大壩基礎(chǔ)處理高壓旋噴樁施工過程及質(zhì)量控制

□李 明 □陸 濤（河南省水利勘測設(shè)計研究有限公司）

1.工程概況

沁河河口村水庫是一座以防洪、供水為主，兼顧灌溉、發(fā)電、改善河道基流等綜合利用的大（2）型水利樞紐，工程位于黃河一級支流沁河最后一段峽谷出口處，下距五龍口水文站約9km，屬河南省濟源市克井鎮(zhèn)，是控制沁河洪水、徑流的關(guān)鍵工程，也是黃河下游防洪工程體系的重要組成部分。

河口村水庫大壩壩基覆蓋層巖性及地層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，主要成分為漂卵礫石，并含有粘性土夾層及砂層透鏡體，部分基礎(chǔ)雖然較密實，但整體基礎(chǔ)均勻性差，大壩填筑后可能存在不均勻變形。為防止大壩面板及基礎(chǔ)趾板、連接板、防滲墻變形過大，需對大壩基礎(chǔ)進行加固處理。壩基加固處理采用高壓旋噴樁，共設(shè)置650根樁，其中生產(chǎn)性試驗樁50根。

2.施工組織

2.1 施工方法

高壓旋噴孔按設(shè)計圖紙要求布設(shè)，采用（新）三管法，灌漿采用水泥漿。

2.2 主要施工材料

灌漿用材料為水泥和水。

高壓旋噴灌漿施工采用符合國家標(biāo)準(zhǔn)的42.5級普通硅酸鹽水泥，水泥細度要求通過80um方孔篩篩余量≤5%。出廠期超過3個月的水泥不得使用，所用進場水泥必須有水泥出廠質(zhì)量合格證明書，并經(jīng)復(fù)檢合格后方可投入使用。

高壓旋噴漿液拌和用水采用現(xiàn)場澄清河水，其水質(zhì)、水溫符合灌漿要求。

2.3 施工參數(shù)

高壓旋噴灌漿施工控制參數(shù)見表1。

表1 高噴灌漿工藝參數(shù)表

2.4 施工機械

根據(jù)現(xiàn)場實際情況，高壓旋噴施工投入JG-200型跟管鉆機6臺進行鉆孔施工，GP-1800-2型高噴臺車4臺進行噴射灌漿施工，配套75kW高壓清水泵4臺、6m3/min空壓機4臺、12m3/min空壓機5臺、LGCY-15/13型空壓機1臺、ZJ-400型制漿機2臺、302-SZ-75/50型高壓注塞泵4臺、XPB-90E型高壓注漿泵制漿1臺、300L泥漿攪拌機1臺、300T拔管器1臺、BS655履帶吊車1臺等進行施工。

3.施工過程及質(zhì)量控制

3.1 施工程序

高壓旋噴灌漿的施工程序：施工準(zhǔn)備→測量布孔→鉆機就位→造孔→高噴臺車就位→地面試噴→下噴射裝置→噴射灌漿→終灌→高噴臺車移位→封孔→檢查驗收。

3.2 施工過程

3.2.1 施工準(zhǔn)備

3.2.1.1 高壓旋噴灌漿前，將施工現(xiàn)場全面規(guī)劃，開挖排漿溝和集漿池，做好回漿排放和環(huán)境保護措施。

3.2.1.2 修筑好設(shè)備進出場施工道路。

3.2.1.3 將跟管鉆機，高噴臺車、制漿設(shè)備、高壓水泵和空壓機等灌漿配套設(shè)備運至施工現(xiàn)場組裝，按三重管法進行調(diào)試檢查，確保全部設(shè)備處于完好狀態(tài)，輸漿管、水路、氣路暢通。

3.2.2 測量布孔

按照施工圖紙規(guī)定的樁位進行放樣定位。定位樁要妥善保護，鉆孔時再次進行校核。

3.2.3 施工順序安排

高壓旋噴鉆孔和高噴均按區(qū)分序施工，施工前先對所有孔位進行編號，每排孔位編號自大壩右岸向左岸的順序進行，每排分 2序，1、3、5…奇數(shù)孔為Ⅰ序，2、4、6…偶數(shù)孔為Ⅱ序，排數(shù)自上游向下游進行排序，分別為第1排、第2排…第14排。孔號命名為幾排幾號孔，比如第1排1號孔簡寫為GP1-1，鉆孔間距≥4～6m，分序進行造孔及旋噴，先Ⅰ序后Ⅱ序進行施工,相鄰兩個灌漿孔旋噴時間間隔≥24h。

3.2.4 鉆機就位、造孔

鉆孔前，埋設(shè)孔口管，將鉆機按測量定位樁就位、安裝，將鉆頭對準(zhǔn)定位樁設(shè)計鉆孔中心，保證立軸或轉(zhuǎn)盤與孔中心對正，先用水平尺粗略整平、墊平機座和機架；然后在鉆孔軸線位置及其垂直方向上各架設(shè)一臺經(jīng)緯儀，檢查并調(diào)整鉆桿垂直度，使其鉆桿垂直，再一次檢查孔位是否正確，使鉆尖對中誤差不超過20mm。

鉆孔過程中，每鉆進3～5m檢查一次鉆桿的垂直度，用水平尺或吊錘校核鉆桿的垂直度，有偏差則及時調(diào)整鉆桿糾偏。終孔后用測斜儀對鉆孔進行測斜，控制鉆孔垂直偏差不超過1.5%。

造孔過程中，若發(fā)現(xiàn)孔內(nèi)異?，F(xiàn)象如掉鉆、卡鉆等，及時采取措施處理，同時應(yīng)做好記錄，詳細記錄鉆孔深度、地層變化、掉鉆等。

鉆孔結(jié)束，會同監(jiān)理工程師進行終孔檢查驗收，未經(jīng)驗收不得擅自終孔，對于未到設(shè)計深度已鉆入基巖的高壓旋噴灌漿孔，應(yīng)及時收集跟管鉆機吹出的渣樣，通知監(jiān)理工程師及地質(zhì)工程師對基巖樣進行鑒定，鑒定符合設(shè)計要求后方可停止鉆進，鉆進停頓或終孔待灌時，孔口要加蓋保護。

3.2.5 漿液配制

灌漿前，要按設(shè)計圖紙及規(guī)范要求進行配比，新三管法采用噴射注漿的水灰比定為：0.8:1～1.0:1。灌漿漿液采用42.5級普通硅酸鹽水泥漿，漿液密度1.55～1.62g/cm3。配合比試驗測試內(nèi)容包括：漿液拌制時間、漿液密度等。

制漿過程中要隨時測量水泥漿比重，若漿液比重偏低，要隨即加大水泥用量。

按照確定的漿液配比，鉆孔終孔前提早一段時間配制漿液，漿液采用高速攪拌機攪拌，拌和時間≥30s，保證漿液攪拌均勻，并不停地攪拌備用。

漿液溫度控制在5～40℃之間，漿液存放時間：當(dāng)環(huán)境溫度在10℃以下時，不超過5h；當(dāng)環(huán)境溫度在10℃以上時，不超過3h，否則按廢漿處理。

漿液經(jīng)過濾后使用，防止噴管在噴射過程中堵塞。

3.2.6 高噴臺車就位、地面試噴

鉆機成孔后，鉆機移位，高噴臺車就位。將臺車移至成孔處就位后，連接好水、氣、漿管，開機在地面試噴，檢查噴漿系統(tǒng)和各項指標(biāo)是否符合要求。

3.2.7 下噴射管

將旋噴管插至孔底，在插管過程中，為防止泥砂堵塞噴嘴，可邊射水、邊插管，水壓力不超過1MPa，試噴檢查噴漿系統(tǒng)運行良好然后開始按旋噴噴漿。

3.2.8 噴射灌漿

按施工設(shè)計的旋噴方法和確定的施工參數(shù)送高壓水、壓縮空氣和水泥漿，待泵壓、風(fēng)壓、水壓達到設(shè)計的規(guī)定值時，先對孔底進行原位高壓旋噴1～3min，待漿液返出孔口且比重達到1.3g/cm3以上后，按設(shè)計的提升速度提升噴管噴射，進行自下而上、連續(xù)旋噴作業(yè)，直至達到設(shè)計旋噴體高程后，再原位旋噴1～2min，即可停止供水、送氣和漿液，從灌漿孔中抽出噴漿管。

噴漿過程中，噴射管提升速度必須連續(xù)均勻，噴漿要均勻，計量要準(zhǔn)確，保證水泥的摻入量不少于設(shè)計摻量。

噴射過程中，要經(jīng)常檢查：風(fēng)、水和泥漿泵的壓力，漿液流量、空壓機的風(fēng)量、鉆機的轉(zhuǎn)速、提升速度，以及旋噴角度、耗漿量等，如實記錄噴射灌漿的各種施工參數(shù)、漿液材料用量、導(dǎo)常情況及處理措施等。

3.2.9 噴射灌漿過程問題處理

為了保證高壓旋噴樁的施工質(zhì)量，對噴漿過程中出現(xiàn)的異常情況，按下列方法處理：

3.2.9.1 當(dāng)測試的進、回漿比重與規(guī)定值不符合設(shè)計要求時，調(diào)整漿液水灰比，直至滿足設(shè)計要求。

3.2.9.2 在任何情況下斷噴（包括拆卸噴管），回復(fù)噴射時，應(yīng)將噴頭下放30cm，采用搭接噴射處理后，方可提升噴射管，并記錄中斷處深度和時間；如中斷時間較長（超過4h），不能進行復(fù)噴時，應(yīng)該進行掃孔復(fù)噴。

3.2.9.3 在噴射中，如孔口冒漿量超過注漿量的20%時，通過提高灌漿壓力或適當(dāng)加快提升速度及旋轉(zhuǎn)速度以減少冒漿量；如孔口不冒漿時，采取增大注漿量、減慢提升速度等方法，必要時將噴管再下沉0.5～1.0m進行復(fù)噴，待孔口返漿正常后，再恢復(fù)正常噴射灌漿。

3.2.9.4 高噴灌漿過程中，若孔內(nèi)發(fā)生嚴(yán)重漏漿，可采取以下措施處理：

孔口不返漿時，應(yīng)立即停止提升?？卓谏倭糠禎{時應(yīng)降低提升速度；

降低噴射壓力、流量，進行原位灌漿；

在漿液中添加速凝劑；

加大漿液密度或灌注水泥砂漿、水泥粘土漿等；

向孔內(nèi)填入砂、土等堵漏材料。

堵漏措施實施后孔口返漿后均應(yīng)將噴射管下放至原不返漿的最下位再次進行正常旋噴。若以上措施實施后仍不返漿，可以通過控制提升速度和吃漿量進行旋噴灌漿，不返漿時應(yīng)控制水泥用量≥1000kg/m。

3.2.9.5 在進漿正常的情況下，若孔口回漿密度小，回漿量增大，應(yīng)降低氣壓并加大進漿漿液密度或進漿量。

3.2.9.6 高噴灌漿過程中發(fā)生竄漿時，應(yīng)填堵竄漿孔。待高噴灌漿結(jié)束，盡快對竄漿孔掃孔，進行高噴灌漿或繼續(xù)鉆進。

3.2.9.7 高噴過程中應(yīng)采取必要措施保證孔內(nèi)漿液上返暢通，避免造成地層劈裂或擾動。

3.2.9.8 高噴灌漿結(jié)束，應(yīng)利用回漿或水泥漿及時回灌，直至孔口漿面不下降為止。

3.2.10 噴射管沖洗

噴射灌漿結(jié)束后要及時將灌漿系統(tǒng)的攪拌機、噴漿閥門、噴漿管以及各管路用清水沖洗干凈。沖洗時用水進行連續(xù)沖洗，直到管路中出現(xiàn)清水為止。

3.2.11 冒漿靜壓回灌

高壓旋噴作業(yè)結(jié)束后，要連續(xù)將冒漿回灌至孔內(nèi)，直到孔內(nèi)漿液面不再下沉、穩(wěn)定為止。

3.2.12 封孔

冒漿靜壓回灌至孔口，直至漿液不再下沉?xí)r，用粘土泥團分層回填孔，直至施工平臺頂部。

3.3 施工注意事項

3.3.1 下管噴射時，可采取換低壓送水、氣、漿液的方法，防止噴嘴堵塞。

3.3.2 噴射時，必須檢查檢測風(fēng)、水、漿液壓力和流量、漿液比重，發(fā)現(xiàn)誤差超標(biāo)及時調(diào)整，特別要嚴(yán)密監(jiān)視灌漿系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)情況，發(fā)現(xiàn)異常及時處理。

3.3.3 接換噴管時動作要迅速，防止塌孔和堵塞。

3.3.4 噴射過程中，接、卸、換管及事故處理后，再下管噴射時要比原停噴高度下落0.3～0.5m。

3.4 質(zhì)量控制與檢查

3.4.1 施工過程中嚴(yán)格按照“三檢制”進行施工質(zhì)量檢查，質(zhì)量責(zé)任到人，檢查人員跟班作業(yè)，監(jiān)理人員旁站，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。

3.4.2 施工過程中，要對鉆孔和噴漿過程的主要施工參數(shù)進行嚴(yán)格檢查和控制，如配合比是否符合設(shè)計要求，水泥的稱量誤差是否在5%范圍內(nèi)，每鉆進3～5m時檢查一次跟管鉆機鉆桿的垂直度，保證鉆孔的垂直誤差不超過1.5%等并詳細記錄。記錄項目包括鉆孔時間、孔位、孔距、孔深、地層情況、始噴終噴時間、提速、始噴終噴高程、返漿情況、水泥用量等。

鉆孔成型后相鄰兩次鉆進的相鄰孔位中心距誤差不超過±50mm，垂直度偏差應(yīng)≤1.5%。所配制水泥漿稀稠一致、噴射裝置提升速度要均勻一致，噴漿量必須滿足設(shè)計要求。記錄時間誤差應(yīng)≤5s，深度記錄誤差≤5cm。

3.4.3 旋噴灌漿檢查孔的數(shù)量、孔位按監(jiān)理工程師的指示確定，每個單元工程至少要有一個檢查孔，鉆取旋噴體樣品送試驗室檢查旋噴凝結(jié)體施工質(zhì)量是否達到設(shè)計要求。

4.成樁后檢測

檢測應(yīng)在成樁后28d進行，將委托有資質(zhì)的檢測單位，分別對旋噴樁身及復(fù)合地基進行檢測。

4.1 對旋噴樁樁身的檢測

4.1.1 根據(jù)設(shè)計及規(guī)范要求，選取高壓旋噴樁進行靜載荷試驗，位置由現(xiàn)場監(jiān)理及設(shè)計單位指定。如施工中有異常現(xiàn)象的部位及對成樁質(zhì)量有疑慮的地方均應(yīng)增加荷載試驗點。堆載最大荷載2.00MPa，承載板布置在樁中心，面積1.1m2。

4.1.2 選取代表樁鉆孔取芯檢查成樁質(zhì)量，利用鉆孔進行樁的單孔超聲波測試，以檢測樁的完整性；同時每孔取三段較完整有代表性芯樣進行比重、干密度、單軸飽和抗壓強度、靜彈模量及泊松比等試驗。

4.2 對復(fù)合地基的檢測

4.2.1 進行復(fù)合地基靜載試驗，試驗檢測點數(shù)復(fù)合設(shè)計及施工規(guī)范要求，檢測復(fù)合地基的承載力和壓縮模量，堆載最大荷載2.00MPa，載荷板布置在樁中心，面積2×2m2。

4.2.2 進行復(fù)合地基處理后的跨孔波速測試，在灌漿區(qū)域，縱橫向各布置兩條測線進行瑞雷波測試。

4.2.3 其他在條件許可的條件下，單樁施工完成后，選取代表樁進行淺層開挖檢查，測量樁體有效樁徑、連續(xù)性、完整性進行驗證。

5.安全環(huán)境保護措施

5.1 安全措施

由于高壓旋噴施工部分時段處于汛期，且作業(yè)部位處于主河槽段，施工期間洪水隨時可能發(fā)生，思想上要高度重視，進行充分準(zhǔn)備，對連續(xù)雨天進行水情監(jiān)測，現(xiàn)場配備吊車及運輸設(shè)備，備用編織袋等防汛物資，一旦發(fā)生險情，立即將設(shè)備調(diào)運至高處存放，人員撤離施工區(qū)。

施工前進行安全三級教育，尤其注意現(xiàn)場臨時用電安全，設(shè)專職電工進行現(xiàn)場線路維護、整理，確?！耙粰C、一閘、一漏”等措施到位。

注意現(xiàn)場各工作面的交叉作業(yè)影響。作業(yè)區(qū)旁邊是河道交通要道，首先避免現(xiàn)場施工干擾該通道，又要避免施工對道路交通造成安全隱患，同時，由于作業(yè)面四面有很多爆破作業(yè)面，應(yīng)積極配合爆破安全人員指揮，采取積極的防范措施，避免設(shè)備和人員被飛石等傷害。

5.2 環(huán)境保護措施

現(xiàn)場設(shè)泥漿沉淀池，施工過程中產(chǎn)生的廢水、泥漿經(jīng)沉淀池沉淀后集中開挖運輸至指定的棄渣場，以免污染環(huán)境。同時，注意現(xiàn)場機械設(shè)備的廢水、費油排放，如有設(shè)備漏油現(xiàn)象，要及時進行清理，并運至指定部位處理。