李曉光

（中國水利水電第十一工程局有限公司，河南 鄭州 450000）

1 廠房基坑圍堰的布置情況

受大江截流推遲影響，為保證梨園廠房基坑開挖順利進(jìn)行，需在廠房臨河一側(cè)設(shè)基坑擋水圍堰，以確保廠房基坑開挖的順利進(jìn)行。圍堰堰體為土石結(jié)構(gòu)，采用高壓旋噴防滲墻。圍堰上部利用基坑開挖料回填形成，底部為原始河床。廠房基坑開挖水下深度為40m，高壓旋噴深度均在35m以上入巖，雙排布置，布孔間排距為0.8m,軸線長397m，高噴成孔36700m。由于工期緊、任務(wù)重，選擇高壓旋噴防滲施工速度快，施工強(qiáng)度高，可以保證在短期內(nèi)形成防滲體，滿足廠房基坑開挖的工期需要。

2 廠房基坑圍堰施工環(huán)境

根據(jù)設(shè)計(jì)提供的地質(zhì)資料，廠房圍堰布置位置的地質(zhì)情況為沖洪積層和沖積層混合體。沖積層（Qal）中含砂、卵、礫石夾漂石、孤石，在河床部位，厚度一般小于15m；沖洪積層（Qal+pl）中含碎塊石、漂石、卵石夾砂土、粉土。下伏基巖為P2d4黑褐色、灰褐色杏仁狀玄武巖、褐鐵礦化杏仁狀玄武巖、致密玄武巖、火山角礫熔巖，巖體以Ⅱ、Ⅲ類為主。

根據(jù)以上地質(zhì)描述可知，高壓旋噴部位富含礫石、漂石，且有大量孤石，條件較為惡劣，高壓旋噴對復(fù)雜地質(zhì)情況的適用性有待研究和實(shí)施。

3 高壓旋噴技術(shù)特點(diǎn)

高壓旋噴以高壓射流直接沖擊破壞土體，漿液與土以半置換或全置換凝固為固結(jié)體，靠旋噴樁間的套接形成連續(xù)的防滲墻。它施工簡便，設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊且機(jī)動性強(qiáng)，利于在狹窄的施工現(xiàn)場施工；可通過調(diào)整旋噴速度、提升速度和噴射壓力控制旋噴樁的形狀，且有較好的耐久性。

高壓旋噴主要適用于軟弱土層，對砂類土、粘性土、黃土、淤泥、碎石土和人工填土均有較好的效果，地下水流速較大、無填充物的巖溶地段等情況下也宜使用高壓旋噴。從本工程條件看，工作面狹小、施工強(qiáng)度大的特點(diǎn)正好適用于高壓旋噴使用。但地質(zhì)條件不良，旋噴位置不僅有未處理的含有有機(jī)質(zhì)的土層，而且含有大量的卵石、漂石和孤石，局部的地質(zhì)變化也難以判斷，不利因素較多。

4 施工重點(diǎn)及難點(diǎn)分析確認(rèn)

從人、機(jī)、料、法、環(huán)各環(huán)節(jié)進(jìn)行分析高壓旋噴施工的難點(diǎn)和重點(diǎn)，確定施工控制重難點(diǎn)為點(diǎn)為施工過程未按參數(shù)施工，塌孔、卡鉆嚴(yán)重，成孔困難 ，孔位布置及樁徑不合理，鉆孔參數(shù)控制不合理，高噴參數(shù)控制和工藝不合理，異常處理不到位。

5 施工工藝研究及質(zhì)量控制

5.1 嚴(yán)格按照參數(shù)施工

現(xiàn)場參數(shù)控制是本工程質(zhì)量控制的關(guān)鍵，項(xiàng)目部組織人員參與方案討論，學(xué)習(xí)規(guī)范，確定過程控制的重點(diǎn)。要求參與圍堰施工的人員必須熟練掌握施工工藝流程和各項(xiàng)參數(shù)，嚴(yán)格按照規(guī)范和設(shè)計(jì)要求控制各項(xiàng)參數(shù)，進(jìn)行開孔、終孔、開噴、終噴工序的驗(yàn)收，未驗(yàn)收或驗(yàn)收不合格的禁止進(jìn)入下道工序施工，漿液配比、漿液比重、高噴的提升速度、旋轉(zhuǎn)速度、漿壓、氣壓、水壓等各項(xiàng)指標(biāo)必須符合設(shè)計(jì)和試驗(yàn)驗(yàn)證的參數(shù)，否則必須進(jìn)行停工整改并處理至滿足要求。通過工藝和參數(shù)控制來控制工程質(zhì)量，確保高噴效果。

5.2 卡鉆及塌孔處理技術(shù)

在成孔過程中，由于地質(zhì)條件差，孔深較深（35m以上），根管鉆進(jìn)，但卡鉆問題較為突出，為解決這一問題，經(jīng)會議討論研究，決定在鉆孔過程中加膨潤土，以增加其潤滑性，經(jīng)實(shí)施解決了卡鉆問題的發(fā)生；塌孔現(xiàn)象較為普遍，僅使用PVC管護(hù)壁效果有限，安放PVC管后，再采用膨潤土進(jìn)行注漿護(hù)壁，每孔膨潤土的平均用量為 1～1.5t，效果良好。

5.3 布孔及樁徑經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)算

為保證圍堰高壓旋噴效果，慎重施工，對樁徑和布孔進(jìn)行驗(yàn)算。根據(jù)相關(guān)工程的經(jīng)驗(yàn)，防滲工程的一般布置雙排或三排孔，控制原則是：如果高噴樁徑為R，則孔距為0.866R，排距為0.75R，套接的厚度不小于30cm。

高噴樁徑選擇與標(biāo)準(zhǔn)貫入系數(shù)相關(guān)，但水下部分無法進(jìn)行試驗(yàn)。根據(jù)設(shè)計(jì)提供的地質(zhì)描述和相鄰區(qū)域開挖揭露的情況看，河床地質(zhì)條件接近稍密或中密的粗砂和礫砂，其標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)應(yīng)在15～10范圍內(nèi)，相應(yīng)三管法樁徑為1.2～1.8m，雙管法樁徑為0.8～1.3m。因本工程不確定性較多，為減小風(fēng)險(xiǎn)，設(shè)計(jì)高壓旋噴單樁樁徑1.2m。相應(yīng)的孔間距為0.866×1.2=1.04m，排距為0.75×1.2=0.9m。

本工程高壓旋噴樁徑1.2m，設(shè)雙排孔，間排距為0.8m，套接0.4m。從驗(yàn)算情況看，設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮了本工程的地質(zhì)特點(diǎn)，接近下限的參數(shù)選擇為圍堰閉氣提供了較好的實(shí)施條件。

5.4 鉆孔參數(shù)設(shè)計(jì)調(diào)整

較大的孔斜使單樁之間的有效套接減少，無法形成連續(xù)體，可能產(chǎn)生孔洞，導(dǎo)致滲水甚至管涌。根據(jù)規(guī)范要求，鉆孔孔斜應(yīng)<1%，設(shè)計(jì)高壓旋噴平均孔深約35m，在最大孔斜的條件下，單孔孔底傾斜35m×1%=35cm?？紤]到雙孔套接時(shí)使孔斜影響加倍，而雙排孔布置會使孔斜影響減半，兩者影響互相抵消。設(shè)計(jì)套接厚度為40cm，則最大孔斜的影響仍在可控范圍之內(nèi)。

為盡量減小孔斜對旋噴套接成墻的影響，實(shí)際施工中除按照設(shè)計(jì)和規(guī)范控制孔斜外，還做好導(dǎo)正器的加工、率定及校正工作，保證投入施工生產(chǎn)設(shè)備滿足鉆孔孔斜控制要求。施工人員還通過鉆機(jī)支架校正，鉆進(jìn)前調(diào)整鉆機(jī)垂直度和鉆進(jìn)時(shí)隨時(shí)檢測等手段，盡可能的減小孔斜。

施工過程中，質(zhì)檢員對鉆機(jī)性能進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)停鉆處理，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求的孔徑、孔距及孔斜控制。

5.5 通過試驗(yàn)驗(yàn)證工藝和高噴控制參數(shù)

在圍堰施工之前，組織專家在2009年12月15日進(jìn)行方案討論，主要考察工藝的適應(yīng)性和參數(shù)選擇。隨后編制試驗(yàn)大綱進(jìn)行試驗(yàn)。

（1）試驗(yàn)段工藝及參數(shù)

在圍堰上游側(cè)軸線轉(zhuǎn)彎處，鉆孔編號為G-6～G+6，使用三管法施工其參數(shù)選擇表如下：

試驗(yàn)段參數(shù)選擇表

（2）確定其施工工藝

測量放線——鉆機(jī)就位——跟管鉆孔——鉆機(jī)移位——下pvc套管膨潤土護(hù)壁——鋼套管拔出——高噴臺車就位——下噴射管——旋噴注漿——高噴臺車移位——質(zhì)量檢查

試驗(yàn)段鉆孔深度為32.7～45.2m，平均孔深38.4m，鉆孔總長度1036.8m，水泥總用量669.8t。高壓旋噴每米水泥用量為521.74～768.4kg，平均每米水泥用量為627.5kg。

（3）試驗(yàn)物探檢驗(yàn)

梨園水電站物探檢測中心于2009年11月15日～20日，采用單孔聲波、跨孔聲波對試驗(yàn)段進(jìn)行了檢測。從物探檢測情況分析，G-4存在兩段質(zhì)量缺陷，長度分別為1.6m和1.4m。從G-4的高噴記錄看，提升速度為5cm/min，高噴每米水泥用量為623.19kg，僅略小于平均值627.5kg，其他各項(xiàng)參數(shù)均正常，因此問題可能是由于高噴遇到孤石造成的。G-4的問題可以采用在G-4與G-5之間補(bǔ)孔重新高噴進(jìn)行處理，仍在可控范圍內(nèi)。

（4）試驗(yàn)結(jié)果

工藝的適應(yīng)性：圍堰高噴試驗(yàn)段的試驗(yàn)基本是成功的，施工選用的各項(xiàng)施工參數(shù)均適用于本工程施工。

工藝的改進(jìn)：塌孔現(xiàn)象較為普遍，僅使用PVC管護(hù)壁效果有限，安放PVC管后，采用膨潤土進(jìn)行注漿護(hù)壁，最后拔出鋼套管，每孔膨潤土的平均用量為1～1.5t，效果良好。高噴段地下水豐富，出現(xiàn)漏漿、串漿時(shí)在水泥漿液中摻加水玻璃進(jìn)行高噴灌漿處理。

參數(shù)確定：根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，高噴參數(shù)確定如下表。

高壓旋噴參數(shù)表

5.6 異常情況處理

異常處理主要是中斷后復(fù)噴和孤石處理，中斷復(fù)噴處理不當(dāng)會形成斷樁或滲漏通道，孤石處理不當(dāng)會減小旋噴樁有效直徑。針對這些情況，制定相應(yīng)的處理措施。

中斷處理：若高噴中途要拆卸噴射管時(shí)，搭接段應(yīng)進(jìn)行復(fù)噴，復(fù)噴長度不小于0.2m。因故中斷后再恢復(fù)施工時(shí)，對中斷段進(jìn)行復(fù)噴，搭接長度不小于0.5m。

孤石處理：高噴施工前布置先導(dǎo)孔，選取5～10個點(diǎn)位試鉆，了解圍堰軸線處詳細(xì)的地質(zhì)狀況。鉆孔時(shí)隨時(shí)監(jiān)測鉆進(jìn)情況，發(fā)現(xiàn)孤石后采取孔內(nèi)爆破的方法處理，確保處理后的孤石不會影響高噴防滲墻的性能。

6 效果檢查

圍堰高壓旋噴施工在2010年4月15日全部完成，因高壓旋噴深度較大且基坑尚未開挖完成，無法進(jìn)行圍井檢查或做開挖檢查。為此，梨園水電站物探中心于2010年4月26日～5月21日，采用單孔聲波、全孔壁數(shù)字成像、電磁波吸收系數(shù)層析成像（簡稱電磁波CT）技術(shù)對梨園水電站左岸廠房圍堰高壓旋噴樁進(jìn)行了防滲測試工作。

綜合單孔聲波、全孔壁數(shù)字成像、電磁波CT檢測情況和施工情況分析：圍堰高壓旋噴整體施工效果良好；個別部位因孤石影響未形成有效套接，可能形成滲水點(diǎn)。

從基坑開挖的情況看，圍堰高壓旋噴閉氣效果良好，基坑滲水量控制在了設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，高壓旋噴施工達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。

結(jié)語

通過圍堰高壓旋噴施工，可以看出在不良地質(zhì)條件下進(jìn)行高壓旋噴施工時(shí)，必須做到以下幾點(diǎn)：盡可能充分的掌握第一手的地質(zhì)資料，確保工藝選擇和參數(shù)確定依據(jù)充分；施工人員應(yīng)熟練掌握施工工藝和設(shè)計(jì)參數(shù)，嚴(yán)格進(jìn)行過程控制，尤其是參數(shù)控制和工序驗(yàn)收都必須合格；高噴樁可以適當(dāng)選擇大樁徑、小間排距以減少風(fēng)險(xiǎn)；高噴可選擇較低的旋轉(zhuǎn)速度、提升速度，較高的漿壓、水壓和氣壓以利于旋噴樁的形成；編制施工方案時(shí)應(yīng)考慮到可能出現(xiàn)的異常情況并制定相應(yīng)的處理措施，確保施工時(shí)能有效應(yīng)對各種情況；施工材料應(yīng)超前計(jì)劃、提前儲備、按時(shí)供應(yīng)。本次梨園電站廠房高噴圍堰施工工藝研究與總結(jié)，旨在為類似工程提供第一手經(jīng)驗(yàn)資料。

圍堰閉氣后基坑開挖施工

圍堰拆除高壓旋噴樁體鉆爆

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[1]陳繼先，劉發(fā)明，謝蔚豐.高壓旋噴灌漿在太平江水電站基坑防滲的應(yīng)用[J].云南水力發(fā)電，2010.

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