方成名,劉 煒

(中國(guó)水利水電第十工程局有限公司基礎(chǔ)工程分局,四川都江堰 611830）

高噴灌漿技術(shù)在卵礫石層中的應(yīng)用

方成名,劉 煒

(中國(guó)水利水電第十工程局有限公司基礎(chǔ)工程分局,四川都江堰 611830）

高壓噴射灌漿法具有適用的范圍廣、施工簡(jiǎn)便、設(shè)備簡(jiǎn)單、管理方便等許多優(yōu)點(diǎn),已廣泛應(yīng)用于水工建筑物的基礎(chǔ)防滲工程中。結(jié)合靈關(guān)水電站尾水渠高噴灌漿施工,介紹施工過(guò)程中遇到的問(wèn)題及處理措施,為類(lèi)似工程提供借鑒。

高噴灌漿;單排旋噴樁套接;質(zhì)量控制;防滲效果

1 工程概況及地質(zhì)情況

靈關(guān)水電站地處青衣江支流寶興河中游段,位于四川省寶興縣靈關(guān)鎮(zhèn)小關(guān)子～大溪鄉(xiāng)煙溪口河段上,上接小關(guān)子電站尾水,下接銅頭電站庫(kù)尾,電站位于寶興縣靈關(guān)鎮(zhèn)境內(nèi)。工程區(qū)左岸有寶興-雅安的三級(jí)公路通過(guò),取水樞紐距上游寶興縣城約12 km,下游距雅安市約70 km。

靈關(guān)水電站尾水渠高噴防滲墻主要用于保證尾水渠道的開(kāi)挖施工以及尾水渠施工完后的永久性防滲。施工采用“三重管法”單排旋噴套接形式,防滲墻軸線全長(zhǎng)約834 m,高噴灌漿總深度約12000 m。根據(jù)鉆孔資料顯示,地表上部大約3 m左右為回填層,以下為原始河床,主要以卵礫石層為主。

2 高噴灌漿施工布置形式

2.1 高噴灌漿孔位布置形式

選用“三重管法”單排旋噴套接結(jié)合高壓噴射注漿,高噴孔分Ⅰ、Ⅱ序施工,兩序孔交替間隔布置(見(jiàn)圖1）。

3 高噴防滲墻施工

3.1 高噴灌漿施工流程(見(jiàn)圖2）

3.2 鉆孔施工

圖1 單排旋噴套接防滲墻結(jié)構(gòu)形式布置圖

圖2 高噴灌漿施工流程圖

開(kāi)鉆前先進(jìn)行場(chǎng)地平整、夯實(shí)、清除雜物,鉆機(jī)就位。開(kāi)孔孔位與設(shè)計(jì)孔位的偏差不大于±10 cm,成孔偏斜率≯1.5%。鉆機(jī)采用阿特拉斯·科普柯建筑礦山設(shè)備有限公司生產(chǎn)的MZ-200型履帶液壓潛孔鉆機(jī),采用潛孔偏心錘跟管鉆進(jìn),鉆孔孔徑為146 mm,鉆孔深度為入基巖0.5～1.0 m。鉆孔、灌漿分Ⅰ、Ⅱ序進(jìn)行,先鉆灌Ⅰ序孔、后鉆灌Ⅱ序孔,相鄰孔的作業(yè)間隔不少于24 h。鉆孔完成后進(jìn)行孔深測(cè)量,由質(zhì)檢人員進(jìn)行工序驗(yàn)收,檢測(cè)深度達(dá)到設(shè)計(jì)要求,經(jīng)監(jiān)理人員驗(yàn)收簽證以后,方可終孔、下PVC管、起拔跟進(jìn)套管移去鉆機(jī),終孔后孔口應(yīng)保護(hù)好,防止異物掉進(jìn)孔內(nèi)。

3.3 下噴射管

鉆機(jī)移開(kāi)后,將高噴臺(tái)車(chē)就位,在地面上試驗(yàn)噴射方向,調(diào)整噴射的水壓、氣壓,下入噴射管至設(shè)計(jì)深度。在下管過(guò)程中,為防止泥砂堵塞噴嘴,采取有效措施防止噴嘴堵塞。

3.4 高噴灌漿施工

高噴灌漿施工參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 高噴灌漿施工參數(shù)表

高噴灌漿時(shí)采用CYP50型高壓噴射液壓臺(tái)車(chē)。下噴管前先在地面進(jìn)行試噴,在水壓、氣壓及所有設(shè)備運(yùn)行正常后,用膠帶包裹好噴頭下到孔底,開(kāi)噴在孔底靜噴3～5 min,待孔口回漿正常后,才能正常提升,高噴結(jié)束后,及時(shí)向孔內(nèi)進(jìn)行回填漿液,以防漿液析水沉降,回填漿液直至孔口液面不在下沉為止。

4 施工中遇到的問(wèn)題及處理措施

(1）由于樁號(hào)防0+756.00 m至出口段鉆孔未到相對(duì)不透水的基巖,因此地下涌水較大,護(hù)壁套管內(nèi)出現(xiàn)返砂現(xiàn)象的孔較多。施工時(shí)及時(shí)對(duì)此類(lèi)孔進(jìn)行高噴灌漿,邊低壓送水、氣、漿邊下管并旋轉(zhuǎn)噴具,將噴具下到設(shè)計(jì)孔深及時(shí)施噴。

(2）在下設(shè)PVC管時(shí)將PVC管底部用無(wú)防布包扎,接頭套接后用塑料膠布密封,避免高噴灌漿時(shí)串漿造成高噴孔報(bào)廢。

(3）在噴射過(guò)程中,因機(jī)械故障、管路阻塞或停電等原因造成噴射中斷,重新噴射時(shí)將噴桿下至中斷位置以下50 cm進(jìn)行復(fù)噴,以確保墻體的連接。

(4）大量漏漿和斷續(xù)冒漿的處理。在旋噴過(guò)程中,地層中有較大空隙引起不冒漿或嚴(yán)重漏漿,噴射時(shí),主要采取以下措施:降低噴射壓力、增加漿液濃度,進(jìn)行原位噴漿;或在漿液中摻加適量的水玻璃,縮短固結(jié)時(shí)間,使?jié){液在一定范圍內(nèi)迅速凝固。填滿空隙后再繼續(xù)正常旋噴,收到較好的效果。樁號(hào)防0+756.00 m至出口段Ⅰ序孔普遍存在漏漿現(xiàn)象,Ⅱ序孔一般不再漏漿,表明Ⅰ序孔的施工已在一定程度上達(dá)到充填地層空隙改善地層的效果。

(5）在噴射中,噴射流遇大塊石層或大卵石層或球狀風(fēng)化體時(shí),在正常旋噴結(jié)束后,在塊體另一端的兩側(cè)(或一側(cè),依鉆孔情況而定）增補(bǔ)噴灌孔,以確保搭接;或者調(diào)整鄰孔孔間距及相關(guān)參數(shù)進(jìn)行處理。

(6）串漿孔的處理。在噴漿孔結(jié)束噴漿后立即對(duì)串漿孔(護(hù)壁套管已拔）進(jìn)行下管施工,如能下到設(shè)計(jì)孔深,則進(jìn)行噴漿施工,如不能則進(jìn)行掃孔;對(duì)未能及時(shí)起拔護(hù)壁套管的串漿孔,在串漿孔的兩側(cè)重新補(bǔ)打灌漿孔,保證墻體的連續(xù)性。在易發(fā)生串漿的地段,采取增加孔序的方式(分三序施工）。

5 效果檢查

根據(jù)業(yè)主、監(jiān)理要求,高噴灌漿檢查采用鉆孔取心、壓水試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖等方法進(jìn)行。根據(jù)工程實(shí)際情況,本次工程共完成6個(gè)檢查孔。

5.1 鉆孔取心

高噴防滲墻檢查孔鉆孔取心檢查在施工結(jié)束28天后進(jìn)行,依據(jù)《水電水利工程高壓噴射灌漿技術(shù)規(guī)范》(DL/T 5200-2004）實(shí)施。根據(jù)實(shí)際施工情況,在高噴墻體上布置孔徑為94 mm的質(zhì)量檢查孔(垂直孔）,具體位置由監(jiān)理工程師指定。孔深以不超過(guò)該范圍高噴墻深度為準(zhǔn)(距墻底50 cm）。檢查孔采用金剛石回轉(zhuǎn)取心鉆進(jìn),清水作為沖洗液。終孔后,全孔做壓水試驗(yàn)。采用XY-2型地質(zhì)回轉(zhuǎn)鉆機(jī),金剛石鉆頭,鉆孔孔徑為94 mm,取心鉆具采用單動(dòng)雙管鉆具。

從鉆孔取心揭示的地層結(jié)構(gòu)看,該工程高噴地層主要以砂卵石為主,夾雜大量的塊石、漂石甚至孤石。鉆孔取心結(jié)果表明,在砂礫石地層中高噴灌漿,水泥與原始地層的膠結(jié)情況明顯比在卵石層、漂石中好,在孤石周邊范圍效果最差,這與高噴灌漿適應(yīng)地層范圍相吻合。由于砂卵石(特別是粒徑較大的孤、漂石）已膠結(jié)強(qiáng)度還不高,鉆孔時(shí)震動(dòng)、搖晃使部分膠結(jié)體(特別是孤石地段）破碎,但從在孤石的表面還是能看到一層薄薄的水泥漿,證明高噴漿液對(duì)孤石形成了包裹。

5.2 壓水試驗(yàn)

各檢查孔均采用“單點(diǎn)法”壓水試驗(yàn)。根據(jù)《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》(DL/T 5148-2001）,要求如下。

(1）壓入流量穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn):在穩(wěn)定的壓力下,每5 min測(cè)讀一次壓入流量,連續(xù)4次讀數(shù)中最大值與最小值之差小于最終值的10%,或最大值與最小值之差小于1 L/min時(shí),本孔試驗(yàn)即可結(jié)束,取最終值作為計(jì)算流量。

(2）壓水試驗(yàn),其成果以透水率q表示。其計(jì)算公式為:

式中:q——透水率,Lu;Q——壓入流量,L/min; P——作用在試段內(nèi)的全壓力,MPa;L——試驗(yàn)段長(zhǎng)度,m。

壓水試驗(yàn),呂榮值最大4.45 Lu,最小0.23 Lu,完全滿足設(shè)計(jì)防滲要求。

5.3 墻體開(kāi)挖

根據(jù)設(shè)計(jì)要求,需在高噴防滲墻頂部澆筑蓋帽砼,以形成尾水渠的外堤,故此次高噴墻需進(jìn)行全部的開(kāi)挖。

高噴防滲墻現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖表明:高噴墻有效厚度達(dá)70～90 cm,墻體已連續(xù)成墻,大粒徑卵石、塊石間充滿了水泥結(jié)石,膠結(jié)在一起。直觀高噴防滲墻:連接緊密,連續(xù)性好,無(wú)滲水點(diǎn),已形成有效的、連續(xù)的整體板墻,墻體施工質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求。

6 結(jié)語(yǔ)

本次工程從2007年10月開(kāi)始至2009年4月全部完成,共完成高噴灌漿總深度12000 m,鉆孔17000 m?，F(xiàn)靈關(guān)水電站尾水渠開(kāi)挖及砼澆筑已全部結(jié)束,從土建施工情況及開(kāi)挖出來(lái)的高噴墻體,可以明顯地看到很多水泥與卵礫石的膠結(jié)體,高噴墻體搭接良好,墻體厚度在60～150 cm之間。由此可說(shuō)明在卵礫石層中構(gòu)筑地下截滲墻,只要施工參數(shù)選擇得當(dāng)并采取行之有效的措施,不失為一種快捷、經(jīng)濟(jì)的防滲方法。

[1] 徐志鈞,全科政.高壓噴射注漿法處理地基[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004.

[2] 涂建湘,何培章,李志斌.水利水電工程施工手冊(cè)-地基與基礎(chǔ)工程-高壓噴射灌漿[M].北京:中國(guó)電力出版社,2004.

[3] 張金昌,宋志彬,楊大根,等.江河堤壩垂直防滲高壓噴射灌漿技術(shù)[J].探礦工程,2000,(5）:29-32.

[4] 李英杰,寇程,袁寶瑋.高噴灌漿技術(shù)在金哨電站廠房臨時(shí)圍堰防滲工程中的應(yīng)用[J].探礦工程(巖土鉆掘工程）,2005,32 (12）:10-12.

[5] 王玉濤,孫新勝,王紅.單排旋噴樁止水帷幕的工程實(shí)踐[J].探礦工程(巖土鉆掘工程）,2007,34(6）:33-35.

Application of High Pressure Jet Grouting in Gravel Formation

FANG Cheng-m ing,LIU W ei(Foundation Engineer-ing Sub-bureau,Sinohydro Bureau 10 Co.,Ltd.,Dujiangyan Sichuan 611830,China）

The high pressure jet groutingmethod has advantages ofwide application,easy construction,simple equipment and convenientmanagement,which has been widely applied in foundation seepage control for hydraulic structure.Accord-ing to the high pressure jet grouting construction in tailrace ofLingguan hydropower station,the paper introduced the prob-lems encountered in the construction and the treatmentmeasures to provide reference for the s imilar engineering.

high pressure grouting;single-row rotary jetting pile overlapping;quality control;seepage control effect

TV543

:A

:1672-7428(2010）06-0062-03

2010-05-28

方成名(1966-）,男(漢族）,重慶云陽(yáng)人,中國(guó)水利水電第十工程局有限公司基礎(chǔ)工程分局黨委書(shū)記兼副局長(zhǎng)、高級(jí)工程師,建筑工程管理專(zhuān)業(yè),從事各類(lèi)基礎(chǔ)工程的施工、管理工作,四川省都江堰市蒲陽(yáng)路164號(hào)。