毛 偉

(四川省水利電力工程局，四川 資陽，641399)

固滴水電站閘壩基礎高壓旋噴樁施工

毛 偉

(四川省水利電力工程局，四川 資陽，641399)

水洛河固滴水電站首部樞紐閘壩基礎加固，采用高壓旋噴樁法施工。本文簡要介紹了高壓旋噴施工工藝、施工參數(shù)及技術要求，詳細介紹了高壓旋噴的施工方法及質量控制措施，以確保高壓旋噴灌漿的施工質量。

固滴水電站 閘壩基礎 高壓旋噴樁 施工方法

1 工程概述

水洛河固滴電站大壩壩址位于勒米溝上游約3.4km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，屬構造侵蝕高山地貌，河谷橫斷面呈“V”型。

根據設計提供的鉆探地質資料，壩址河床覆蓋層位大致可分為三層，各層巖土性質如下所述：(1)一層為近期開挖碴土，由塊石夾卵礫石、碎石粘土組成，結構松散，主要分布于河床表面，厚度為1.8m～3.6m；(2)二層為上部崩沖積層，由漂、塊石及卵礫石、碎石組成，局部為卵礫石及孤石，結構較松散、局部具架空現(xiàn)象，厚度為4m～8.3m，壩基河床均有分布；(3)三層為下部崩沖積層，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，厚度為7m～12.5m。

2 高壓旋噴施工技術要求

根據設計圖紙，大壩基礎高壓旋噴區(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)進行高噴作業(yè)。高噴孔間排距為2.0m×2.0m，設計鉆孔深度1.5m～10.5m，鉆孔總數(shù)294個，設計鉆孔總長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”，其施工技術要求如下：

(1)基礎處理先進行高壓旋噴，后澆筑閘室底板混凝土；

(2)高壓旋噴灌漿按分排、分序、加密的原則施工，且宜先施工下游排孔，再施工上游排孔，后施工中間排孔；

(3)高壓旋噴灌漿采用三管法施工，設計樁徑1.2m～1.5m，主要技術參數(shù)現(xiàn)場確定，試驗孔4個。施工參數(shù)參考值：水壓力45MPa(孔口附近不低于35MPa)，水流量75L/min，氣壓力0.5MPa～0.8MPa；漿液壓力0.2MPa～0.8MPa，漿液流量60L/min～72L/min(隨地層耗漿大小調整)，提升速度V=8cm/min～15cm/min，轉速0.8v～1.0v，噴嘴2×10mm；

(4)鉆孔采用套管或護壁法鉆進時，在起拔套管前，應向鉆孔內注滿護壁泥漿，或下入特制的PVC花管護壁，PVC花管的性能應滿足設計要求。也可采取下入噴射管后起拔套管，再進行噴射灌漿施工；

(5)進行高噴灌漿孔施工時，應大于設計深度0.3m；當孔深小于30m時，鉆孔的孔斜率應不大于1%；

(6)當在鉆孔中直接進行高噴時，鉆孔孔徑應大于噴射管直徑20mm。

3 高壓旋噴施工工藝

3.1 施工工藝流程

高壓旋噴灌漿采用MZ-200履帶式潛孔鉆機成孔，自下而上旋噴成樁。高壓施噴施工工藝流程見圖1。

圖1 高壓旋噴灌漿流程

3.2 施工參數(shù)

高壓旋噴灌漿施工屬于隱蔽工程施工，只有選擇合適的工藝參數(shù)，才能保證施工質量。因此根據工程的實際地層情況和類似工程施工經驗，擬采用如表1所示的工藝參數(shù)。

表1 高噴灌漿主要施工參數(shù)

4 高壓旋噴施工方法

4.1 鉆孔

4.1.1 鉆孔定位(布孔)。按照施工設計圖紙，施工前用全站儀測定施工軸線的控制點，控制點不能超過20m，打樁標記并保護好。經過復測驗線合格后，用鋼卷尺和測孔繩布設孔位，并用鋼筋或焊條釘牢固，一孔一簽，保證樁孔中心位移偏差不大于50mm。釘好孔位并做好標識，對標識好的孔位應妥善保護，在每個孔施工前，應重新校核一次孔中心偏差，對偏差超標的孔，應重新放線定位。

4.1.2 鉆孔機具。針對該地層情況，造孔采用成都哈邁鉆掘設備制造廠生產HM-90履帶式液壓潛孔鉆機，錘擊跟管或偏心跟管護壁的方式，達到設計孔深。

4.1.3 鉆機就位及孔斜。鉆機就位、安放在設計的孔位上，管架應定位準確，安裝平穩(wěn)，對鉆機進行調平、對中，調整鉆機的垂直度，保證鉆具與孔位一致。鉆孔孔位與設計孔位偏差不大于50mm，鉆孔偏斜率應不大于1.0%。

4.1.4 跟管鉆進。鉆孔施工采用液壓潛孔錘跟管鉆進，跟管開孔直徑為φ146，鉆桿直徑為φ89mm。鉆機開孔前在地面試運行，鉆機設備運行正常后，開始跟管鉆進。鉆孔過程中應詳細記錄好鉆具長度，保證鉆孔深度準確，同時詳細記錄好地質情況(如孔內返渣、返水、遇到的孤石及漂石、入巖及掉鉆情況等)。鉆進中每加一次鉆具，應用水平尺多方位找平，保證鉆具的垂直度，間隔5m對孔斜測試一次。鉆孔平均孔深為18m，最大深度為33m。終孔時須校核孔斜，保證孔斜率不應大于1%。

4.1.6 鉆進過程中，注意鉆機響動和鉆進感覺，并結合地層情況適當控制鉆進速度，確?？仔辟|量。鉆進暫停時，孔口應加以保護，若時間過長，應采取有效措施防止塌孔。

4.2PVC管下設

PVC管的材質選用分別在高壓水25MPa和高壓漿15MPa的作用下被切碎。下設時管底必須用密封膠帶密封嚴實，在PVC管里面注水進行下設，避免起拔套管后返砂和串漿至PVC管內，致孔深不能滿足要求。同時，要計算下設的PVC管長度是否與鉆孔深度相符，避免PVC管未下至孔底。

4.3 起拔套管

起拔套管時，注意觀察PVC管是否跟隨套管同時往上移動，一旦發(fā)現(xiàn)，應立即停止起拔，采用架管下壓PVC管再試起拔套管。如還跟著上移，可將風管下至孔底，加大風量反復處理孔底沉渣或返渣，再下設PVC管起拔，最終仍能將PVC管一并帶出，重新掃孔至設計孔深，下PVC管再起拔套管。

4.4 高噴灌漿

以黔糯優(yōu)11為供試材料，參加2013年和2014年貴州省特種稻品種(組合)區(qū)域試驗及生產試驗，5個試驗點分布在貴州海拔254～1 140米的不同生態(tài)地區(qū)，2年共10個點(次)，對照品種為糯優(yōu)6211。

4.4.1 孔口試噴。鉆孔結束后，將噴射機移至成孔處進行地面試噴。先調試設備、管路，發(fā)現(xiàn)故障立即排除，檢查各項工藝參數(shù)，避免下入孔內后才發(fā)現(xiàn)管路或者設備故障。在孔內重復下放、提升會對PVC管造成破壞，引起孔內事故(塌孔、卡噴具)，造成孔深不能滿足要求。

4.4.2 下放噴具?？卓谠噰娡瓿珊螅梅饪谀z帶將噴嘴纏繞并密封，以防止噴嘴堵塞。下噴具前對該孔孔深進行測試，待現(xiàn)場技術人員認可后方可下放噴射管至孔底。如孔深不能滿足驗收深度(該孔可能出現(xiàn)串漿、塌孔現(xiàn)象)，把噴具下放至塌孔處，先開風，待孔口返氣后，再開高壓注漿泵使壓力調在5MPa左右，然后旋轉下放至孔底。如下放不到驗收深度，提出噴具重新掃孔。

4.4.3 制漿。水泥采用標號P.042.5R號硅酸鹽水泥，采用ZJ-400型高速攪拌機制漿，SGB6-10型送漿泵送漿，漿液比重為1.5g/cm3～1.8g/cm3(水灰比1∶1～0.5∶1)，如需摻加外加劑時，漿液配比將通過試驗確定。水泥漿液攪拌時間不少于30s，水泥漿液必須攪拌均勻，隨拌隨用。余漿存放時間:當環(huán)境氣溫10℃以下時，不超過5h；當環(huán)境氣溫10℃以上時，不超過3h。當漿液存放時間超過有效時間時，應按監(jiān)理人指示，降低強度等級使用或按廢漿處理。在制漿過程中遇見故障，應立即通知噴射人員，處理好后再行施工。制漿過程中應隨時測量漿液密度，工作結束后，統(tǒng)計該孔的材料用量。漿液制備采用無受蝕水源，確保漿液質量。

4.4.4 噴射提升。噴射管下至設計深度，開始送入符合要求的水、氣、漿，孔底靜噴1min～3min，待注入漿液冒出孔口并返漿密度達到要求，且返漿量應大于進漿量的10%～20%后，按設計的提升、旋轉、擺動、攪動速度，自下而上邊轉動、擺動噴射邊提升，直至設計終噴高程停噴。噴射過程中如遇到特殊情況，如噴嘴堵塞等，應將噴射管提出地面處理后再行施工。噴射過程中，要經常校核高噴臺車的提升速度和旋轉速度，通過對返漿現(xiàn)象的觀察，及時了解地層變化情況，以控制噴射效果及各項施工參數(shù)是否合理。

噴射過程中，技術人員應隨時檢查各環(huán)節(jié)的運行情況，并根據具體情況采取下列措施：(1)接、卸、換管要快，防止塌孔和堵咀。需中途拆卸噴射管時，搭接段進行復噴，復噴長度不小于0.2m；(2)噴射因故障中斷應酌情處理，因機械故障要盡力縮短中斷時間，及早恢復噴射灌漿。如中斷時間超過30min，要采取補救措施，恢復噴射時，噴管要多下0.5m～1.0m，保證凝結體的連續(xù)性。

4.4.5 回灌。旋噴結束后，隨即在噴射孔內進行靜壓充填灌漿，直至漿面不再下沉為止?；毓酀{液一般采用鄰孔高噴返漿冒漿自流充填。

4.4.6 灌漿記錄。噴漿施工過程中，做好噴漿記錄，特別是記錄異常孔段的處理(如孔口不返漿、加砂、補漿、控制性灌漿等情況)。每班及時收集原始記錄資料，并整理好歸檔。

4.4.7 特殊情況處理

(1)搭接長度。噴射過程中當噴嘴堵塞、噴射中斷時，應當立即停止提升和旋轉，把噴具提出孔外，排除故障后下至孔內進行復噴，時間超過30min,在原噴射的高程上重復搭接噴射長度不小于0.5m；提升過程中接、卸、換管要快，防止塌孔和堵咀，因拆卸噴具而中斷時，重復高噴噴射長度不小于0.2m；噴具下不到位時，掃孔直至搭接中斷處至少1.0m以下；

(2)嚴重漏漿。降低噴射壓力及流量，進行原位靜噴灌漿，向孔內填入砂，孔口補0.8∶1～0.5∶1的膨潤土進行灌注，在補漿里面加入2%～3%的水玻璃或絮凝劑灌入孔內，直至孔口返漿正常后再進行旋轉提升。孔口少量返漿，降低提升速度；

(3)間歇性返漿、返漿密度低。間歇性返漿采用降高壓、降提升速度，孔口正常返漿后正常提升，可對該段適當復噴。返漿密度低，原位靜噴一段時間，靜噴超過20min，需起拔噴具至孔口，使用螺桿泵進行控制性灌漿?？刂菩怨酀{采用0.8∶1～0.5∶1的膨潤土水泥漿液進行灌注，漿液中添加2%～3%的水玻璃或者絮凝劑灌入孔內，直至孔口返漿正常后再進行高噴灌漿。

5 成果分析

漿材耗用量見表2所示。

表2 漿材耗用量計算

由表2分析，可得如下成果：(1)高壓旋噴灌漿Ⅰ序孔148個，Ⅱ序孔146個，共計294個；(2)Ⅰ序孔灌注水泥量118573.40kg，Ⅱ序孔灌注水泥量925514.60kg，共計2111246.00kg；(3)Ⅰ序單位耗灰量為820.58kg/m，Ⅱ序單位耗灰量為720.86kg/m；(4)Ⅱ序高壓旋噴灌漿孔單位注入量大于Ⅰ序高壓旋噴灌漿注入量，因施工順序為先Ⅰ序后Ⅱ序，所以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，本次高噴施工參數(shù)滿足設計要求，為高噴樁質量墊定了基礎。

6 結語

隨著科學技術的不斷發(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用，在實際施工過程中，應優(yōu)先選用國際上比較先進的設備和施工工藝，根據實際地質情況通過現(xiàn)場試驗確定合理的、適合工程特點的施工參數(shù)，在先進施工設備的保證下，通過控制施工工藝達到確保施工質量的目的。

〔1〕周至炎.龍灘水電站上游土石圍堰防滲墻施工[J].四川水利發(fā)電，2010,30(3).

〔2〕王東來，趙鳳英.大頂子山航電樞紐圍堰高壓旋噴防滲墻施工[J].東北水利水電，2007,(9).

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