單管高壓旋噴樁防滲墻在高唐水電站圍堰施工中的應(yīng)用

謝修檢 舒光躍 劉貴書

（湖南水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 長沙市 410131）

前 言

高壓噴射注漿技術(shù)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑、地鐵、市政、水利、礦山建設(shè)中，高壓噴射注漿法分懸噴、定噴、擺噴三種，根據(jù)工程粗要和地質(zhì)條件可采用單管法、雙管法和三管法，高唐水電站一期上游橫向圍堰基礎(chǔ)防滲處理采用單管高壓旋噴注漿技術(shù)。

1 工程概況

將樂縣高唐水電站是金溪流域干流規(guī)劃的第七級水電站，壩址位于將樂縣高唐鎮(zhèn)上游2.5 km處，是一座以發(fā)電為主，兼有防洪、灌溉等綜合利用的中型水利水電工程。

壩址出露侏羅系中統(tǒng)漳組中段及第四系地層。第四系地層主要有沖洪積砂卵石、含砂粘土、含卵碎石砂質(zhì)粘土及坡殘積含碎石粘土。砂卵石分布于河床、漫灘及Ⅰ級階地下部。Ⅰ級階地以含砂粘土堆積為主，厚（2.5～20）m；Ⅱ級階地以含卵碎石砂質(zhì)粘土堆積為主，厚（1.5～8）m，主要分布于右岸山坡上。坡殘積堆積層分布于壩址兩岸山坡，呈土黃色、紫紅色，含有細(xì)砂及碎石，一般厚（0.5～4）m。

高唐水電站工程采用混凝土縱向圍堰和上下游土石圍堰擋水，河床導(dǎo)流。上游圍堰長度127 m，上游土石圍堰均設(shè)粘土心墻，圍堰基礎(chǔ)為第四系沖積砂卵石層、含粘土，厚度一般（2.5～20）m，砂礫卵石最大粒徑（10～20）cm，心墻以下部分采用高壓旋噴灌漿防滲處理。

2 高壓旋噴樁防滲墻的布置

根據(jù)高唐水電站的地質(zhì)情況及施工對圍堰防滲處理的要求，高唐水電站一期上游圍堰原地面以下采用高壓旋噴樁防滲墻進(jìn)行防滲處理，具體布置形式如圖1、圖2所示。

圖1 一期施工導(dǎo)流布置圖

圖2 一期上游土石圍堰斷面

3 高壓旋噴樁防滲墻的施工

3.1 主要施工機(jī)械設(shè)備

高唐水電站一期上游圍堰高壓旋噴樁防滲墻施工的主要設(shè)備如附表所示。

附表 主要施工機(jī)械設(shè)備

3.2 施工工藝

施工工藝流程如圖3所示。

圖3 施工工藝流程

3.3 施工控制參數(shù)

噴射切割寬度：（500～600）mm；泵壓：P≥20 MPa；提速：V提=（15～25）cmmin；防滲墻：18～20；孔斜：＜1%；孔距：500 mm；孔位偏差：50 mm；孔徑：130 mm；輸漿流量：（60～80）L/min；水灰比：1∶1～1∶0.8；轉(zhuǎn)速：（20～25）rpm；灰漿密度：（1.5～1.6）g/cm3；滲透系數(shù)：≦10-6cm/s。

3.4 施工過程

3.4.1 定孔、設(shè)備調(diào)校

將使用的鉆機(jī)安置在設(shè)計(jì)孔位上，使鉆桿頭對準(zhǔn)孔位中心，為保證鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)要求的垂直度，鉆機(jī)就位后作水平校正，使鉆機(jī)軸線垂直對準(zhǔn)孔中心位置，旋噴注漿管的允許傾斜度不得大于1%。

3.4.2 鉆 孔

在設(shè)計(jì)樁位的中心用鉆機(jī)鉆一旋噴管插入用的導(dǎo)孔，鉆孔的位置與設(shè)計(jì)位置偏差不得大于50 mm，孔深應(yīng)達(dá)到基巖面以下50 cm，鉆孔的目的為將旋噴注漿管插入預(yù)定的地層中。本工程采用潛孔鉆跟管鉆進(jìn)工藝，潛孔鉆是由潛孔沖擊器、鉆頭、偏心擴(kuò)孔器及導(dǎo)向裝置組成。鉆進(jìn)跟護(hù)壁管到孔底一次成孔，鉆孔完畢后在套管內(nèi)下入Φ89 mm PVC硬塑花管。開孔孔徑Φ130 mm，嚴(yán)格控制鉆孔垂直度，成孔偏斜率控制在1%之內(nèi)，如偏斜過大，應(yīng)采取糾斜措施。

3.4.3 插 管

當(dāng)鉆孔鉆至規(guī)定的深度后，將旋噴注漿管插入到地層預(yù)定的位置。在插管過程中，為防止泥沙堵塞噴嘴，可邊射水、邊插管，水壓力一般不超過1 MPa。

3.4.4 材料配置、制降、泵送

注漿材料采用P.042.5R的普通硅酸鹽水泥與水?dāng)嚢铻榛緷{液，水泥漿液的水灰比1∶1～1∶0.8，水泥漿液符合設(shè)計(jì)要求后通過高壓泥漿泵的壓力進(jìn)行注漿。旋噴用的水泥漿液在進(jìn)入高壓泥漿泵施噴前，進(jìn)行嚴(yán)格過濾，防止水泥結(jié)塊和雜物堵噴嘴和管路。

3.4.5 噴射注漿

噴射時(shí)要做好壓力、流量和冒漿量的量測工作，并按要求逐項(xiàng)記錄。當(dāng)噴射注漿管插入砂礫層中，噴管插入預(yù)定深度，噴射注漿參數(shù)達(dá)到規(guī)定值后，即可進(jìn)行噴射注漿，水泥漿液通過高壓泥漿泵形成高壓水泥漿，以≥20 MPa的壓力，通過噴射管由噴嘴由下而上向砂礫層中噴射。鉆桿一邊旋轉(zhuǎn)一邊向上提升，噴射的水泥漿一邊切削四周的砂礫料，一邊與砂礫料攪拌混合，形成圓柱狀的水泥漿與砂礫料的混合加固體即旋噴樁。嚴(yán)格控制提升速度，注漿過程中應(yīng)達(dá)到如下要求：高壓注漿設(shè)備的額定壓力和注漿量必須符合技術(shù)要求，并確保管路系統(tǒng)的暢通和密封。深層旋噴時(shí)，應(yīng)先噴漿后旋轉(zhuǎn)和提升，以防止注漿管扭斷。高壓噴射完畢后應(yīng)迅速拔出噴射管，防止?jié){液凝固收縮后產(chǎn)生的空穴，在原孔位采用冒漿回灌。

3.4.6 沖 洗

高壓噴射完畢后，把噴射管等機(jī)具沖洗干凈，管、機(jī)內(nèi)不得殘存水泥漿。通常把漿液換成水，在地面上噴射，以使泥漿泵、噴射管的漿液全部排出。

3.4.7 移動(dòng)機(jī)具

上述過程施工完畢后，把鉆機(jī)等機(jī)具設(shè)備移到新孔位上。

4 施工過程中特殊情況的處理

在高唐水電站上游圍堰高壓旋噴防滲墻施工中出現(xiàn)過如下問題，后采取以下措施進(jìn)行彌補(bǔ)，較好地完成了施工任務(wù)。

（1）漿路被堵：在旋噴注漿過程中，送漿管路被堵，停止提升，立即用高壓水進(jìn)行沖洗至?xí)惩ǎ蝗缓髮姉U下降原深30 cm以下繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。

（2）孔口不返漿：采用降低提升速度或靜噴工藝，增大漿液濃度，加入速凝劑等措施進(jìn)行旋噴。

（3）高噴中斷后的處理：由于意外的原因造成高噴中斷并報(bào)廢，用鉆機(jī)在原孔位重新鉆孔，一直鉆到出現(xiàn)水泥漿或水泥結(jié)石處再繼續(xù)進(jìn)行高噴。

（4）大量漏漿的鉆孔，在孔內(nèi)加入適量的砂礫并直到返漿為止，或采用水玻璃—水泥漿液（水玻璃參量為水泥重量的3%～6%）快速凝堵住漿液漏失通道。

（5）遇到噴管被抱住、卡住事故，記錄事故位置，處理后重新將噴管下到事故位置以下30 cm，繼續(xù)旋噴施工。

（6）遇到架空嚴(yán)重不返漿情況，采取先堵后噴的方式進(jìn)行處理，保證施工質(zhì)量。

5 質(zhì)量控制與質(zhì)量檢查

5.1 質(zhì)量控制

旋噴樁防滲的質(zhì)量控制的重點(diǎn)在于施工過程中進(jìn)行控制，即對操作者和操作工藝在操作過程中的控制。工程質(zhì)量控制實(shí)行施工單位自檢和監(jiān)理單位抽檢的雙控制，對重要工序：噴桿下設(shè)深度，鉆孔深度，注漿壓力、提速、轉(zhuǎn)速等全部實(shí)行技術(shù)、質(zhì)量及監(jiān)理人員旁站進(jìn)行全程質(zhì)量監(jiān)督，并做好詳細(xì)的記錄。為確保工程質(zhì)量，在施工中還做好以下幾個(gè)方面的工作：

（1）建立質(zhì)量管理組織機(jī)構(gòu)。

項(xiàng)目部成立以項(xiàng)目經(jīng)理、技術(shù)負(fù)責(zé)人、質(zhì)檢工程師、專職質(zhì)檢員為一體的質(zhì)量管理控制體系，其它各科室共同參與的全過程、全方位、全員的質(zhì)量管理，在施工中及時(shí)總結(jié)，并不斷提高施工質(zhì)量，同時(shí)會(huì)同業(yè)主、監(jiān)理、設(shè)計(jì)單位定期檢查與抽查，形成上下齊抓共管的良好局面。

（2）建立各項(xiàng)質(zhì)量管理制度。

為確保工程質(zhì)量，嚴(yán)格執(zhí)行崗位責(zé)任制，技術(shù)檔案管理制度等各項(xiàng)管理制度，使質(zhì)量管理工作制度化、系統(tǒng)化、程序化。

（3）加強(qiáng)職工的質(zhì)量教育。

教育職工牢固樹立“百年大計(jì)，質(zhì)量為本“的信念，樹立”質(zhì)量就是企業(yè)生命“的思想，形成人員重視質(zhì)量，提出全員創(chuàng)優(yōu)意識。

（4）進(jìn)行施工作業(yè)過程的技術(shù)交底，從技術(shù)層面上保證施工的質(zhì)量。

5.2 質(zhì)量檢測

高唐水電站上游圍堰高壓旋噴防滲墻的質(zhì)量檢查采用鉆孔檢查。在已旋噴好的防滲墻中鉆取巖芯來判斷其固結(jié)整體性，并將所取巖芯做成標(biāo)準(zhǔn)試件進(jìn)行抗?jié)B實(shí)驗(yàn)，共取三組試塊，根據(jù)檢測結(jié)果，滲透系數(shù)小于1×10-6cm/s，滿足設(shè)計(jì)要求，取芯時(shí)應(yīng)在高壓噴射注漿結(jié)束28天后進(jìn)行，保證樁體有一定強(qiáng)度和完整性。

6 結(jié)語

高唐水電站上游圍堰高壓旋噴防滲墻進(jìn)行一段時(shí)期的施工，施工質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)的要求，圍堰旋噴防滲墻的防滲效果很好，經(jīng)受住了2006年6月7日的特大洪水考驗(yàn)，滿足主體工程、施工的需要，未出現(xiàn)旋噴防滲墻漏水的現(xiàn)象。