淺談雙管旋噴灌漿技術(shù)在峽江水利樞紐工程的應(yīng)用

黃潤鑫，付 鵬

（1.中國水利水電第十二工程局有限公司，浙江杭州310004；2.江西省峽江水利樞紐工程管理局，江西南昌330046）

1 工程概況

峽江水利樞紐工程位于江西省吉安市峽江縣境內(nèi)，樞紐主要由有砼泄水閘、混凝土擋水壩、河床式發(fā)電廠房、船閘、左右岸灌溉進(jìn)水口、魚道等建筑物組成。水庫總庫容 11.87億m3，電站裝機(jī)容量360 MW；船閘設(shè)計(jì)最大噸位1 000 t，屬于大（一）型水利樞紐工程。

2 施工導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)

峽江水利樞紐工程采用分期導(dǎo)流方式，施工導(dǎo)流共分三期，其中三期圍護(hù)剩下的11孔泄水閘施工基坑（左起7#～17#泄水閘），導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇，9月～次年2月時(shí)段的洪峰流量8 490 m3/s。三期上、下游圍堰過水體部分設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇全年洪水，相應(yīng)設(shè)計(jì)洪峰流量17 400 m3/s。

3 三期圍堰地質(zhì)條件

峽江水利樞紐工程三期上游橫向圍堰的河床地面高程一般為29～30 m(黃海高程，下同)，基巖面高程一般為 26.5～28.2 m，覆蓋層厚度一般為 1.2～2.6 m，由粗砂組成。下游橫向圍堰的河床地面高程一般為28.7～30.2 m，基巖面高程一般為 25.6～28 m，覆蓋層一般厚 2～4 m，局部深槽部位覆蓋層厚約7 m，由粗砂或礫砂組成，深槽部位分布有砂卵礫石?？v堰河床地面高程一般為29～30 m，基巖面高程一般為 27～29.4 m，覆蓋層一般厚1～2 m，由中砂或礫砂組成。

河床砂及砂卵礫石結(jié)構(gòu)松散，允許承載力基本滿足土石堰體對(duì)地基要求，但具中至強(qiáng)透水性，滲透系數(shù)1.95×10-3～4.57×10-2cm/s，須采取防滲措施。為確保圍堰防滲施工質(zhì)量，綜合考慮采用雙管法高壓噴射灌漿防滲，并為加快施工進(jìn)度，選用鉆孔高噴一體機(jī)。

4 圍堰高噴防滲墻施工

4.1 施工方法

本工程采用雙管法旋噴，即采用高速射流水泥基質(zhì)漿液，外側(cè)同時(shí)環(huán)繞壓縮空氣的高噴灌漿方法，壓縮空氣起保護(hù)高速漿流和升揚(yáng)地層顆粒的作用。

4.2 施工工藝流程

施工工藝流程圖見圖1。

4.3 主要施工程序

4.3.1 布孔

按照設(shè)計(jì)圖紙，用測(cè)量儀器測(cè)放出高噴灌漿孔的中心線及其里程樁號(hào)，間隔20 m做一放樣點(diǎn)。根據(jù)放樣點(diǎn)用鋼尺放出各孔孔位，并用標(biāo)明孔號(hào)、孔序的毛竹簽做出相應(yīng)標(biāo)記（見圖2）。

4.3.2 鉆孔

鉆噴一體機(jī)的鉆桿為方形管，方形管內(nèi)為噴射管，噴射管內(nèi)有兩根不相通的管道，分別為噴氣管道和噴漿管道，鉆頭采用自制三角鉆頭，有利于成孔。鉆孔的位置與設(shè)計(jì)位置偏差不大于5 cm。造孔保證鉛直，偏斜不得大于孔深的1%，孔深深入相對(duì)不透水層不小于0.5 m。為了保證鉆孔孔深深入相對(duì)不透水層不小于0.5 m，鉆至巖石后需采取巖心并保留，由地質(zhì)工程師現(xiàn)場(chǎng)確定是否滿足要求。

圖1 圍堰高噴防滲墻施工工藝流程圖

圖2 上游圍堰高噴平面布孔示意圖（單位：m）

4.3.3 制漿

制漿采用WJG80型攪拌機(jī)，灌漿泵采用SGB6-10型。高壓旋噴所用的固化漿液采用普通硅酸鹽P.O.42.5水泥，水灰比宜采用 0.8～1.0，制漿時(shí)嚴(yán)格控制水灰比，經(jīng)常用比重計(jì)法檢測(cè)漿液濃度，保證漿液濃度、無顆粒、均勻穩(wěn)定、流動(dòng)性好。為提高墻體塑性，可加少量粘土漿，但加入量不宜超過水泥量的10%，用高壓攪拌機(jī)攪拌而成，攪拌時(shí)間不少于2 min，超過4 h漿液廢棄。

4.3.4 噴射灌漿

當(dāng)噴射注漿管插入預(yù)定深度后，開始先送高壓水，再送水泥漿和壓縮空氣，且待注入漿液冒出孔口后，即開始由下而上進(jìn)行旋噴。每次最大灌漿量按設(shè)計(jì)要求控制，對(duì)孔底及各地層分界部位，除靜噴3～5min外，還將噴桿下插50cm進(jìn)行復(fù)噴。

旋噴灌漿量Q計(jì)算式：

式中：H—旋噴長度（m）；

v—旋噴管提升速度（m/min）；

q—泵的排漿量(L/min)；

β—漿液損失系數(shù)，0.1～0.2。

旋噴過程中，冒漿應(yīng)控制在10%～20%之間。雙管法施工使用的參數(shù)如表1。

施工工藝技術(shù)參數(shù)的選擇直接影響高噴灌漿的質(zhì)量、工效與造價(jià)。施工過程中，值班技術(shù)人員須時(shí)刻注意檢查漿液初凝時(shí)間，注漿流量、風(fēng)量、風(fēng)壓、提升速度等是否符合設(shè)計(jì)要求，并且隨時(shí)做好記錄，繪制作業(yè)過程曲線。

4.3.5 充填灌漿

噴射結(jié)束后漿液凝固析水，凝結(jié)體頂部會(huì)出現(xiàn)凹陷，應(yīng)隨即在噴射孔內(nèi)進(jìn)行靜壓充填灌漿，直至孔口液面不再下沉。

4.3.6 機(jī)具沖洗移位

表1 雙管旋噴法施工主要技術(shù)參數(shù)表

旋噴灌漿結(jié)束后，立即將液體、管路、攪拌機(jī)沖洗干凈。管內(nèi)、機(jī)內(nèi)不得殘存水泥漿，以防堵塞，通常將漿液換成水，在地面上噴射，以便把泥漿泵噴射管中內(nèi)的漿液全部排出，直至出現(xiàn)清水為止。合格后將機(jī)具移至下一根樁再進(jìn)行施工。

5 施工中出現(xiàn)問題的處理

5.1 高噴滲漏及處理

由于圍堰底部砂礫層較厚，地層空隙多且大，因此在高噴灌漿過程中部分孔出現(xiàn)了不返漿的現(xiàn)象，說明高噴范圍還有其他滲漏通道。針對(duì)此種現(xiàn)象，我們立即采取措施：停止提升，漿液正常送入，旋噴正常進(jìn)行；若3～5 min仍不返漿，從孔口回填細(xì)砂；回填細(xì)砂仍無效時(shí)，采取提升10～20 cm即停止，在該處噴射 2～3 min，繼續(xù)提升10～20 cm，直至孔口返漿。

5.2 高噴中大量冒漿及處理

冒漿過大的主要原因，一般是有效噴射范圍與注漿量不相適應(yīng)，注漿量超過旋噴體凝結(jié)所需漿量所致。冒漿過大時(shí)，須提高噴射壓力，加快提升和旋轉(zhuǎn)速度，對(duì)冒出的漿液應(yīng)迅速地過濾，沉淀除去雜質(zhì)和調(diào)整濃度后予以回收利用。

6 質(zhì)量檢查

防滲工程高噴灌漿質(zhì)量檢查項(xiàng)目主要是墻體的滲透性，同時(shí)要求墻體連續(xù)、均勻，厚度符合要求。高噴灌漿質(zhì)量難以直觀檢查，本工程采用開挖觀察、取樣試驗(yàn)進(jìn)行檢查，從取出的凝結(jié)體中發(fā)現(xiàn)水泥粘土漿液與粗砂、卵石膠結(jié)成一體，厚度均勻，巖芯成圓柱狀，有一定強(qiáng)度。

7 結(jié) 語

高噴灌漿防滲墻工程是圍堰防滲工作的重點(diǎn)，通過后期基坑排水，觀察圍堰的防滲性優(yōu)良，證明雙管旋噴，鉆噴一體技術(shù)在峽江水利樞紐工程得到了成功應(yīng)用。該工藝提高了施工工效，縮短了工期，實(shí)現(xiàn)了度汛目標(biāo)，節(jié)約了成本，確保工程質(zhì)量，具有較廣的應(yīng)用前景。