高壓旋噴施工技術(shù)在固滴水電站砂卵礫石層中的應(yīng)用

摘要：本文詳細(xì)論述了高壓旋噴施工技術(shù)在深覆蓋層砂卵石河床中的運用，成功解決在砂卵礫石層建壩，為類似工程的施工提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：高壓旋噴;施工技術(shù)

引言：

近年來，隨著防滲技術(shù)的不斷進(jìn)步及工程設(shè)計中的實際需要，高壓旋噴技術(shù)為越來越多的工程所采用，但對于地質(zhì)復(fù)雜的深覆蓋層砂卵石河床使用單純的高壓旋噴技術(shù)不能完全滿足壩基防滲的要求。筆者就固滴水站圍堰及大壩基礎(chǔ)處理的成功經(jīng)驗，對深覆蓋層砂卵石河床采用高壓旋噴施工技術(shù)進(jìn)行了初步研究和探討。

1.工程概況

固滴水電站系水洛河干流（額斯～捷可）水電規(guī)劃“一庫十一級”的第六個梯級，上游接鉆根水電站，下游接新藏水電站，閘址位于四川省涼山彝族自治州木里藏族自治縣境內(nèi)麥日俄西村下游4km的河段，廠址位于白水河口上游約0.7km處。壩址處控制流域面積7249km2，多年平均流量為107m3/s。電站采用引水式開發(fā)，樞紐工程由混凝土閘壩、右岸引水隧洞及地下發(fā)電廠房組成。正常蓄水位2311m，最大壩高17.5m。水洛河固滴電站大壩壩址位于勒米溝上游約4km處，河流總體流向S42°～47°E，壩址區(qū)一 般枯期河水位2301.5m，水面寬23m～35m。兩岸 山體雄厚，左岸地形整齊，右岸上、下游均有沖溝 切割，兩岸分水嶺高程4000m ～4500m，河谷切深2000m～2500m，屬構(gòu)造侵蝕高山地貌，河谷橫斷面呈“V”型。

河床內(nèi)有近期人工堆積的棄渣，河床覆蓋層的層位大致可分為三層，①層為近期壩肩人工開挖碴土，由塊石夾卵礫石、碎石粘土組成，結(jié)構(gòu)松散，主要分布于河床表面，勘察期間厚度1.8～3.6m，受開挖及清運影響，厚度變化較大。②層為上部層崩沖積層，由漂、塊石及卵礫石、碎石組成，局部為卵礫石及孤石，結(jié)構(gòu)較松散、局部具架空現(xiàn)象，厚度4～8.3m，壩基河床均有分布。③層下部崩沖積層，由卵礫石、卵礫石夾塊碎石及砂層透鏡體組成、局部夾塊碎石透鏡體，一般稍密至中密，部分密實，厚度7～12.5m。該地層中夾有多個砂層透鏡體。建基面置于③層，透水性中等，有兩層粉細(xì)砂層分布，存在滲透破壞可能，需進(jìn)行壩基防滲處理。

由于河床砂卵石覆蓋層較厚，為保證基坑有良好的施工條件，大壩基礎(chǔ)防滲采用雙排高噴灌漿和單排靜壓灌漿聯(lián)合防滲施工方案，鉆孔深度進(jìn)入基巖下1.0m。

2.高壓旋噴灌漿施工技術(shù)

根據(jù)設(shè)計圖紙，大壩基礎(chǔ)高壓旋噴區(qū)域為閘前鋪蓋及沖砂泄洪閘閘室段（壩橫0+026. 50m ～ 0+060. 50m、壩縱 0-007. 50m ～ 0+030. 50m）的砂 卵石覆蓋層范圍，總分為7個區(qū)進(jìn)行髙噴作業(yè)。高噴孔間排距為2.0mx2.0m，設(shè)計鉆孔深度 1. 5m ～ 10. 5m，鉆孔總數(shù)294個，設(shè)計鉆孔總長2185m，高噴總深度2185m。本次高壓旋噴灌漿 方法，采用“三重管高噴灌漿法”。

2.1施工方法與施工程序

高壓旋噴灌漿按分區(qū)、分排、分序、加密的原則進(jìn)行施工，先施工下游排孔，再施工上游排孔。相鄰孔施工間隔時間不少于48小時。施工程序為場地平整測量放線修建漿液回收池鉆機(jī)就位跟管鉆進(jìn)下PVC管置換套管高壓噴漿靜壓回灌封孔鉆機(jī)移位。高噴灌漿工程施工程序見圖2-1：

2.2高噴施工方法與噴射參數(shù)

2.2.1高噴方法

本工程采用“三管法旋噴”施工工藝，孔距為2m，擺角360°

2.2.2 高壓噴射參數(shù)

該基礎(chǔ)灌漿采用二序高噴灌漿，孔距為200cm，其它施工技術(shù)參數(shù)見下表2-1，采用的材料性能參數(shù)等要求表2-2：

2.2.3旋噴施工工藝、主要工序及技術(shù)措施

（1）噴具組裝及檢查 高噴灌漿施工采用“三管法”，通過專用螺栓連接，連接處用尼龍墊密封。噴具組裝完畢后進(jìn)行試噴，水壓力超過40Mpa，5min無異常即可結(jié)束試噴，并保護(hù)好噴嘴。

（2）下噴具：將噴具下入到PVC管護(hù)壁的孔內(nèi)，并確保噴具下入到終孔深度，噴具嘴用膠帶密封，以免下設(shè)時堵嘴。

（3）高噴灌漿必須在鉆孔驗收合格后進(jìn)行。

（4）當(dāng)噴具下入到終孔深度后，按先通漿、后通風(fēng)、水的順序施工，先進(jìn)行原位噴射，待孔口返漿正常后，邊旋轉(zhuǎn)邊提升。

（5）噴射作業(yè)采用自下而上連續(xù)施工。中途拆卸噴管時應(yīng)進(jìn)行復(fù)噴，復(fù)噴搭接長度不得小于0.2m，當(dāng)噴射中途中斷時間超過30min以上，復(fù)噴搭接長度不得小于0.5m。在噴漿過程中，要時刻注意檢查風(fēng)、水、漿的流量、旋轉(zhuǎn)、提升速度等各項參數(shù)是否符合要求。

（6）機(jī)具清洗：每噴射完一孔后，用清水沖洗機(jī)具及噴管噴頭，以免管路堵塞。

（7）孔口回灌：高噴結(jié)束后，孔內(nèi)注漿至孔口，或?qū)⑾乱豢锥蔚目卓诜禎{引入已完成高噴的孔內(nèi)，進(jìn)行回填，直至孔口漿液不再下降為止。

2.3高壓噴射灌漿施工技術(shù)要點

2.3.1管路、旋轉(zhuǎn)活接頭和噴嘴等必須擰緊，達(dá)到安全密封;水泥漿液、高壓水和壓縮空氣各管路系統(tǒng)均應(yīng)不堵不漏不串。設(shè)備系統(tǒng)安裝后，必須經(jīng)過運行試驗，試驗壓力要達(dá)到工作壓力的1.5～2.0倍。

2.3.2鉆機(jī)安放應(yīng)保持水平，旋噴管的允許斜度不得大于1.5%。

2.3.3噴管進(jìn)入預(yù)定深度后應(yīng)先進(jìn)行試噴，待達(dá)到預(yù)定壓力、流量后，再提升旋噴。中途發(fā)生故障，應(yīng)立即停止提升和旋噴，以防止樁體中斷。同時進(jìn)行檢查，排除故障。若發(fā)現(xiàn)漿液噴射不足，影響樁體質(zhì)量時，要進(jìn)行復(fù)噴，施工中應(yīng)做好詳細(xì)記錄。復(fù)噴時，將噴桿下入中斷處以下50cm，如噴桿下不到位，采取掃孔再噴射的措施。

2.3.4旋噴水泥漿液必須嚴(yán)格過濾，防止水泥結(jié)塊和雜物堵塞噴嘴及管路。

2.3.5旋噴結(jié)束后要進(jìn)行壓力注漿，以補(bǔ)填樁柱凝結(jié)收縮后產(chǎn)生頂部空穴。每次施工完畢后，必須立即用清水沖洗旋噴機(jī)具和管路，檢查磨損情況，如有損壞零部件應(yīng)及時更換。

2.3.6高壓噴射作業(yè)過程中，應(yīng)經(jīng)常測試水泥漿液的進(jìn)漿和回漿比重。當(dāng)漿液比重與設(shè)計比重值超過10%時，立即停止噴灌，重新調(diào)整漿液水灰比，且經(jīng)現(xiàn)場監(jiān)理工程師批準(zhǔn)后實施。

2.3.7噴射過程中，要按設(shè)計文件要求或監(jiān)理工程師指示經(jīng)常檢查、調(diào)整高壓泥漿泵或低壓混漿泵的壓力，漿液流量、空壓機(jī)風(fēng)壓和風(fēng)量，鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)和提升速度以及實際的漿液耗用量。當(dāng)冒漿量超過20%或完全不冒漿時，則在漿液中加入速凝劑，縮短固結(jié)時間，使?jié){液在一定地層范圍內(nèi)凝固，同時增大注漿量，減慢提升速度或進(jìn)行靜噴，直至正常為止。

2.3.8若冒漿過大，采取提高噴射壓力，加快提升速度，但應(yīng)經(jīng)現(xiàn)場監(jiān)理工程師批準(zhǔn)，同時對冒出地面的漿液進(jìn)行過濾，沉淀去雜質(zhì)，再回收利用。

2.4施工特殊情況及處理方法

（1）高噴因故中斷后應(yīng)停止提升，記錄中斷深度，并盡快恢復(fù)。若短時間不能恢復(fù)的，應(yīng)提出噴具，用水沖洗干凈。待故障處理后，將噴具下入原中斷位置以下0.5m繼續(xù)進(jìn)行噴射灌漿。

（2）高噴過程中若相鄰孔串漿，應(yīng)將串漿孔封堵后繼續(xù)進(jìn)行，高噴結(jié)束后將串漿孔掃孔至原鉆孔深度。

（3）噴射中，接、卸、換管后的下管時，要比原停噴高度下落30～50cm，以使墻體能上下連接。

（4）在孤（漂）卵石架空地層和地下動水中施噴時采用以下措施進(jìn)行處理：

1）.噴具停止提升，靜壓注漿，直到孔口返漿符合要求為止。

2）.降低噴射水壓和風(fēng)壓，增大供漿量，加濃漿液，孔口摻砂、水玻璃等措施。

3）.可在以上處理方法的同時，孔口添加一趟漿液進(jìn)行填充處理。

4）.為了防止噴具被埋住，可采用間隔提升的辦法（復(fù)噴），待返漿后將風(fēng)、水、漿等參數(shù)調(diào)整至規(guī)定值正常提示。

（5）在厚度50cm以上大塊石（漂、孤石）的孔段進(jìn)行高噴灌漿時，為了確保漿液對大塊石的裹袱效果，要求降低提升速度、風(fēng)壓和水壓，并加大供漿量。

（6）高噴過程中，若出現(xiàn)孔口不冒氣、不返漿?？刹扇∪缦绿幚矸椒ǎ红o噴，降低水壓至15MPa以下，加大水泥漿供漿量至70L/min以上，加濃漿液水灰比至0.5：1。同時，孔口采用高壓清水輔助摻加中粗砂，加砂應(yīng)注意速度，避免造成噴嘴堵塞，適當(dāng)時候可上下活動噴桿，如此持續(xù)15～20分鐘無效果時，則采用在高壓水泵儲水桶里添加水玻璃方式繼續(xù)處理，水玻璃與水混合比例可以從8：1～2：1（體積比），摻入量應(yīng)遵循由少到多逐漸增加，原則上不贊成從孔口直接傾倒水玻璃的方式處理大漏失孔（段）。直到孔口正常返漿方可恢復(fù)正常噴射壓力和按照規(guī)定速度提升。

（7）孔口間斷返漿，返漿量達(dá)不到規(guī)定值

此種情況可判斷為孔內(nèi)存在中、小漏失通道，停止提升，靜噴，加濃漿液，孔口可根據(jù)漏失情況適當(dāng)加砂（采用水力沖射），當(dāng)采用此方法處理15min以上無效果時，可慢速（4～5 cm/min）提升50cm后靜噴1～3min或下鉆至原來深度復(fù)噴。

（8）孔口返漿濃度不夠，比重達(dá)不到規(guī)范要求

孔口返稀漿、返水，這種現(xiàn)象分兩種情況分別處理：

（a）短暫停止供風(fēng)，如果漿液快速下沉，可初步判斷為漏失，則按照3.3.5.1方法進(jìn)行處理。

（b）如果停風(fēng)后漿液不下沉，可在高壓水泵儲水桶內(nèi)適當(dāng)摻入水玻璃（與水混合體積比10：1～8：1）稀釋后通過高壓水壓入地層，孔口視情況可適當(dāng)摻砂，這種情況可慢速（4～5cm/min）提升，直到返漿比重和返漿量達(dá)到正常標(biāo)準(zhǔn)后再按照規(guī)定的速度提升。

3.成果分析

大壩閘基漿材耗用量如下表3.1-1所示

由表3.1-1分析可得如下結(jié)果：Ⅱ序高壓旋噴灌漿孔單位注入量小于Ⅰ序高壓旋噴灌漿注入量，因施工順序為先Ⅰ序后Ⅱ序，Ⅰ序施工時，部分水泥流失（接觸層吸漿、斷層吸漿及裂隙吸漿等）。在吸漿部位飽和時，Ⅱ序的單位注漿量小于Ⅰ序單位注漿量，由此看出，本次高壓旋噴施工參數(shù)滿足設(shè)計要求，為高壓旋噴樁質(zhì)量奠定了基礎(chǔ)。

4.結(jié)束語

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，高壓旋噴灌漿在 軟弱地基加固處理中得到不斷推廣和應(yīng)用，在實際施工過程中，應(yīng)優(yōu)先選用國際上比較先進(jìn)的設(shè)備和施工工藝，根據(jù)實際地質(zhì)情況通過現(xiàn)場試驗確定合理的、適合工程特點的施工參數(shù)，在先進(jìn)施工設(shè)備的保證下，通過控制施工工藝達(dá)到確保施工質(zhì)量的目的。固滴水電站閘壩基礎(chǔ)經(jīng)過高壓旋噴處理后，經(jīng)抗壓、壓水試驗檢測，高壓旋噴防滲效果良好，完全達(dá)到了預(yù)期的目的。經(jīng)運行期觀測，大壩下游無滲水點，固滴水電站壩基高壓旋噴施工技術(shù)參數(shù)是比較合適的，施工方法是有效的。

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作者簡介：羅遠(yuǎn)純，1965年5月3日出生，男，漢族，貴州遵義，大學(xué)本科，高級工程師，從事水利水電勘察。