三管高压旋喷灌浆（共5篇）
三管高压旋喷灌浆 篇1
0引言
为解决重力坝防渗问题, 改善地基土的受力条件及边坡稳定, 提高坝体的抗剪强度, 改善地基土的变形性能, 使其在上部结构荷载作用下, 不至破坏或产生过大的变形。高压喷射灌浆技术在水库加固除险工程中的应用, 很大程度地提高了防渗能力, 减轻防洪压力, 对保障人民生命财产安全以及社会经济发展起到积极的作用, 其社会效益十分明显。
1 实例分析
杨梅畲水库位于武平县岩前镇大布村, 距岩前镇约10km, 水库控制流域面积5.6km2, 总库容101.65万m3, 是一座具防洪、灌溉及水产养殖的综合小 (一) 型水库。大坝为均质土坝, 最大坝高31.3m, 坝顶高程534.9m, 坝顶宽5m, 坝顶长86m。防洪标准为20年一遇设计, 300年一遇校核。
根据水库安全鉴定的复核成果:因大坝被水坡多处出现渗漏、基脚出现塌陷, 为保证垦田用水, 防止导流明渠侧基坑边坡滑坡失稳, 市防洪办决定对该坝进行除险加固处理。设计采用三管高压旋喷灌浆防渗桩对坝体进行加固, 灌浆孔平行坝轴线距大坝防浪墙外测2.2m单排布置, 孔距为1m, 分两序孔逐渐加密施工, 第一序孔距2m, 第二序孔距1m。范围为全坝段并向两岩延伸, 钻孔从坝顶钻至强风化岩石下限, 灌浆从强风化下限至正常蓄水位, 总的灌浆长度4235m。
2 工作原理
三管高压旋喷灌浆的工作原理:先利用钻机造孔, 然后把带有喷头的注浆管沿孔下至基石土的预定位置, 利用水、气喷射、浆液灌注搅拌混合喷射的方法。以高压把浆液从喷嘴中喷射出来, 使一定范围内的土体结构破坏, 在水泥中形成水泥土的凝结体, 从而达到防渗的目的。浆液是通过安装在钻杆 (喷杆) 杆端置于孔底的特殊喷嘴, 向周围土体高压喷射固化浆液 (一般使用水泥浆液) , 同时钻杆 (喷杆) 以一定的速度边旋转边提升, 并强制与固化浆液混合, 凝固后便在土体中形成具有一定性能和形状的固结体 (见图1、2) 。
3 施工设备选择
施工设备是根据高压喷浆工艺要求, 由多种设备组装的成套设备。三管高压施工设备由钻机、泥浆泵、高压水泵、空压机、泥浆搅拌机和高压胶管等组成 (见图3示意图) 。
1-三脚架;2-卷杨机;3-转子流量计;4-高压水泵;5-空压机;6-孔口装置;7-搅拌机;8-贮浆池;9-回浆泵;10-筛子;11-喷头
(1) 造孔设备。设备的选择必须满足现场复杂地质条件要求, 坝体宽5m, 设计孔中心距防浪墙2.2m。高压灌浆施工常用的钻机是立轴式液压回转式钻机。这种钻机可液压给进及提拨钻杆, 操作方便, 适应性强。
(2) 供水设备。供水系统中主要设备是高压水泵和高压胶管。根据设计压力达到30~50MPa, 流量50~100L/min, 选择3D2-S型卧式三柱塞泵。
(3) 供气设备。三管高喷要用压缩空气与主射流同轴喷射, 以提高主射流的喷射效果。常用设备排气压力达到0.7~0.8MPa。
(4) 供浆设备。供浆设备主要包括搅拌机、注浆泵、上料机三部分。注浆泵选择压力P≥1MPa, 流量50~150L/min。
(5) 喷灌设备。主要包括垂直机架、卷杨机、旋摆机构、喷射装置。其旋摆机构是用来使喷射装置进行旋转作业的机构, 喷射管提升时进行定向喷射;喷射装置设计为三管高压喷射装置, 输送水、气、浆三种介质, 分别用高压压缩机、空气压缩机、注浆泵输送到喷射装置, 进行喷射作业 (见图2) 。
4 施工工艺及流程
4.1 施工准备
施工前必须做好以下工作:熟悉设计图纸, 了解设计参数, 准备施工材料 (水泥) , 对施工机械设备进行性能检查, 桩位放样及修建排污和灰浆拌制系统。
4.2 施工工艺参数确定
根据工程项目 (桩径1000mm) 及地质特征、工艺水平确定施工工艺技术参数。经现场试验桩试喷情况, 测量桩径直径形状, 设计最终确认其工艺参数 (1) 喷嘴直径 (双喷嘴) :2~2.30mm; (外φ5) ; (2) 高压水:40MPa, 流量70L/min; (3) 气压:0.70MPa, 气量6m3/min; (4) 浆压:0.650MPa, 流量80m3/min; (5) 提升速度:15cm/min。
4.3 施工流程
大体分为钻孔、下注浆管、喷射提升和成桩 (见图4) 。
4.4 施工流程
(1) 钻机就位。钻机就位后, 对桩机进行调平、对中, 调整桩机的垂直度, 保证钻杆与桩位一致, 偏差应在10mm以内, 钻孔垂直度误差小于0.3%;钻孔前应调试空压机、泥浆泵, 使设备运转正常;校验钻杆长度, 保证孔底标高满足设计深度。
(a) 钻孔; (b) 下注浆管; (c) 喷射提升; (d) 成桩
(2) 引孔钻进。钻机施工前, 应首先在地面进行试喷, 在钻孔机械试运转正常后, 开始引孔钻进。钻孔过程中要详细记录好钻杆节数, 保证钻孔深度的准确。
(3) 插入注浆管。引孔至设计深度后, 拔出岩芯管, 并换上喷射注浆管插入预定深度。在插管过程中, 为防止泥砂堵塞喷嘴, 要边射水边插管, 水压不得超过1MPa, 以免压力过高, 将孔壁射穿。
(4) 旋喷提升。当喷射注浆管插入设计深度后, 接通泥浆泵, 然后由下向上旋喷, 同时将泥浆清理排出。为保证桩底端的质量, 喷嘴下沉到设计深度时, 在原位置旋转10s左右, 待孔口冒浆正常后再旋喷提升。
(5) 钻机移位。旋喷提升到设计桩顶标高时停止旋喷, 提升钻头出孔口, 清洗注浆泵及输送管道, 然后将钻机移位。
5 施工质量控制要点及验收
5.1 高喷法质量控制要点
控制要点包括施工材料、钻孔深度、注浆长度、工艺参数、施工流程、桩位偏差等。本文详细介绍工艺参数控制要点:
(1) 水压和水量控制。水射流喷射压力和水量对凝结体形成的有效长度极大。压力增大产生强大的破坏力从而获得较大的防渗加固体和有效长度, 但水量大将对浆液稀释作用, 使冒出的浆液增加, 从而使凝结体有效长度质量下降。所以要选择水量和工作压力适宜的高压泵, 设计确认压力40MPa, 流量70L/min。
(2) 气压和气量控制。压缩空气形成的气幕, 可保护水射束能量不过早扩散, 增加喷射切割长度和升扬转换作用, 改变地层的颗粒级配。输气量宜选择较大值。设计确认气压0.70MPa, 气量6m3/min。
(3) 浆量和浆压控制。在水、气同轴喷射作用下, 浆液可喷射充填到气水喷射的作用范围, 浆压保持在0.650MPa, 最主要是保持浆液有足够的稠度。水灰比控制在1∶1, 流量80m3/min。
(4) 提升及旋摆速度控制。是确保施工质量非常重要因素。提升速度过快, 则有效长度过短, 且影响墙体的密实性, 过慢则耗用浆液太多, 造成不经济。经现场试验确定提升速度为15cm/min。
(5) 进浆和回浆比重控制。进浆的浆液比重是控制浆液水灰比的重要参数。通常回浆比重过低, 有可能反映成桩质量差, 或进浆水灰比过低、或喷浆量过小;回浆比重过高, 有效成桩直径小, 或进浆水灰比过高、高压射水流量过小。设计确认控制在交液比重大于1.52 (水灰比1∶1) , 要求每喷一延米检测一次。
5.2 施工质量的检验
根据设计高压旋喷桩的抗渗和强度指标要求:渗透系数K≤1×10-6cm/s, 抗压强度R≥1.5MPa。经现场注水试验渗透系数平均值4.9×10-7cm/s, 抗压强度代表值2.5MPa, 均满足设计要求。
6 施工常见问题处理
(1) 串浆处理。串浆是高喷过程中经常发生的, 遇此情况, 首先先封堵被串孔, 继续串浆孔的施工, 待其结束后尽快进行串孔的施工。
(2) 复喷处理。因机械设备故障停喷超过半小时以上均需补喷。
(3) 冒浆异常处理。冒浆量过大或不返浆都属于冒浆异常。冒浆量过大可采用以下措施解决: (1) 提高喷射注浆压力; (2) 适当缩小喷嘴孔径; (3) 提升速度适当加快。不返浆可采用以下措施解决: (1) 降低提升速度和喷射压力或进行原地注浆; (2) 加大浆液密度或进浆量; (3) 若因地层较大空隙可喷注粘土浆或加砂处理。
7 质量效果评价
该工法对坝体破坏最小, 造价低廉, 施工速度快, 工艺简单, 可成功解决坝体基坑开挖的安全问题。2013年5月19日, 武平县岩前镇遭遇百年一遇的洪涝灾害, 该工程经受了考验。经过完工验收及竣工验收, 各项设计指标均达到预期效果。
参考文献
[1]李刚, 廖勇龙, 董建军, 陈彦生.高喷法.北京:中国水利水电出版社, 2006.
三管高压旋喷灌浆 篇2
某水库正常情况下的容量为1 032万m3, 穿坝涵管和放水卧管共同构成该水库的低涵, 隧洞处于大坝基础的右边, 涵管的内径为0.6 m、长度为122.3 m, 水体流入端的高程为65.2 m。该水库最初由农民修建, 隧洞前部的低端为木制结构, 存在较为严重的渗漏问题, 在水库处于高水位时, 渗漏情况更加严重, 在一定程度上影响大坝的正常使用, 危及下方群众的生命财产安全。2006年开始对该水库进行加固处理, 在原有隧洞右侧新建隧洞, 新建隧洞距离右坝肩115 m, 水体流入端的高程为65.2 m;隧洞的中间部位采用圆弧进行连接, 低涵隧洞的总长度为213.4 m, 隧洞直线段的长度为103.2 m, 隧洞进出口之间的坡度为4.5%, 该隧洞为无压力涵洞, 横断面为圆拱形, 全部进行衬砌处理。
依据工程施工前的地质勘探资料可知, 该隧洞的最大埋深为20.4 m, 沿轴线方向未出现断层切割, 但四周的围岩已经高度风化, 砾岩胶结物以及溶蚀沿砾岩层面呈现较强的发育, 岩体因砾质胶结物流失而表现为散体结构;在隧洞部位进行钻洞勘察时, 出现钻洞坍塌, 因而该部位土质较差。开工建设时, 起始段使用机械明挖的方法进行施工作业, 效果较好;其余部位在开挖期间因土体含水量高、土质较差, 无法进行机械明挖。运用固结灌浆的方法对土体进行处理, 效果较差, 无法满足工程施工要求。
2 施工方案论证
该水库低涵隧洞在开挖期间支护出现困难, 经过组织相关专家对施工方案进行分析论证, 初步拟定以下方案:
(1) 加大放坡角度方案。采用机械明挖的方法达到20 m深时, 由于土体含水量较高、土体较软, 初定放坡角度为1∶1.5, 采用简单的支护方式, 在隧道修建结束以后需要回填土方, 开挖土方量为67 000 m3, 回填需要移动的土方量为64 000 m3。采用机械开挖的方法具有施工简单的优点, 但需要较大的土方工作量, 而且需要在附近寻找土体堆放地点, 土方开挖在一定程度会影响副坝坝体, 回填作业很难保证施工质量, 而且需要对回填后的土地进行防渗漏处理, 工程施工时间跨度较大。
(2) 选用其他线路施工。改变原有的开挖线路, 绕道围岩较好的位置进行开挖。采用这种处理方案可以解决无法进行有效支护的问题, 低涵隧洞周围岩层比较坚硬, 可以确保隧洞安全运行, 但绕道后会使开挖长度增加, 开挖速度将变慢, 坚硬的围岩也给开挖带来一定困难。
(3) 高压旋喷灌浆方案。不改变原先设定的开挖线路, 采用高压旋喷灌浆的方法对低涵隧洞的底部和侧面进行加固处理, 之后再继续开挖作业。采用这种处理方案可以保证较直的开挖线路, 沿线支护的长度缩短, 软弱围岩也比较容易开挖;但这种方案的施工工艺较为先进, 要求能够对施工地点进行准确定位。通过专家组的分析论证, 决定采用高压旋喷桩加固的方法, 桩体的直径为800 mm, 两根桩的横向距离为800 mm, 隧洞轴线方向的距离为700 mm, 低涵隧洞两侧的桩体长度为5 m, 桩底部深入底板的长度为1 m, 隧洞顶部的桩体长度为2 m。低涵隧洞两侧总共布置222个桩, 中间部位共布置333个桩;加固工程总共需要开挖土方量为672.4 m3, 钻孔深度总计为6 000 m, 高压旋喷灌浆的进尺总计为1 765 m。
3 旋喷灌浆加固工程施工
3.1 桩孔的制作
在进行桩孔制作时, 使用回转钻进的方法成孔, 使用泥浆护壁的方式保护桩孔, 选用膨润土泥浆或者粘土泥浆作为冲洗液。高压旋喷灌浆的钻孔直径应大于110 mm;依据低涵隧洞的设计标高来确定钻孔的深度后再进行放样, 隧洞两侧的桩孔长度为5 m, 其底部应处于底板以下不小于1 m处, 隧洞顶部的桩孔长度为2 m, 隧洞顶部的高程应当与旋喷桩的底部高程一致。钻孔的偏斜率不应大于0.5%。依据旋喷桩孔的中心线来确定桩孔的位置, 要求其误差不能超过钻孔间距的1%。
3.2 桩孔倾斜度控制
桩孔倾斜度过大将影响到桩的加固效果, 为此在成孔期间要对桩孔的倾斜度进行控制, 主要可以采用以下措施予以防止:1) 在回转钻机底部设置底座, 以便使钻机始终处于平稳工作状态;2) 回钻钻机在桩孔处就位以后, 对钻机的垂直进行调整, 以便钻机工作时能够始终处于垂直工作状态;3) 在成孔过程中应对钻机轴的垂直度进行监测, 对于直径较大的钻具应适当加长, 严禁将已经出现弯曲的粗径钻具和钻杆用于钻进施工;4) 每向下钻进5 m应当对桩孔的倾斜度测量一次, 桩孔的成型过程要进行检测, 若发现桩孔出现较大的倾斜, 可以采用扩孔修复、填孔重钻、上下往复拉动钻具修复等方法进行倾斜纠正。
3.3 泥浆护壁
为保证桩孔在成孔和灌浆过程中不出现坍塌, 施工过程中使用膨润土或者优质粘土作为泥浆的原材料进行泥浆护壁。所用粘土泥浆要求泥浆含沙量不超过10%、马氏漏斗粘度为40～35 S、密度不大于1.15 g.cm3。所用膨润土泥浆要求泥浆含沙量不超过5%、马氏漏斗粘度为30～35 S、密度不大于1.08 g.cm3。
3.4 回收机净化泥浆
在进行桩孔钻进时, 从钻孔内流出的泥浆要排放到制定的排浆沟内, 之后在沉淀池进行沉淀处理, 使用泵将其再次引入钻孔内;对于沉淀池和排浆沟内所残留的浆渣, 应用人工将其清理干净, 清理出来的泥渣要堆放到指定地点。若所用泥浆的含沙量过大而不能保证泥浆护壁效果时, 应当采用振动筛砂的方式进行除砂作业;若含沙量过大, 除砂效果不好时, 应将其废弃。
3.5 施工顺序及所用设备
高压旋喷灌浆所用设备有1台灌浆、1台空压机、1台高压清水泵、1台高喷台车, 由其共同工作组成高喷设备。旋喷桩的施工采取先制作桩孔, 之后再进行高压喷管。具体的施工步骤包括:粘土封孔、孔口静压补浆、喷射注浆、下设喷管、地面试喷、喷车就位、终孔验收、钻孔、钻机就位调正、测量放线定点等。
3.6 注浆试验
在正式进行高压旋喷灌浆之前, 应当选用4 m左右的出口段及进口段进行注浆试喷试验, 在试喷结束以后, 对低涵隧洞进行试验开挖, 以便能够对旋喷桩的加固效果进行检查。依据剩余施工段的具体情况, 对旋喷灌浆的施工工艺进行调整, 明确整个施工段应当采用的高压旋喷桩施工工艺, 进而确定整个施工段最优的加固方案。
3.7 高压灌浆施工
在桩孔检验合格以后就可以进行高压灌浆施工。先将高压喷台车运进施工现场, 之后垫稳支撑点、调平车辆;对灌浆作业所用设备进行系统性的检查, 之后进行试喷以确保所有管路都畅通;喷头进行密封处理以后就可进行下管, 这样可以避免水、气、浆液等堵塞管道;在管口降到预计深度以后, 依次将浆液、水、气输送到底部, 孔口可以正常向上反浆。各项参数都满足设计要求以后, 按照预先设计好的提升速度进行喷射作业。在介绍喷射以后, 应继续向送浆管内注入浆液, 以便能够使地表损失的浆液得到补充, 然后开始以静压的方式进行回灌, 在浆液面不再向下沉后方可终止注浆。可以利用喷射浆液进行回灌作业, 也可以利用孔口反出来的浆液进行补浆作业, 这种方法只适用于砂砾石层而不能用于粘土层。在完成高压旋喷灌浆作业以后, 使用粘土球对孔洞进行封堵, 每当填到某一高度后, 使用直径较大的钻具进行捣实处理, 以便能够确保其封堵的密实性。
3.8 低涵隧洞的开挖作业
在旋喷柱的强度达到90%以上时便可进行低涵隧洞的开挖。有时为了能够尽早的进行隧洞开挖, 在旋喷桩施工过程中向浆液内加入速凝剂, 以便能够使旋喷桩尽快达到设计强度值。在进行隧洞开挖时, 要依据围岩的加固效果来确定具体的支护措施, 若围岩的加固效果良好, 则对围岩进行简单支护后便可进行开挖作业;若围岩的加固效果不理想, 则可以使用松木进行支护, 之后再进行隧洞的开挖。
4 结语
该水库的低涵隧洞软弱围岩采用高压旋喷灌浆的方法进行处理以后, 软弱围岩得到有效的加固, 保证了隧洞的正常施工作业, 产生了良好的经济效果。
参考文献
[1]凌光映.高压旋喷灌浆在西牛水库除险加固工程中的应用[J].企业科技与发展, 2010, (10) , 87-88.
[2]李泽楠.高压旋喷灌浆技术在大顶子山航电枢纽粉细砂冲填坝中的应用[J].民营科技, 2011, (5) :98-99.
[3]张彤.高压旋喷灌浆技术在急水坝防渗加固中的应用[J].广西水利水电, 2011, (1) :69-70.
三管高压旋喷灌浆 篇3
多年来为解决江、河、湖、堤、坝等水工建筑物防渗问题, 寻求一种经济且技术先进可靠的防渗方法。在水利工程施工当中, 基础防渗处理是水利工程施工中尤为重要的环节, 当基础土质较差, 渗透性较强时, 在水流的作用下对基础的危害很大。
东至县白茆水库除险加固工程由安徽水利开发股份有限公司承建, 于2008年10月动工建设, 在截渗槽开挖到荦38m高程时, 地下水透水严重, 无法按图施工, 经过设计变更由以前的固结灌浆变更为高压旋喷灌浆。在高压旋喷灌浆施工完成后, 经过现场实验, 明显看出密实度和承载力均远大于原土体, 从而提高和保证工程质量。重点介绍高压旋喷灌浆机理及其施工工艺。
2 高压旋喷灌浆技术的工艺原理
2.1 冲切掺搅作用
高旋喷技术主要是借助于高压射流, 通过冲击切割和强烈扰动, 使浆液在射流作用范围内扩散、充填周围土层, 并与土石粒掺混搅合, 硬化后形成凝结体, 从而改变原地层结构和组成, 借以达到防渗或提高承载力的目的。高旋喷凝结体是多种因素综合作用的结果, 高压射流对地层结构的影响范围, 取决于比能值E的大小, 其表达式为:E=PQ/100V
E——每米旋喷柱耗用的能量MJ/m;
P——喷射灌浆压力MPa;
Q——射流浆量L/min;
V——提升速度cm/min。
E值大, 旋喷柱的直径大, 一般选用50~70cm直径较好, 但最终应通过现场高旋喷试验确定。
2.2 升扬、转换作用
高旋喷施工时, 水、气、浆由喷嘴中喷出, 压缩空气除能对水或浆液构成外包气层, 使水或浆液射流能透入地层较远距离并维持较大压力破碎地层结构外, 还可产生升扬作用, 浆经射流冲击切削后的土石碎屑和地层中细粒, 由孔壁和喷射杆的环状间隙中升扬带出孔外, 空余部位由浆液替代, 同时也起到了转换作用。
2.3 挤压、渗透作用
高旋喷射流强度随射流距离的增加而较快地衰减至射流束末端, 虽能再冲切地层, 但对地层仍产生挤压作用。同时, 喷射结束后, 静压灌浆持续进行, 这对周围土体产生渗透作用, 这样不仅可以促使凝结体与周围土体结合更加密实, 还在凝结体外侧产生明显的渗透凝结层, 具有较强的防渗性能。
2.4 位移握裹作用
地层中较小的块石, 由于喷射能量大, 辅以升扬、转换作用, 最终浆液可填满块石四周的空隙并将其握裹, 遇到大的块石或在块石集中区, 应降低提升速度, 提高比能值。在强大的冲击震动力作用下, 块石将会产生位移、松动, 浆液沿块石四周空隙或块石间孔隙渗入。在高压喷射挤压余压渗透等综合作用下, 产生握裹凝结作用, 形成连续密实的凝结体。
3 高压旋喷灌浆技术在本工程中的应用
3.1 本工程在对水库坝基防渗处理时就充分利用了这些原理
本工程采用的是三管法施工。用水管、气管、浆管同轴布设组成喷射杆, 杆底部设置有喷嘴, 气、水喷嘴在上, 浆液喷嘴在下, 高喷时, 随着喷射杆的旋转和提升, 先是高压水和气的射流冲击扰动地层土体, 呈翻滚松散状态, 随后以低压注入浓浆掺混搅拌, 硬化后形成凝结体。由于采用高旋喷施工, 凝结体具有良好的防渗性和稳定性。凝结体的防渗性能主要取决于地层组成成分和颗粒级配、施工方法、施工工艺以及浆液材料等。高旋喷形成的凝结体并不很规则, 但与地层结合紧密, 由于高喷凝结体周围除了浆皮层外, 一般还存在渗透凝结层, 有着良好的复合防渗作用, 从而进一步提高了凝体的防渗性能。为保证高旋喷防渗墙的连续性, 则必须要使各孔的凝结体在有效范围内牢固可靠连接上, 为此如何选用结构布置形式和孔与孔的距离则很重要。高旋喷喷射时边提升边旋转, 凝结体的形状为圆柱体 (又称旋喷柱) , 结构形式为旋喷套接。在施工时, 孔距的选择至关重要, 它不仅关系到凝结体能否可靠地连接, 而且也影响工程的进度、造价。孔距应根据地层的地质条件, 对防渗性能的设计要求、高喷灌浆的施工方法和工艺、结构形式、孔深及其它因素综合考虑, 经过试验后确定。只有确定了孔距, 才能保证旋喷套接时的封闭良好, 对封闭原则应注意以下几点:
(1) 左右封闭原则:考虑钻孔倾斜状态下, 柱与柱能正常交结, 不开叉为原则, 确定孔距。一般能保证有0.2m有效交叉即可。
(2) 上下封闭原则:以封闭底部为原则, 深入基岩或相对不透水层0.5~2m, 界线清楚情况下按小的执行, 地质复杂时按大的执行。如果上部是旋喷灌浆, 下部是帷幕灌浆, 两者间的交接, 在保证封闭的情况下尽量用小值, 避免旋喷桩受到破坏。一般情况下采用先帷幕后高旋喷方式, 对高喷墙起保护作用。工艺参数主要有:水压35~40MPa;气压0.6~0.8MPa;浆压0.3~0.5MPa, 本工程的高喷质量可满足设计要求, 工效高, 造价低, 机械化程度高。
3.2 本工程采用的高旋喷灌浆主要设备
高喷台车、空压机、高压水泵、高速搅拌机、泥浆泵及钻机等。高喷材料采用水泥浆, 水泥为42.5普通硅酸盐水泥。三管法施工时, 用纯水泥浆, 由于三管法施工, 先是高压气、水喷射, 而后是压力灌浆, 灌浆易被先喷入的水稀释, 所以使用的水灰比为0.9:1的浓浆。
3.3 本工程在高旋喷灌浆过程中的施工要点
(1) 先导孔。应选定部分一序孔作为先导孔, 先导孔很重要, 它能及时核实地层情况, 复核灌浆深度, 必要时修改设计, 对先导孔采取芯样, 划分层位, 核对补充勘探资料, 一般勘探资料很粗糙, 与实际情况相差很大, 先导孔能进一步确定高喷墙底部位置。当地层复杂、层位变化较大时, 先导孔间距可小一些, 反之则宜大一些, 一般20~30m, 先导孔的深度应比其他高喷孔稍深。在造孔过程中做好充填堵漏, 使孔内泥浆保持正常循环, 返出孔外, 直至终孔。钻进时应注意保证钻机垂直, 偏斜率宜≤1%。
(2) 技术参数。高旋喷施工中所用技术参数很多, 主要的参数有浆密度、水压力、气压力、提升速度、转速。应根据试验确定, 选定合适的参数。本工程通过试验确定的一些参数:
高压水:35MPa, 流量80L/min;
气压:0.7MPa, 气量1.2m3/min;
浆压:0.5MPa, 流量70m3/min;
提升速度:12cm/min;
三重管回转11转/分;0.8~1.0V。
经检测符合设计要求, 现运行情况良好。对各类地层而言, 若使用同一种施工方法则水压、气压、浆压的变化不大, 唯有提升速度变化较大, 是影响高喷质量的主要因素。一般情况下, 确定提升速度应注意下列几个问题:a.因地层而异, 在砂层中提升速度可稍快, 砂卵 (砾) 石层中应放慢些, 含有大粒径 (40cm以上) 块石或块石比较集中的地层应更慢。b.因分序而异。先序孔提升速度可稍慢, 后序孔相对来讲可稍快。c.高喷施工中发现孔内返浆量减少时宜放慢提升速度。
(3) 质量检测与控制。质量检测:高喷墙质量检查和验收, 应综合考虑, 应点面结合, 以面为主, 综合分析, 不宜片面。在本工程中采用围井法对周围土体进行现场测试。检测结果土体密实度和承载力均大于原土体, 能够满足设计要求。
质量控制:在施工前应确定技术参数, 对施工人员进行技术交底, 在施工过程中严格按规程规范操作, 按设计要求施工, 施工记录及时、准确、标准, 详细记录有利于对资料的分析, 特别是发生质量问题时, 有利于分析原因及处理。在施工结束后, 应注意保护, 防止重型设备在施工区域碾压, 破坏未硬化的凝结体。
结束语
三管高压旋喷灌浆 篇4
汉江崔家营航电枢纽位于汉江中游丹江口至钟祥河段、湖北省襄樊市下游17公里处, 是湖北省内汉江干流9级梯级开发中的第5级, 上距丹江口水利枢纽134 km, 下距河口515 km, 是一个以航运为主, 兼顾发电、灌溉、供水、旅游、水产养殖等综合开发功能的项目。枢纽主体工程包括1000吨级船闸1座、20孔泄水闸、总装机容量为9万千瓦发电站1座。汉江崔家营航电枢纽是国内自动化程度最高的航电枢纽, 也是目前全国航电枢纽中唯一设置鱼道的航电枢纽。
工程纵向穿越河心洲, 厂房围堰位于河心洲中部, 地面高程57.5~62 m。上部属第四系漫滩相冲积层 (Q4~2al) , 从上至下分别为粉细砂、砂壤土、细~中砂、砂砾石层;下部属Ⅰ级阶地冲积层 (Q4~lal) , 为砂砾石, 结构松散, 砂砾石中空隙填充物为细砂。覆盖层总厚约24~30 m。基岩为白垩系钙质砾岩、泥质砾岩。砂砾石属强透水层, 粉细砂属中等透水层, 壤土属弱透水层, 上部基岩属弱透水带。
2 围堰高压旋喷补强实施背景
纵向围堰顶高程63.5~62.0 m, 顶宽6.0 m, 上下游坡比1∶2, 厂房左岸边坡开挖从高程61.5~32.0 m, 最大开挖边坡高度约30m, 开挖坡比1∶2~1∶2.5。纵向围堰基础覆盖层防渗采用高压摆喷灌浆, 为封闭式高压摆喷墙。2006年10月1日开始厂房段纵向围堰高喷墙施工, 11月30日一期上游围堰截流, 2007年元月开始基坑抽水, 元月中旬开始基坑开挖。
根据纵向围堰地形地质条件及厂房开挖设计图纸, 施工单位对桩号B0-150~桩号B0+100段共250 m长的纵向围堰右侧段进行加固。鉴于河心洲地层地质条件较差, 且目前地下水有一定水力坡度, 选择柔性防渗墙易塌槽, 且工期长, 对度汛来说, 时间不允许。若选用帷幕灌浆, 砂砾石不易起压, 帷幕灌浆效果难以保证。由于前期己实施了高压摆喷灌浆, 本次选用高压旋喷灌浆进行处理。
3 高压旋喷灌浆实施方案
高喷灌浆一般适用于砂、卵石地基和土体, 高压旋喷灌浆利用高压喷射流的冲击力, 对土体产生穿射、切割、搅拌、挤压作用, 被浆液置换、充填、混合, 形成浆液与土粒混凝的防渗板墙结构。
在原摆喷防渗墙后约0.8 m位置增设一排高压旋喷灌浆, 孔距0.8 m, 深入基岩不小于0.5 m, 钻孔孔深约30 m (从高程约61.5~31.5 m (灌浆施工平台为61.5m) , 钻孔总进尺为9390 m。从现场情况看, 上部粉细砂层高压摆喷效果较好, 从EL54高程以下采用高压旋喷灌浆成墙, 上部粉细砂层不作处理。为使两次施工的高喷墙闭合, 在本次防渗高压旋喷墙端头位置, 增加2个孔, 与前期施工的摆喷墙形成围井。考虑到部分系在动水条件下进行高喷灌浆, 需先进行堵水处理, 并视情况加玻璃水等速凝剂处理。
3.1 施工方法及要求
(1) 灌浆孔布置:单排布孔, 直线连接, 孔距0.8 m, 分二序施工。长度范围为B0-150~B0+100, 轴线桩号A0+871.53, 高压旋喷轴线距纵向围堰轴线80 cm。为了便于管理和控制, 布孔时以B0+150点为基点, 孔距0.8m, 单号孔为一序孔, 双号孔为二序孔。高喷孔有313个孔, 高喷面积7500 m2。
(2) 高喷工艺及参数:采用三管法高压射浆工艺, 主要参数如下:水压35~38 MPa, 水流量为70~80 L/min, 喷嘴孔径2×1.9 mm;气压0.6~0.7 Mpa, 风量0.8~1.5 m3/min, 喷嘴间隔1~2mm;浆压0.2~0.4 Mpa, 流量70~100 L/min;提升速度为8cm/min, 旋转速度为提升速度的0.8~1.0倍。
(3) 喷射浆液采用水泥净浆, 水灰比1∶1。
(4) 旋喷固结体的28天龄期抗压强度土层中为不小于2.0Mpa、砂砾层中不小于5.0 Mpa, 渗透系数小于1.0×10-5 cm/s。
3.2 总体施工布置
前期已经进行围堰及高压摆喷施工, 具备供水、供电等施工条件。
3.3 施工工艺
3.3.1 高压旋喷灌浆施工工艺流程
施工工艺流程如下:
3.3.2 旋喷施工工艺要求
3.3.2. 1 钻孔
测量放样后, 便可进行造孔施工, 钻孔孔位与设计孔位偏差控制在5 cm以内。由于地层为Q4-2al砂砾石层和Q4-2alI级阶地冲积堆积砂砾石层且进入基岩0.5 m, 所以需采取钻孔预成孔的方法。成孔采用XY-2型钻机, 泥浆护壁。孔径110 mm, 孔距0.8 m, 先进行先导孔施工, 再进行I序孔, Ⅱ序孔施工。钻进时应详细记录孔位、孔深、地层变化和漏浆、掉钻等特殊情况及其处理措施。钻进暂停或终孔待喷时, 应对孔口加以保护, 若时间过长应采取措施防止塌孔。
3.3.2. 2 高喷灌浆
钻孔完成并经监理工程师验收合格后, 进行高喷灌浆。
台车就位:将高喷台车移至已完成的钻孔点位, 并使喷射管垂直对准孔位, 台车就位时着重作好孔的保护工作。
下管:下喷射管到孔底, 为防止泥砂堵塞喷嘴, 可边射水边插管, 水压不超过1 Mpa, 以防孔壁坍塌。
浆液制备:水泥浆液制备选用p.o32.5普通硅酸盐水泥及干净的汉江水。
水泥浆液按喷嘴直径设置两道过滤装置, 在制备水泥浆液搅拌罐和泥浆泵之间设置一道过滤网, 在泥浆吸浆管尾部设一个过滤器, 浆液经检验合格后方可使用。
喷射注浆:采用三管法施工, 采用旋喷套接的型式。下喷管前, 应进行地面试喷, 检查机械及管路运行情况。当喷射管插入到预定深度后, 应进行原位喷射, 待浆液返出孔口, 情况正常后方可开始提升喷射。输入水泥浆液、水、压缩空气后, 待风压和泵压升至设计规定值并孔口返浆且返浆比重大于1.3时, 按设计提升这度提升注浆管。
全孔自下而上连续作业, 需中途拆卸喷射管时, 搭接段应进行复喷, 复喷长度不得小于0.3 m。
高喷注浆过程中, 冒浆量小于注浆量的20%时为正常。超过20%或不返浆时, 采取如下措施:当地层中有较大孔隙引起不冒浆时, 在孔隙地段加大注浆量, 填满孔隙后在继续喷射。当冒浆量过大时, 通过提高喷射压力或适当缩小喷嘴孔径, 或加快旋转和提升速度, 减少冒浆量。
高喷灌浆过程中, 若孔内发生严重漏浆, 视情况采取以下措施处理:
(1) 孔口不返浆时, 应立即停止提升;孔口少量返浆时, 应降低提升速度, 降低喷射压力、流量, 进行原位灌浆;
(2) 在浆液中加入速凝剂;
(3) 加大浆液密度或灌注水泥砂浆、水泥粘土浆等;
(4) 向孔内填入砂、土等堵漏材料。
在施工中应准确记录高喷灌浆的各项参数, 浆液材料用量、异常情况及处理情况等。施工过程中排出的废浆液经钻孔排浆沟排入泥浆坑中。喷射作业完成后, 如孔内浆液面有下沉现象, 要及时补浆, 以防浆液收缩。补浆用回收的回浆浆液。
冲洗:喷射施工完成后, 把注浆管等机具设备冲洗干净, 管内、机内不能残存水泥浆。
移机:将喷射台车等机具移下一孔位。
3.3.2. 3 浆液要求
(1) 高压喷浆用的浆液采用水泥净浆, 主要材料为P.o.32.5的普通硅酸盐水泥, 水泥必须新鲜无结块, 过4 900孔/cm2筛筛余量不大于5%, 经检验合格后方可使用;搅拌水泥浆液所用的水必须符合混凝土拌和用水的标准, 水灰比1.0∶1.0, 现场用比重计测试;
(2) 水泥浆的搅拌时间, 使用高速搅拌机应不小于30 s;使用普通搅拌机应不少于90 s。水泥浆自制备至用完的时间不得超过4 h, 当浆液存放时间超过有效时间, 按废浆处理;
(3) 浆液存放时, 控制浆液温度在5~40℃范围内;
(4) 浆液的性能试验内容包括:比重、稳定性、粘度、初凝、终凝时间;
(5) 凝固体的物理性能试验内容包括:抗压、抗折强度。
3.3.2. 4 高压喷射灌浆技术要求
(1) 放点位置准确, 经复核后才能开始正式施工。孔中心允许偏差为±50 mm;
(2) 高压喷射灌浆孔间距800 mm;
(3) 钻孔施工的偏斜率不大于1%。孔深满足设计要求;
(4) 高喷灌浆孔深通过取芯确定, 一序孔取芯, 二序孔孔深取相邻一序孔深度。固壁泥浆通过实验确定, 要求泥浆在孔内不硬化固结, 7~10天内高喷杆能顺利插入孔底。泥浆在孔隙内基本不流动, 不凝聚, Ph值为8~10, 比重1.1左右;
(5) 浆液制备时, 使用经检验合格的水泥, 水泥经过筛后放入制浆桶中, 搅浆时间不少于120 s;
(6) 高喷作业过程中, 经常测试水泥浆液的进浆和回浆比重。当浆液比重与规定浆液水灰比浆液比重误差超过0.1时, 立即停止旋喷作业, 重新调整浆液水灰比;
(7) 水泥浆液随配随用, 并在高喷作业时不停的搅拌, 一次拌浆量视施工情况确定;
(8) 在高喷作业过程中, 拆卸注浆管节后, 重新进行旋喷作业的搭接长度不小于0.3 m, 若供水、电、风中断后, 重新进行高喷作业的搭接长度不小于0.5 m;
(9) 高喷作业分两序施工, 单个高喷孔连续喷射作业, 相邻孔的作业间隔时间在12~72小时范围内。
4 结语
三管高压旋喷灌浆 篇5
关键词：水库,渗漏,高喷灌浆
1 工程概况
南岩水库位于上林县唐红乡龙详村, 是一座以灌溉为主, 兼顾防洪、发电等综合利用的中型水库工程, 总库容1 952万m3, 有效库容1 555万m3, 设计灌溉面积2.47万亩。水库有主坝1座, 副坝7座, 溢洪道1座, 拦洪、排涝闸各1座, 坝后电站1座。
主、副坝均为均质土坝, 基岩除南岩副坝右坝和长帅副坝为泥质灰岩外, 其余均为粉沙质泥岩, 大坝渗漏主要有坝体、接触面和基岩强风化渗漏。本工程设计对坝体和接触面进行高压旋喷灌浆, 基岩进行帷幕灌浆, 基岩灌浆深度至q≤5Lu线以下5米。
2 灌浆设计
本工程沿坝轴线布一排灌浆孔, 喷灌孔距为2米, 基岩帷幕灌浆孔距为1米, 基岩灌浆深度至q<5Ln线。高喷采用三管法, 分二个次序施工;基岩分三个次序施工。
灌浆材料水泥使用32.5强度以上普通硅酸盐水泥。
灌浆质量要求:灌浆施工结束后, 坝体帷幕连续, 搭接紧密, 渗透系数小于k<1×10-5cm/s。坝基单位吸水率q≤5Lu。
3 高压旋喷灌浆试验
3.1 试验目的及内容
按《上林县南岩水库除险加固工程帷幕灌浆及高压旋喷灌浆试验施工大纲》的要求, 工程在全面灌浆施工前要进行灌浆试验, 通过现场帷幕灌浆、高压旋喷灌浆 (三管法) 试验, 选定恰当的灌浆技术参数, 寻求一种适合于本工程的灌浆工艺和方法, 以此推广到全面施工中。重点解决以下技术参数:
(1) 高压旋喷灌浆的提升速度。
(2) 高压旋喷灌浆浆液的配合比、进浆密度。
(3) 高压旋喷灌浆的水、气、浆的压力和流量。
(4) 高压旋喷灌浆的喷嘴直径。
(5) 帷幕灌浆的浆液配比。
(6) 帷幕灌浆的压力。
3.2 试验依据
按设计图纸和参考《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》SL62-94、《水电水利工程高压喷射灌浆技术规范》DL/T5200-2004进行试验。
3.3 高压旋喷灌浆试验过程及结果
3.3.1 灌浆试验孔的布置
在南岩副坝选择具有代表性的坝段进行, 共布置了4个试验孔, 试验孔之间距离按设计要求喷灌2m, 帷幕灌浆1m。
3.3.2 造孔
造孔采用液压式岩心钻机回转钻进, 钻孔孔径为110mm, 满足《规范》DL/T5200-2004大于喷射管外径20mm以上的要求;钻孔深度按设计要求进入坝基岩, 钻孔垂直度为90°角, 钻孔偏斜率不超过1%。造孔达到设计孔深后先进行坝基帷幕灌浆, 再进行高压旋喷灌浆, 没有条件进行旋喷的, 用套管壁, 防止塌孔。
3.3.3 提升速度
高压旋喷灌浆采用三管法自下而上进行旋喷, 经过反复比较, 较为适合本工程土坝坝体高压旋喷灌浆的提升速度为13~18cm/min。
3.3.4 喷射参数
经过多次试验, 适合本工程土坝坝体高压旋喷灌浆的喷射参数, 水、气、浆的压力分别为35~38MPa、0.6~0.8MPa、0.2~0.8MPa, 流量分别为70~80L/min、0.8~1.2m3/min、70~80L/min。
3.3.5 浆液配合比
本次高压旋喷灌浆试验的浆液配合比:水泥浆液采用集中式配制, 所用的水灰比为1∶1、0.8∶1、0.6∶1三个比级;保证进浆密度1.5~1.7g/cm3, 返浆密度≥1.2g/cm3;并经常对进、返浆液密度的检测。
3.3.6 喷嘴直径
经过反复试验, 高压旋喷灌浆水、浆的喷嘴直径分别为1.8~1.9mm、8~10mm, 气的环状间隙为1.0~1.5mm。
3.3.7 搭接长度
在高压旋喷灌浆试验施工中, 途中拆卸喷射管时, 搭接段都进行复喷, 复喷长度均不小于20cm;因故中断时间超过30min, 对中断段复喷长度均不小于50cm。
3.3.8 每个高压旋喷灌浆试验孔结束后, 利用回浆或水泥浆及时回灌, 直到孔口浆面不下降为止。
当回浆无法利用时, 采取排放措施, 防止受到污染。
3.4 特殊情况的处理
高压旋喷灌浆过程中, 出现压力突然下降或骤增、孔口回浆密度或回浆量异常等情况时, 要查明原因, 及时处理。
高压旋喷灌浆中孔口不返浆时, 必须立即停止提升;孔口返浆少量时, 要降低提升速度。
3.5 施工记录
钻高压旋喷灌浆孔都认真做好每一回次钻进记录, 正确描述孔内地质情况, 尽量提高岩心获得率, 必要时进行岩心摄像;高压旋喷灌浆过程中要认真做好技术参数以及参数变化和大坝出现劈裂等情况的记录。
3.6 试验检测数据
灌浆试验结束后, 于2008年12月13日进行灌浆试验, 共布置1个检查孔, 布在G1-80和K1-81中间高旋凝结体的搭接处, 孔深28.3m, 坝体15.0m, 自上而下分三段做注水试验, 各段注水结果:0~5.0m段, 渗透系数K=5.6×10-6cm/s;5.0~10.0m段, 渗透系数K=4.6×10-6cm/s;10.0~15.0m段, 渗透系数K=8.6×10-6cm/s;注水试验结果满足设计要求K<1×10-5cm/s。坝基13.3m, 自上而下分三段做压水试验, 各段压水结果:15.0~19.0m段, 透水率q=3.5Lu, 19.0~23.5 m段, 透水率q=2.7Lu, 23.5~28.3m段, 透水率q=2.3Lu, 压水试验结果满足设计要求q≤5.0Lu。
通过帷幕灌浆和高压旋喷灌浆试验, 其结果达到设计要求, 所确定的技术参数符合《上林县南岩水库除险加固工程帷幕灌浆及高压旋喷灌浆试验施工大纲》的要求, 满足了《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》SL62-94和《水电水利工程高压喷射灌浆技术规范》DL/T5200—2004的技术标准。
4 高压旋喷灌浆施工工艺及方法
4.1 高喷灌浆施工工艺流程
4.2 高压旋喷灌浆施工设备
主要施工设备有:钻机、高喷台车、制浆机、高压水泵、空压机、灌浆泵。
4.3 高压旋喷灌浆施工技术措施
本工程防渗设施分大坝高喷帷幕和基础防渗帷幕两部分, 施工时先进行基础帷幕灌浆, 后进行高喷灌浆。高喷灌浆设计孔距2m, 基础帷幕灌浆设计孔距1 m。高喷灌浆分两个次序施工, 先施工Ⅰ次序, 后施工Ⅱ次序;基础帷幕灌浆分三个次序施工, 先施工Ⅰ次序, 次施工Ⅱ次序, 后施工Ⅲ次序。基础帷幕灌浆施工技术按《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》SL62-94执行, 下面不做详细论述。
4.3.1 钻孔定位
根据设计图纸用测量仪器在灌浆轴线上进行测量定位, 将孔位一一标出, 用木桩标定, 并按设计要求进行统一编号。孔位偏差不得超出±5 cm。
4.3.2 钻孔
造孔采用液压式岩心钻机回转钻进, 钻孔孔径为110mm, 满足《规范》DL/T5200-2004大于喷射管外径20mm以上的要求;钻到基岩后改用孔径为90mm的钻至终孔。钻孔深度按设计要求进入坝基岩, 钻孔垂直度为90°角, 钻孔偏斜率不超过1%。钻孔达到设计孔深后先进行坝基帷幕灌浆, 再进行高压旋喷灌浆, 由于进度原因没能及时旋喷的, 用套管壁, 防止塌孔。钻孔质量控制如下:
(1) 钻机安装要平稳, 开机前技术人员要用水平仪对钻机进行校平, 对钻轴进行校直。对孔位进行校准。符合要求后方可开钻。
(2) 开钻后要轻压慢钻, 钻到5米左右改用长钻具钻进。
(3) 钻进过程中, 要及时检查钻孔的垂直度, 发现偏斜应及时纠偏。
(4) 由于进度原因没有及时旋喷的, 用套管壁, 防止塌孔。
4.3.3 台车就位
施工按照逐渐加密的原则分二序进行, 先灌Ⅰ序孔, 再灌Ⅱ序孔。所以台车就位先从Ⅰ序孔开始。台车就位对顺利下喷射管影响很大, 为此台车就位时, 首先要保证高喷台车的孔口装置和钻孔同一轴心, 而且必须经水平仪找平, 这样才能保证喷射管下放顺利。台车就位后, 检查浆、气管路并试喷, 各项指标正常后, 开始下喷射管。
4.3.4 下喷射管
在下管过程中, 为防止泥砂堵塞喷嘴, 下管时边通水通气边下管, 浆压力一般不超过1MPa, 如压力过高, 则易将孔壁射塌。
4.3.5 高压旋喷灌浆
高压旋喷灌浆在钻孔施工完成并检验合格后进行, 采用二序施工, 先灌Ⅰ序孔, 再灌Ⅱ序孔。注浆前先进行地面试喷, 检查机械及管路情况, 如水、气、浆是否畅通, 各种参数是否满足设计要求, 并调准喷射方向和摆动角度。一切正常后, 垂直下入喷管至设计深度, 先送水泥浆液, 后送水和气, 按规定参数进行原位喷射, 待孔口返出浆液密度达到1.2g/cm3后再按试验确定的提升速度由下至上进行连续旋喷作业, 如果中途因故中断后恢复施工时, 应对中断孔段进行复喷, 复喷搭接长度不小于0.5m。在施工过程中, 严格按监理批准的控制参数 (经试验确定的) 进行施工操作, 未经监理批准同意, 不得变更施工控制参数。
当喷射管的喷嘴下至设计要求的高压旋喷灌浆底线后, 经监理工程师签字开始静喷 (各施工参数均达到设计要求, 且不提升喷射管) 。当冒浆比重大于设计要求的比重时, 开始按规定提速提升喷射管, 自下而上直至高压旋喷灌浆顶线后, 方停止气、水、浆的供应, 然后拆管移机。
4.3.6 回浆静压补灌
由于孔内浆液会发生析水、沉淀和凝固收缩, 高喷墙体的顶部会产生凹穴, 需用水泥浆及时进行静压回灌填补。回灌结束标准为直到浆液液面稳定为止。
5 高压旋喷灌浆施工质量控制
(1) 各灌浆孔钻孔前, 按设计孔位进行测量放线, 并标注每一孔的灌浆顺序, 钻孔结束后对钻孔进行检查并经监理认可。
(2) 在高喷过程中有专门的技术人员对各个仪表进行观察, 监视各个仪表读数, 有专人控制水泥的投入量和投入速度, 严格控制进浆量, 并每隔5分钟记录一次读数和测一次浆液比重, 确保各参数符合设计要求。
(3) 用于灌浆的任何材料必须满足“技术规范”要求的各项性能, 并有质量检验合格证书。
(4) 组织所有施工人员进行上岗前专业培训, 认真学习高喷技术并持证上岗。技术、质量人员跟班作业, 检查指导施工, 发现问题及时处理, 并把高喷灌浆技术要求和机械设备操作规程的标牌立于现场的醒目位置。
(5) 安全员跟班作业, 对施工过程进行安全监控, 确保施工过程安全。
6 施工记录
在施工中, 施工纪录必须与施工过程同时完成, 记录中按造孔和灌浆分别记录, 记录的主要内容如下:1) 造孔记录:造孔记录内容包括孔号、序号、桩号、钻孔时间 (包括开钻时间和完成时间) 、钻孔深度、基岩深度、地质分层描述以及钻孔过程中出现的问题等项内容;2) 高喷灌浆记录:包括孔号、序号、桩号、灌浆时间、提升速度、旋转速度、摆动角度、水、气、浆的压力和流量、浆液密度、孔口返浆情况以及出现特殊情况的处理等内容。
7 施工中特殊情况的处理
高喷灌浆施工中, 在钻孔和灌浆过程会出现塌孔、漏浆、冒浆、串孔等问题引起压力突降或骤增、孔口回浆密度或回浆量异常等情况, 此时, 必须查明原因, 及时进行处理。
7.1 塌孔
塌孔是在成孔后, 由于在钻孔部位的地层中含砂或砾石较多时, 会出现坍塌、脱落, 导至灌浆时喷射管无法下到设计深度。
解决方法:可采取加大泥浆浓度或在泥浆中加入火碱、膨润土护壁, 必要时可采用套管护壁法钻进。
7.2 漏浆
漏浆是由于地层中存在砂、砂砾石或通道, 主要表现在钻孔或灌浆时孔口不返浆或返浆量降低。
解决方法:钻孔时可采取加大泥浆浓度、泥浆中掺加细砂或向孔内填充水玻璃等堵漏材料。灌浆时发生漏浆可采取停止喷杆提升或降低提升速度、降低喷射压力和流量、在浆液中掺入速凝剂、加大浆液密度、灌注水泥砂浆或水泥黏土浆等措施。不论是在钻孔还是灌浆过程中, 必需待孔口返浆正常后才能正常提升钻杆或喷杆。
7.3 冒浆
冒浆是指在灌浆过程中浆液在坝坡、地面或库区底部流出或喷出。
解决方法:可采取在冒浆点加覆盖、降低灌浆压力、间断灌浆、在浆液中掺入速凝剂等措施。
7.4 串孔
串孔是指在某一孔口正常灌浆时, 浆液从相邻孔口返出, 说明钻孔在地下有通道相通。
解决方法:可将串孔孔口开挖清理后封闭并压重、降低灌浆压力等措施。灌浆孔结束后, 应尽快对串浆孔进行复钻至设计高程。
8 高压旋喷灌浆质量检查
在高压旋喷灌浆施工过程中, 应对水泥、浆液和各道工序的质量严格进行控制和检查, 灌浆结束后, 可采用大开挖检查法、钻孔取芯检查法、围井试验检查法等方法对防渗墙体进行质量检查和综合质量评定。
本工程采用围井试验检查法对高喷灌浆质量进行检查。围井检查需在高压旋喷墙完成7天后进行, 围井宜布置在地层复杂、漏浆严重或可能存在质量缺陷等部位, 以高压旋喷墙为一侧井壁, 进行布孔和灌浆形成井型封闭式墙体, 并对井底进行封闭, 在围井内钻孔进行注水试验。围井各面墙体轴线围成的平面面积, 砂土、粉土层中不小于3m2, 砾石、卵石层中不小于4.5m2。南岩水库每个坝布一个围井, 六个坝共布置了6个围井, 高压旋喷墙体渗透系数检测结果分别为:k1=1.25×10-6cm/s, k2=1.31×10-6cm/s, k3=1.39×10-6cm/s, k4=1.47×10-6cm/s, k5=2.56×10-6cm/s, k6=2.48×10-6cm/s, 小于设计渗透系数值k≤1×10-5cm/s, 质量满足设计要求。经过灌浆处理后, 坝后渗水点全部消失。
9 结论
针对高压灌浆工程施工的特点与常见的问题, 笔者认为, 做好高压灌浆工程, 要从以下几点抓起:
(1) 针对不同的地层, 施工中严格根据设计提供参数以及开工后的现场试验, 对各个参数进行具体调整, 以便使工程施工更加精密, 更加完善。
(2) 施工中严格注意各个关键部位, 做到早发现, 早处理, 早防治。
(3) 施工中加强对各个控制点的管理与控制, 做到有的放矢。
参考文献
[1]水工建筑物水泥灌浆施工技术规范[Z].SL62-94.