高噴灌漿技術(shù)在卵礫石層中的應用

方成名,劉 煒

(中國水利水電第十工程局有限公司基礎(chǔ)工程分局,四川都江堰 611830）

高噴灌漿技術(shù)在卵礫石層中的應用

方成名,劉 煒

(中國水利水電第十工程局有限公司基礎(chǔ)工程分局,四川都江堰 611830）

高壓噴射灌漿法具有適用的范圍廣、施工簡便、設(shè)備簡單、管理方便等許多優(yōu)點,已廣泛應用于水工建筑物的基礎(chǔ)防滲工程中。結(jié)合靈關(guān)水電站尾水渠高噴灌漿施工,介紹施工過程中遇到的問題及處理措施,為類似工程提供借鑒。

高噴灌漿;單排旋噴樁套接;質(zhì)量控制;防滲效果

1 工程概況及地質(zhì)情況

靈關(guān)水電站地處青衣江支流寶興河中游段,位于四川省寶興縣靈關(guān)鎮(zhèn)小關(guān)子～大溪鄉(xiāng)煙溪口河段上,上接小關(guān)子電站尾水,下接銅頭電站庫尾,電站位于寶興縣靈關(guān)鎮(zhèn)境內(nèi)。工程區(qū)左岸有寶興-雅安的三級公路通過,取水樞紐距上游寶興縣城約12 km,下游距雅安市約70 km。

靈關(guān)水電站尾水渠高噴防滲墻主要用于保證尾水渠道的開挖施工以及尾水渠施工完后的永久性防滲。施工采用“三重管法”單排旋噴套接形式,防滲墻軸線全長約834 m,高噴灌漿總深度約12000 m。根據(jù)鉆孔資料顯示,地表上部大約3 m左右為回填層,以下為原始河床,主要以卵礫石層為主。

2 高噴灌漿施工布置形式

2.1 高噴灌漿孔位布置形式

選用“三重管法”單排旋噴套接結(jié)合高壓噴射注漿,高噴孔分Ⅰ、Ⅱ序施工,兩序孔交替間隔布置(見圖1）。

3 高噴防滲墻施工

3.1 高噴灌漿施工流程(見圖2）

3.2 鉆孔施工

圖1 單排旋噴套接防滲墻結(jié)構(gòu)形式布置圖

圖2 高噴灌漿施工流程圖

開鉆前先進行場地平整、夯實、清除雜物,鉆機就位。開孔孔位與設(shè)計孔位的偏差不大于±10 cm,成孔偏斜率≯1.5%。鉆機采用阿特拉斯·科普柯建筑礦山設(shè)備有限公司生產(chǎn)的MZ-200型履帶液壓潛孔鉆機,采用潛孔偏心錘跟管鉆進,鉆孔孔徑為146 mm,鉆孔深度為入基巖0.5～1.0 m。鉆孔、灌漿分Ⅰ、Ⅱ序進行,先鉆灌Ⅰ序孔、后鉆灌Ⅱ序孔,相鄰孔的作業(yè)間隔不少于24 h。鉆孔完成后進行孔深測量,由質(zhì)檢人員進行工序驗收,檢測深度達到設(shè)計要求,經(jīng)監(jiān)理人員驗收簽證以后,方可終孔、下PVC管、起拔跟進套管移去鉆機,終孔后孔口應保護好,防止異物掉進孔內(nèi)。

3.3 下噴射管

鉆機移開后,將高噴臺車就位,在地面上試驗噴射方向,調(diào)整噴射的水壓、氣壓,下入噴射管至設(shè)計深度。在下管過程中,為防止泥砂堵塞噴嘴,采取有效措施防止噴嘴堵塞。

3.4 高噴灌漿施工

高噴灌漿施工參數(shù)見表1。

表1 高噴灌漿施工參數(shù)表

高噴灌漿時采用CYP50型高壓噴射液壓臺車。下噴管前先在地面進行試噴,在水壓、氣壓及所有設(shè)備運行正常后,用膠帶包裹好噴頭下到孔底,開噴在孔底靜噴3～5 min,待孔口回漿正常后,才能正常提升,高噴結(jié)束后,及時向孔內(nèi)進行回填漿液,以防漿液析水沉降,回填漿液直至孔口液面不在下沉為止。

4 施工中遇到的問題及處理措施

(1）由于樁號防0+756.00 m至出口段鉆孔未到相對不透水的基巖,因此地下涌水較大,護壁套管內(nèi)出現(xiàn)返砂現(xiàn)象的孔較多。施工時及時對此類孔進行高噴灌漿,邊低壓送水、氣、漿邊下管并旋轉(zhuǎn)噴具,將噴具下到設(shè)計孔深及時施噴。

(2）在下設(shè)PVC管時將PVC管底部用無防布包扎,接頭套接后用塑料膠布密封,避免高噴灌漿時串漿造成高噴孔報廢。

(3）在噴射過程中,因機械故障、管路阻塞或停電等原因造成噴射中斷,重新噴射時將噴桿下至中斷位置以下50 cm進行復噴,以確保墻體的連接。

(4）大量漏漿和斷續(xù)冒漿的處理。在旋噴過程中,地層中有較大空隙引起不冒漿或嚴重漏漿,噴射時,主要采取以下措施:降低噴射壓力、增加漿液濃度,進行原位噴漿;或在漿液中摻加適量的水玻璃,縮短固結(jié)時間,使?jié){液在一定范圍內(nèi)迅速凝固。填滿空隙后再繼續(xù)正常旋噴,收到較好的效果。樁號防0+756.00 m至出口段Ⅰ序孔普遍存在漏漿現(xiàn)象,Ⅱ序孔一般不再漏漿,表明Ⅰ序孔的施工已在一定程度上達到充填地層空隙改善地層的效果。

(5）在噴射中,噴射流遇大塊石層或大卵石層或球狀風化體時,在正常旋噴結(jié)束后,在塊體另一端的兩側(cè)(或一側(cè),依鉆孔情況而定）增補噴灌孔,以確保搭接;或者調(diào)整鄰孔孔間距及相關(guān)參數(shù)進行處理。

(6）串漿孔的處理。在噴漿孔結(jié)束噴漿后立即對串漿孔(護壁套管已拔）進行下管施工,如能下到設(shè)計孔深,則進行噴漿施工,如不能則進行掃孔;對未能及時起拔護壁套管的串漿孔,在串漿孔的兩側(cè)重新補打灌漿孔,保證墻體的連續(xù)性。在易發(fā)生串漿的地段,采取增加孔序的方式(分三序施工）。

5 效果檢查

根據(jù)業(yè)主、監(jiān)理要求,高噴灌漿檢查采用鉆孔取心、壓水試驗、現(xiàn)場開挖等方法進行。根據(jù)工程實際情況,本次工程共完成6個檢查孔。

5.1 鉆孔取心

高噴防滲墻檢查孔鉆孔取心檢查在施工結(jié)束28天后進行,依據(jù)《水電水利工程高壓噴射灌漿技術(shù)規(guī)范》(DL/T 5200-2004）實施。根據(jù)實際施工情況,在高噴墻體上布置孔徑為94 mm的質(zhì)量檢查孔(垂直孔）,具體位置由監(jiān)理工程師指定?？咨钜圆怀^該范圍高噴墻深度為準(距墻底50 cm）。檢查孔采用金剛石回轉(zhuǎn)取心鉆進,清水作為沖洗液。終孔后,全孔做壓水試驗。采用XY-2型地質(zhì)回轉(zhuǎn)鉆機,金剛石鉆頭,鉆孔孔徑為94 mm,取心鉆具采用單動雙管鉆具。

從鉆孔取心揭示的地層結(jié)構(gòu)看,該工程高噴地層主要以砂卵石為主,夾雜大量的塊石、漂石甚至孤石。鉆孔取心結(jié)果表明,在砂礫石地層中高噴灌漿,水泥與原始地層的膠結(jié)情況明顯比在卵石層、漂石中好,在孤石周邊范圍效果最差,這與高噴灌漿適應地層范圍相吻合。由于砂卵石(特別是粒徑較大的孤、漂石）已膠結(jié)強度還不高,鉆孔時震動、搖晃使部分膠結(jié)體(特別是孤石地段）破碎,但從在孤石的表面還是能看到一層薄薄的水泥漿,證明高噴漿液對孤石形成了包裹。

5.2 壓水試驗

各檢查孔均采用“單點法”壓水試驗。根據(jù)《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》(DL/T 5148-2001）,要求如下。

(1）壓入流量穩(wěn)定標準:在穩(wěn)定的壓力下,每5 min測讀一次壓入流量,連續(xù)4次讀數(shù)中最大值與最小值之差小于最終值的10%,或最大值與最小值之差小于1 L/min時,本孔試驗即可結(jié)束,取最終值作為計算流量。

(2）壓水試驗,其成果以透水率q表示。其計算公式為:

式中:q——透水率,Lu;Q——壓入流量,L/min; P——作用在試段內(nèi)的全壓力,MPa;L——試驗段長度,m。

壓水試驗,呂榮值最大4.45 Lu,最小0.23 Lu,完全滿足設(shè)計防滲要求。

5.3 墻體開挖

根據(jù)設(shè)計要求,需在高噴防滲墻頂部澆筑蓋帽砼,以形成尾水渠的外堤,故此次高噴墻需進行全部的開挖。

高噴防滲墻現(xiàn)場開挖表明:高噴墻有效厚度達70～90 cm,墻體已連續(xù)成墻,大粒徑卵石、塊石間充滿了水泥結(jié)石,膠結(jié)在一起。直觀高噴防滲墻:連接緊密,連續(xù)性好,無滲水點,已形成有效的、連續(xù)的整體板墻,墻體施工質(zhì)量滿足設(shè)計要求。

6 結(jié)語

本次工程從2007年10月開始至2009年4月全部完成,共完成高噴灌漿總深度12000 m,鉆孔17000 m?，F(xiàn)靈關(guān)水電站尾水渠開挖及砼澆筑已全部結(jié)束,從土建施工情況及開挖出來的高噴墻體,可以明顯地看到很多水泥與卵礫石的膠結(jié)體,高噴墻體搭接良好,墻體厚度在60～150 cm之間。由此可說明在卵礫石層中構(gòu)筑地下截滲墻,只要施工參數(shù)選擇得當并采取行之有效的措施,不失為一種快捷、經(jīng)濟的防滲方法。

[1] 徐志鈞,全科政.高壓噴射注漿法處理地基[M].北京:機械工業(yè)出版社,2004.

[2] 涂建湘,何培章,李志斌.水利水電工程施工手冊-地基與基礎(chǔ)工程-高壓噴射灌漿[M].北京:中國電力出版社,2004.

[3] 張金昌,宋志彬,楊大根,等.江河堤壩垂直防滲高壓噴射灌漿技術(shù)[J].探礦工程,2000,(5）:29-32.

[4] 李英杰,寇程,袁寶瑋.高噴灌漿技術(shù)在金哨電站廠房臨時圍堰防滲工程中的應用[J].探礦工程(巖土鉆掘工程）,2005,32 (12）:10-12.

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Application of High Pressure Jet Grouting in Gravel Formation

FANG Cheng-m ing,LIU W ei(Foundation Engineer-ing Sub-bureau,Sinohydro Bureau 10 Co.,Ltd.,Dujiangyan Sichuan 611830,China）

The high pressure jet groutingmethod has advantages ofwide application,easy construction,simple equipment and convenientmanagement,which has been widely applied in foundation seepage control for hydraulic structure.Accord-ing to the high pressure jet grouting construction in tailrace ofLingguan hydropower station,the paper introduced the prob-lems encountered in the construction and the treatmentmeasures to provide reference for the s imilar engineering.

high pressure grouting;single-row rotary jetting pile overlapping;quality control;seepage control effect

TV543

:A

:1672-7428(2010）06-0062-03

2010-05-28

方成名(1966-）,男(漢族）,重慶云陽人,中國水利水電第十工程局有限公司基礎(chǔ)工程分局黨委書記兼副局長、高級工程師,建筑工程管理專業(yè),從事各類基礎(chǔ)工程的施工、管理工作,四川省都江堰市蒲陽路164號。