張 杰

（中國(guó)水利水電第七工程局成都水電建設(shè)工程有限公司， 四川 成都 611130）

1 施工概況

雅礱江桐子林水電站位于四川省鹽邊縣境內(nèi)，距雅礱江與金沙江匯合處約15km，系雅礱江最末一級(jí)梯級(jí)開(kāi)發(fā)電站，水庫(kù)正常蓄水位 1015.00m，庫(kù)容 0.912億m3，裝機(jī)容量600MW。

在明渠（左導(dǎo)）0+200m～0+215m段基礎(chǔ)面開(kāi)挖過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)位于地下連續(xù)墻上游側(cè)存在較大深度的軟土地基，該軟土地基在側(cè)向土壓力作用下存在重大安全隱患。為確?；邮┕ぐ踩蜐M(mǎn)足該段地基的承載力要求，在地下連續(xù)墻未產(chǎn)生變形破壞之前，采用混凝土進(jìn)行覆蓋，并結(jié)合高壓射水置換灌漿對(duì)該段地基進(jìn)行處理。

2 技術(shù)重點(diǎn)與難點(diǎn)

該段地基位于左導(dǎo)墻中部的結(jié)合部位，緊鄰地下連續(xù)墻的上游面墻體，采用直接開(kāi)挖等方式存在重大的質(zhì)量安全隱患。根據(jù)工程的地質(zhì)特點(diǎn)，結(jié)合高壓射水置換灌漿的特性，如何保質(zhì)保量的做好該部位的高壓射水置換灌漿，以提高該部位地基承載力并滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求成為施工中的重點(diǎn)。

由于該部位基巖上部軟土地基為桐子林組粉砂質(zhì)粘土層，地基承載能力弱；在利用高壓風(fēng)、水對(duì)地層進(jìn)行擾動(dòng)破壞并將其充分排出，以形成位于混凝土和基巖面區(qū)域的空腔。如何確保該區(qū)段軟土地基被充分液化排出，以及高壓射水置換灌漿所形成的樁體能有效搭接，同時(shí)不影響相鄰樁體施工質(zhì)量等問(wèn)題的解決是本次施工技術(shù)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

3 高壓射水置換灌漿

3.1 施工工藝流程

高壓射水置換灌漿成樁施工工藝為：先預(yù)埋Φ110PVC管，然后澆筑混凝土，鉆孔深入基巖1.0m，樁體與基巖相銜接。

鉆孔完畢后，將噴具下入孔內(nèi)，利用高壓水將地層切割破壞擾動(dòng)，將軟土地基充分液化，在風(fēng)水聯(lián)動(dòng)作用下反復(fù)切割攪動(dòng)地層，加大切割面積和擾動(dòng)范圍，并將攪動(dòng)液化后的泥漿及細(xì)小顆粒排出； 置換完畢后向孔內(nèi)噴射水泥漿液，對(duì)地層進(jìn)行充分的置換和充填。置換完畢后為防止水泥漿液的離析沉縮，出現(xiàn)空腔影響地基的承載力，向置換孔內(nèi)注入濃漿進(jìn)行回灌及封孔，直至漿面不再下沉為止。

3.2 施工參數(shù)

根據(jù)該工藝施工特點(diǎn)，充分考慮地層因素，施工用風(fēng)、水、漿等施工參數(shù)與地層及孔深相匹配，充分保證置換及漿液充填施工效果，制定施工參數(shù)。

施工參考表 表2.1項(xiàng) 目 技 術(shù) 參 數(shù) 相 應(yīng) 要 求 備 注高壓水 28-32 Mpa 噴嘴直徑：1.8～2.0mm風(fēng) 壓 0.5～1.0Mpa 置換用風(fēng)壓力：10～20Mpa高壓漿 排量：40～80L/min噴嘴個(gè)數(shù)：2個(gè)噴嘴直徑：1.8～2.0mm壓力可根據(jù)實(shí)際情況作適當(dāng)調(diào)整水灰比不低于 0.8：1壓縮空氣 排量：1.5～2m3/min壓力：0.3～0.7Mpa 風(fēng)嘴個(gè)數(shù)：2個(gè)氣嘴與漿嘴間隙1.5～2mm 置換灌漿用風(fēng)提升速度(v) 15～25cm /min 根據(jù)地層實(shí)際情況可適當(dāng)調(diào)整參數(shù)旋轉(zhuǎn)速度 （0.8～1）v

3.3 施工過(guò)程控制

3.3.1 鉆孔

（1）鉆孔機(jī)械為全液壓鉆機(jī)。

（2）鉆孔分三序施工，先施工Ⅰ序孔，再施工Ⅱ序孔，最后施工III序孔。

（3）鉆孔孔位偏差不大于5cm，鉆孔深入基巖1.0m，孔深偏差不大于20cm，開(kāi)鉆前用水平尺和重錘對(duì)鉆具的鉛直度進(jìn)行校核，確保鉆孔質(zhì)量符合要求。

（4）鉆孔過(guò)程中，準(zhǔn)確、詳細(xì)的記錄鉆孔時(shí)遇到的各種現(xiàn)象，根據(jù)孔口返碴情況、鉆進(jìn)速度、鉆孔設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況等判斷地層分層深度、大塊石的分布、埋深、粒徑及架空、漏失、串通等特殊情況。

（5）鉆孔驗(yàn)收：鉆孔結(jié)束后，對(duì)孔深、孔斜等參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)收，繪制簡(jiǎn)易鉆孔柱狀圖并加以說(shuō)明，為高壓置換灌漿提供施工參數(shù)。

3.3.2 高壓射水置換施工

（1）高壓射水置換法定義

利用高壓水切割破壞擾動(dòng)地層，將軟土地基充分液化，在風(fēng)水聯(lián)動(dòng)的作用下將液化后的泥漿及細(xì)小顆粒返出地面，并上下往返反復(fù) 3次切割擾動(dòng)破壞地層，形成具有一定直徑和形狀的樁孔。

（2）施工機(jī)具

置換機(jī)具采用高噴灌漿的相應(yīng)機(jī)具。

（3）施工程序

高噴灌漿臺(tái)車(chē)就位，在孔口試噴并對(duì)噴頭各部位進(jìn)行例行檢查和妥善保護(hù)。將高噴管下設(shè)至預(yù)埋管內(nèi)，啟動(dòng)風(fēng)、水裝置并盡快升至設(shè)計(jì)壓力，自上而下射水置換；單次高壓射水置換完成后，繼續(xù)采用高壓風(fēng)水聯(lián)動(dòng)的方式，反復(fù)切割、攪動(dòng)地層，使其軟土地基基礎(chǔ)充分液化并加大置換面積及范圍，提高樁與樁之間的搭接效果。在高壓風(fēng)和高壓水的作用下，將軟土地基基礎(chǔ)充分?jǐn)噭?dòng)液化，并將風(fēng)水聯(lián)動(dòng)將液化后的淤泥漿及細(xì)小顆粒排出。

在射水置換過(guò)程中，以與其相鄰的置換孔作為軟土地基液化后的出渣孔，置換孔內(nèi)被切割攪動(dòng)液化后的泥漿及細(xì)小顆粒經(jīng)出渣孔返出地面，根據(jù)出渣孔的返渣量大小及返漿濃度，判斷是否結(jié)束置換。在該置換孔施工完畢，進(jìn)行下一次序孔施工時(shí)，繼續(xù)以該孔作為出渣（漿）孔，其施工步驟及切割置換結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)與上述施工步驟一致。

為避免置換施工后出現(xiàn)不均勻沉降，保證基礎(chǔ)的整體穩(wěn)定安全，相鄰孔的水泥漿液結(jié)石強(qiáng)度達(dá)到70%以后方可進(jìn)行下一次序置換孔的施工。

3.3.3 高壓置換灌漿充填

（1）置換灌漿的準(zhǔn)備工作：將臺(tái)車(chē)移至孔位，做好灌漿前的準(zhǔn)備工作。

（2）漿液配制

①漿液配比：綜合國(guó)內(nèi)高噴設(shè)備的施工性能，結(jié)合施工地層等因素，選用0.6：1～0.8：1 的水泥漿液。

②漿液拌制：水泥漿液隨配隨用，漿液必須攪拌均勻。

（3）高壓置換灌漿

高壓射水置換施工完成后，方可進(jìn)行置換灌漿施工。

①試噴：高壓灌漿施工噴具直徑Φ65mm，采用專(zhuān)用密封圈絲扣連接。當(dāng)壓力達(dá)到設(shè)計(jì)要求壓力后，10分鐘無(wú)異常即可結(jié)束試噴，并妥善保護(hù)好噴嘴。

②下設(shè)噴具：將置換灌漿的噴具下入孔內(nèi)，并確保噴具下入到設(shè)計(jì)深度。

③置換灌漿：當(dāng)噴具下入到設(shè)計(jì)深度后，啟動(dòng)風(fēng)、漿裝置，根據(jù)鉆孔揭露的地層情況，邊旋轉(zhuǎn)邊提升，自下而上進(jìn)行置換灌漿作業(yè)，直至設(shè)計(jì)置換高程。噴灌過(guò)程中，質(zhì)檢人員經(jīng)常檢查各項(xiàng)施工參數(shù)是否符合要求；如遇到特殊情況，應(yīng)立即查明原因并進(jìn)行處理。

④置換灌漿過(guò)程中，應(yīng)確保進(jìn)漿密度不低于1.60g/cm3，孔口返漿密度不低于1.45g/cm3。當(dāng)回漿濃度不足時(shí)，應(yīng)當(dāng)立即停止提升，待返漿濃度達(dá)到要求后再進(jìn)行提升。

（4）回灌及封孔

置換灌漿完成后孔口段將出現(xiàn)較大范圍內(nèi)的漿液析水沉降現(xiàn)象。在置換灌漿結(jié)束后，由專(zhuān)人負(fù)責(zé)采用孔口靜壓注漿的方式對(duì)孔口部分進(jìn)行回灌，直到漿液不再析水下降為止。

3.3.4 特殊情況的處理

（1）在靠近地連墻的一排孔置換施工時(shí)，應(yīng)適當(dāng)降低置換及灌漿壓力，以避免對(duì)墻體的擾動(dòng)，減少對(duì)墻體的破壞；并在相鄰置換灌漿孔的水泥結(jié)石強(qiáng)度達(dá)70%以后，方可開(kāi)始下一次序置換灌漿施工。

（2）在置換施工過(guò)程中，應(yīng)密切關(guān)注出渣孔的出渣、返漿狀況，當(dāng)返漿過(guò)程中水泥漿液濃度偏高時(shí)，根據(jù)實(shí)際情況應(yīng)降低置換壓力或停止置換，以避免對(duì)已施工樁體產(chǎn)生切割破壞，降低樁體整體性能。

（3）充填灌漿過(guò)程中若相鄰孔串漿，待返漿濃度滿(mǎn)足要求后，可將串漿孔封堵繼續(xù)進(jìn)行施工，待置換灌漿結(jié)束結(jié)石強(qiáng)度滿(mǎn)足要求后，再掃孔至原鉆孔深度，重新進(jìn)行。

4 質(zhì)量檢查

質(zhì)量檢查孔布置于相鄰置換孔中間或置換孔原孔，檢查方式采用鉆孔取芯和注水試驗(yàn)，在室內(nèi)試驗(yàn)室作設(shè)計(jì)要求的相關(guān)參數(shù)檢測(cè)，鉆孔孔徑不低于ф76mm。

5 檢查孔成果統(tǒng)計(jì)分析

圖5 .1 檢查孔（ZHGJ-JCI）

圖5 .2 檢查孔（ZHGJ-JC2）

通過(guò)檢查孔取芯情況分析，置換灌漿水泥結(jié)石芯樣結(jié)石率高、強(qiáng)度高，呈灰色至深灰色，無(wú)空洞氣泡，無(wú)孔隙，混凝土與置換體之間，置換體與基巖之間膠結(jié)良好密實(shí)，膠結(jié)面清晰，置換體芯樣完整，采取率較高，平均采集率達(dá)83.9%。

表4 .3 鉆孔取芯力學(xué)性能檢測(cè)成果表

從力學(xué)性能檢測(cè)成果表分析得出，芯樣抗壓強(qiáng)度最小5.5Mpa，大于設(shè)計(jì)要求強(qiáng)度1.0MPa（折減系數(shù)按0.2計(jì)），故基礎(chǔ)承載力符合設(shè)計(jì)要求。

5.2 注水試驗(yàn)成果統(tǒng)計(jì)與分析

5.2.1 注水孔布置及注水方式

（1）注水試驗(yàn)鉆孔選在射水置換灌漿相鄰兩孔中間位置，孔深為深入基巖1.0m，鉆孔孔徑為ф75mm。注水孔布置在射水灌漿孔B3-4與B3-5正中間，編號(hào)為ZHGJ-JC1。

（2）工藝流程：向試驗(yàn)孔注入清水，使管中水位高出地下水位一定高度（或至孔口）并保持固定不變，用水表測(cè)定其注入量，每隔5min測(cè)量一次，當(dāng)連續(xù)2次測(cè)量的注入流量之差不大于最后一次注入流量的10%時(shí)，試驗(yàn)即可結(jié)束，取最后一次注入流量作為計(jì)算值。

5.2.2 注水試驗(yàn)公式

計(jì)算公式根據(jù)《水利水電工程注水試驗(yàn)規(guī)程》，選用公式：

式中：K—試驗(yàn)巖土層的滲透系數(shù)，cm/s；Q—注入流量，L/min；

5.2.3 注水試驗(yàn)成果

ZHGJ-JC1注水孔滲透系數(shù)計(jì)算：

經(jīng)對(duì)注水試驗(yàn)成果分析，滲透系數(shù)小于1×10-5cm/s，符合設(shè)計(jì)要求。

6 結(jié)論

通過(guò)鉆孔取芯試驗(yàn)和注水試驗(yàn)等檢測(cè)手段對(duì)置換效果進(jìn)行檢查，置換體及下伏基巖滲透系數(shù)均小于1×10-5cm/s；巖樣的抗壓強(qiáng)度均大于5.5 MPa，大于基礎(chǔ)承載力1.0MPa（折減系數(shù)按0.2計(jì)）；通過(guò)軟土地基高壓射水置換灌漿施工技術(shù)的研究應(yīng)用，該部位的地基承載力得到了較大提高，施工質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求。

雅礱江桐子林水電站導(dǎo)流明渠工程（左導(dǎo)）0+200～0+215段軟土地基加固處理是成功的。為后續(xù)施工提供了良好的條件，為類(lèi)似工程的軟土地基加固處理提供了合理的參考依據(jù)。