高壓擺噴灌漿技術(shù)在水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程中的應(yīng)用

周來(lái)國(guó)

(新疆匯通水利電力工程建設(shè)有限公司，烏魯木齊830000)

0 引 言

高壓擺噴灌漿技術(shù)即為利用高壓漿液和高壓水形成速度極快的噴射流，從而對(duì)地層土體進(jìn)行切割、沖擊及破碎的一種施工技術(shù)，其還能將水泥當(dāng)做基質(zhì)漿液混于地層土體中，從而形成具有一定厚度的板墻狀凝結(jié)體，用以提升地基的承載及防滲能力?，F(xiàn)如今，高壓擺噴灌漿技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各大小水利工程建設(shè)中，成為水利工程發(fā)展過(guò)程中必不可少的施工技術(shù)。本文結(jié)合新疆某水利工程，對(duì)高壓擺噴灌漿技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

1 工程概況

新疆某水庫(kù)是一座以蓄水及灌溉為主，以防洪、發(fā)電、供水及養(yǎng)殖為輔的中型水庫(kù)。水庫(kù)建于1973年，大壩是黏土反斜墻砂殼壩，其最高值是45.6 m，壩頂?shù)母叱淌?00.8 m，長(zhǎng)度是460 m，寬度是4 m。該大壩以上流域的面積是63 km2，其中設(shè)計(jì)的灌溉面積約在7 333.33 hm2左右，防洪面積是86 km2，受益的人口約15 萬(wàn)。該水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程項(xiàng)目建設(shè)開(kāi)始于2003年4月，于2005年12月基本完工。該工程建設(shè)的內(nèi)容包括大壩的防滲加固、壩面整治、加寬壩頂、完善觀測(cè)設(shè)施、加固溢洪道及輸水隧洞等。此外，該工程的施工主要分為3個(gè)標(biāo)段，其中第1個(gè)標(biāo)段的主要內(nèi)容是對(duì)大壩防滲墻和壩基帷幕進(jìn)行灌漿，對(duì)輸水洞進(jìn)行加固等［1］。

2 防滲墻施工的主要工藝

2.1 鉆機(jī)的定位及鉆孔施工

本工程采用一次性放線進(jìn)行孔位確定，該項(xiàng)工作必須由專業(yè)的測(cè)量員進(jìn)行，必須要在每隔十五個(gè)孔且不會(huì)被施工影響的位置進(jìn)行控制樁的設(shè)置;鉆機(jī)要安放在確定的孔位處，轉(zhuǎn)頭要對(duì)準(zhǔn)孔心，同時(shí)鉆機(jī)還要進(jìn)行水平校正并予以固定;鉆機(jī)穩(wěn)定并對(duì)正孔位之后要對(duì)主軸的垂直度進(jìn)行核對(duì)，保證立軸和地面的水平線保持絕對(duì)垂直。施工所用的所有鉆機(jī)都要按圖紙進(jìn)行編號(hào)，并標(biāo)明施工次序。

2.2 配制泥漿

本工程用的是純水泥漿，水泥為硅酸鹽32.5#，水灰比是1∶1 ～1.5;水泥漿要進(jìn)行嚴(yán)格過(guò)濾，以避免堵塞事故的發(fā)生，當(dāng)環(huán)境的溫度≤10 ℃時(shí)，漿液儲(chǔ)存的時(shí)間≤5 h，當(dāng)環(huán)境的溫度≥10 ℃時(shí)，儲(chǔ)存的時(shí)間≤3 h。

2.3 進(jìn)行噴射管下入

下噴射管之前，要先送入水和氣進(jìn)行試噴，直到各個(gè)噴射參數(shù)符合標(biāo)準(zhǔn)為止。試噴合格后，噴嘴要用膠布包扎，注漿管要下入到預(yù)定的孔深，下管過(guò)程中可用低壓送水、低壓送氣及低壓送漿的方式來(lái)避免噴嘴堵塞。當(dāng)鉆孔的深度到達(dá)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)后，將鉆桿拔出，之后將噴射管下到設(shè)計(jì)深度。噴管下入前要先進(jìn)行地面上的低壓射水檢測(cè)，確認(rèn)噴嘴是否通暢［2］。

2.4 灌漿施工

高壓擺噴灌漿為雙噴嘴，三重管，采用由下及上，單排擺噴的方式進(jìn)行連續(xù)噴管。噴管下入結(jié)束之后要立刻啟動(dòng)攪拌機(jī)，進(jìn)行漿液拌制，讓其順著管道進(jìn)入噴嘴，進(jìn)行高壓擺噴灌漿，一邊噴射一邊提升。同時(shí)，要注意對(duì)漿液壓力、流量及風(fēng)量、風(fēng)壓、擺動(dòng)及升速等相關(guān)參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，確定達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)并詳細(xì)記錄。漿液溢出后，按預(yù)定要求進(jìn)行提升、旋轉(zhuǎn)，由下及上擺動(dòng)，邊噴邊擺動(dòng)、邊轉(zhuǎn)動(dòng)，提升到設(shè)計(jì)要求的高度時(shí)，停止送氣和漿，并將噴管提出。進(jìn)行噴射時(shí)，相關(guān)技術(shù)人員要對(duì)澆筑漿液的氣量、流量、壓力及擺、旋與提升速度等參數(shù)進(jìn)行檢查，確認(rèn)符合要求并詳細(xì)記錄。

2.5 靜壓填充及移機(jī)

每個(gè)孔的噴射完成之后要進(jìn)行及時(shí)的不間斷回灌，使其達(dá)到飽滿，直到孔口處的漿液面停止下沉，以保證成墻的質(zhì)量。高壓噴射結(jié)束后要在進(jìn)行沖刷過(guò)后將機(jī)具移至新孔。施工結(jié)束時(shí)要對(duì)高壓泵及泥漿泵進(jìn)行沖洗，確保管機(jī)內(nèi)沒(méi)有殘存泥漿。

3 高壓擺噴灌漿中的關(guān)鍵技術(shù)控制

3.1 孔斜的控制

采用鉆前控制及鉆進(jìn)控制對(duì)孔斜進(jìn)行控制。鉆前控制是指保證立軸的垂直及鉆孔基座的水平，孔間誤差要控制在50 mm以下。鉆進(jìn)控制則是要求鉆桿垂直度、鉆機(jī)立軸、磚進(jìn)工藝及方法一定要能夠與地層相適應(yīng)，此外，鉆具長(zhǎng)度要＞6 m，深度＜15 m的孔段要確保為零。鉆進(jìn)時(shí)，質(zhì)檢員要對(duì)立軸垂直度進(jìn)行校正，且要在孔深＜20 m之后的每5 m處進(jìn)行孔斜檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)并糾正問(wèn)題。終孔時(shí)，剩余孔段自孔底向上每5 m處進(jìn)行孔斜檢測(cè)，到孔口為止，最后測(cè)出的空斜率≤1%。

3.2 工藝參數(shù)的控制

高噴過(guò)程中，必須嚴(yán)格控制擺角、擺速及提速等重要參數(shù)，選擇質(zhì)量?jī)?yōu)、相適性強(qiáng)的漿液原料，拌制出高質(zhì)量的灌漿漿液。拌制漿液的材料必須與設(shè)計(jì)要求相符，杜絕使用不合格材料，漿液的配制及其程序配置必須要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，使其具有優(yōu)良的穩(wěn)定性及流動(dòng)性。漿液從配置到用完的時(shí)間≤2 h。選用的水泥要是強(qiáng)度超過(guò)32.5 MPa的純水泥，高速攪拌時(shí)間要＞30 s，從制備到用完的時(shí)間≤4 h，施工前要對(duì)材料及漿液進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。

3.3 常進(jìn)行漿、水、氣檢測(cè)

高噴過(guò)程中，要對(duì)氣量、漿量及水淹進(jìn)行經(jīng)常性檢測(cè)，經(jīng)常對(duì)回漿及進(jìn)漿的比重進(jìn)行測(cè)試，每20 ～30 min對(duì)進(jìn)漿及回漿密度、回漿量等進(jìn)行測(cè)試，水壓要有專人進(jìn)行分秒不間斷觀察，對(duì)壓力驟減、壓力驟增或漿量、濃度異常等狀況要及時(shí)處理。進(jìn)漿比重的誤差＞0.1 時(shí)要停止灌漿施工，并及時(shí)調(diào)整水灰比，用最快的速度恢復(fù)施工。

3.4 中斷噴漿的處理

高噴過(guò)程中要保證供給漿、水、氣的管路暢通無(wú)阻且密封完好，隨時(shí)對(duì)設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行檢查，各個(gè)環(huán)節(jié)要協(xié)調(diào)配合，防止中斷。如果出現(xiàn)水泵壓力不夠、停電、供漿不足或回漿異常等問(wèn)題，注漿將會(huì)被中斷。噴漿恢復(fù)后，必須要進(jìn)行長(zhǎng)度為0.5 m的復(fù)噴，使得墻板可靠性及連續(xù)性得以保證。該工程的孔深較大，需要卸管，卸管之后要下放噴管進(jìn)行復(fù)噴，搭接長(zhǎng)度＞0.3 m。

3.5 回漿利用及孔口冒漿現(xiàn)象

時(shí)刻關(guān)注孔口溢漿現(xiàn)象，及時(shí)按規(guī)定處理不反漿及溢漿量＞20%等情況。溢出的部分漿液大部分都是水泥漿，要將其導(dǎo)入沉淀池，經(jīng)過(guò)二級(jí)過(guò)濾的砂殼處回漿會(huì)沉淀地層里的砂顆粒，將無(wú)沉淀回漿泵盡快送回?cái)嚢铏C(jī)進(jìn)行回收利用，達(dá)到節(jié)約成本、保護(hù)環(huán)境的作用。該工程經(jīng)過(guò)圍井試驗(yàn)，對(duì)砂殼處回漿進(jìn)行過(guò)濾回收，回漿密度因此要適量增大，≤1.7 g/cm3;其他結(jié)構(gòu)層回漿未利用。

3.6 靜壓回灌

“三分灌，七分噴”是高噴施工的一句俗語(yǔ)，其體現(xiàn)出回灌施工的重要性。噴射完成后要將回收的回漿連續(xù)回灌入孔內(nèi)，直到孔內(nèi)的液面不再下沉。

4 結(jié) 語(yǔ)

將高壓擺噴灌漿技術(shù)應(yīng)用于該工程除險(xiǎn)加固施工過(guò)程中，有效實(shí)現(xiàn)了補(bǔ)強(qiáng)灌漿難以達(dá)到的防滲效果，說(shuō)明該項(xiàng)防滲施工技術(shù)值得被更為廣泛地應(yīng)用于各個(gè)水利工程建設(shè)過(guò)程中。當(dāng)然，相關(guān)人士及專家還要對(duì)其進(jìn)行不斷地研究，力求研制出更利于水利工程建設(shè)的施工技術(shù)，促進(jìn)水利建設(shè)的穩(wěn)定發(fā)展。

［1］肖美艷. 高壓擺噴灌漿技術(shù)在劉屯水庫(kù)除險(xiǎn)加固中的應(yīng)用［J］. 黑龍江水利科技，2013，41(03):229－231.

［2］薛波. 高壓擺噴灌漿技術(shù)在孟州順澗水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程中的應(yīng)用［J］. 河南水利與南水北調(diào)，2010 (07):140－141.