品在工程施工過程中,嚴格按表1控制噴漿各項參數(shù),孔位、孔斜均滿足設計要求。(3)防洪堤墻開挖檢測結(jié)果高噴墻體圍井檢查和開挖檢查是評定工程質(zhì)量的重要依據(jù)。該工程共進行了2組墻體圍井注水試驗,注水試驗結(jié)果見表3。檢測成果表明墻體滲透指標滿足設計要求。在防洪堤施工過程中,用挖掘機對堰體高噴板墻進行了開挖檢查,開挖位置見表4,開挖檢測結(jié)果:墻體厚度50～60cm,大于設計厚度25cm,開挖出的墻體墻面垂直,膠結(jié)密實(見圖2～4);墻體取試塊做抗壓強度,墻體抗壓強度大于3MPa,質(zhì)量滿足設計要求。4.3圍井群眾水保質(zhì)量檢測(1)通過對墻體進行探槽開挖,墻體厚度平均在50～60cm,大于設計墻厚25cm,墻體連續(xù),膠結(jié)密實,滿足設計要求。(2)通過對墻體進行2組圍井注水試驗檢查: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,均滿足設計滲透指標K≤i×10-6cm/s的要求。(3)整個工程施工,嚴格在監(jiān)理、業(yè)主、施工單位質(zhì)檢人員的受控過程中,各項參數(shù)、指標均滿足設計要求,工程質(zhì)量達到優(yōu)良標準。經(jīng)工程驗收會議綜合評定工程質(zhì)量等級為優(yōu)良。4.4滲墻設計及排水該工程實施后就進行了基坑開挖,開挖過程的滲流和排水情況表明,工程取得了很好的預期效果。防滲墻設計為懸掛式,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