鄧挺

中國(guó)水利水電第十工程局有限公司，老撾公司，中國(guó)·四川 成都 610072

1 工程簡(jiǎn)介

高壓噴射灌漿技術(shù)是通過(guò)在底層中的鉆孔內(nèi)下入噴射管，用高速射流（漿液）直接沖擊、切割、破壞、侵蝕原地基材料，受到破壞擾動(dòng)后的土石料與灌入的水泥漿充分?jǐn)嚢杌旌稀D壓、移動(dòng)包裹，直至凝結(jié)硬化，從而構(gòu)成堅(jiān)硬的凝結(jié)體，形成強(qiáng)度高、防滲效果好的一種施工工藝，目前高壓旋噴技術(shù)已較為成熟?！叭芊ā蹦壳霸谒こ淌┕み^(guò)程中應(yīng)用較為廣泛。老撾色拉龍一級(jí)水電站以發(fā)電為主，主要建筑物由碾壓混凝土重力壩、溢流壩、壩式取水口、壩后式廠房、主變GIS 樓及尾水渠等組成。最大壩高64.5 額定水頭46m，最大引用流量171m3/s，電站裝機(jī)容量70MW。根據(jù)廠房上、下游全年圍堰設(shè)計(jì)體型，圍堰填筑為壩基開(kāi)挖土石料，自身防滲性能不佳，且河床基礎(chǔ)裂隙較多，整體防滲效果不佳，故采取“三管法”高壓噴射進(jìn)行圍堰防滲處理，高噴工程量共計(jì)1750m[1]。

2 高噴施工方案

高壓噴射孔距為1.0m，擺角360°，單排鉆孔高噴，入巖深度0.5m，鉆孔及噴漿按分序、加密的原則進(jìn)行施工，先施工Ⅰ序孔再施工Ⅱ序孔，施工過(guò)程中可根據(jù)實(shí)際情況和需要，對(duì)局部地區(qū)進(jìn)行必要的加密。具體施工工藝詳見(jiàn)圖1所示。

圖1 高壓旋噴施工工藝流程圖

3 高壓旋噴施工

3.1 風(fēng)水電布置

本工程需風(fēng)處包括鉆孔、噴漿，因此采用分散式供風(fēng)。在施工軸線上合適位配置1 臺(tái)13m3柴油空壓機(jī)對(duì)鉆機(jī)進(jìn)行供風(fēng)，采用1 臺(tái)13m3小型柴油空壓機(jī)對(duì)高噴臺(tái)車(chē)進(jìn)行供風(fēng)。主線路采用185mm2或240mm2電纜線，接至施工現(xiàn)場(chǎng)集中配電柜，各施工現(xiàn)場(chǎng)用電點(diǎn)設(shè)二級(jí)配電柜，開(kāi)關(guān)箱中裝設(shè)漏電保護(hù)器。配電柜設(shè)在便于操作的地方，并設(shè)防雨及接地等措施。

3.2 鉆孔施工

鉆孔依次序進(jìn)行施工，先施工I 序孔，后施工II 序孔。相鄰孔間施工，間隔時(shí)間不得低于48h。詳見(jiàn)圖2。

圖2 高壓旋噴灌漿孔位平面布置圖

采用液壓潛孔鉆機(jī)偏心錘跟管鉆進(jìn)成孔，孔徑φ150mm，入巖50cm。

①調(diào)整鉆機(jī)呈水平狀態(tài)，保證桅桿的垂直度，鉆機(jī)穩(wěn)固后方可開(kāi)孔。開(kāi)孔孔位與設(shè)計(jì)孔位偏差不大于5cm。

②定期校核鉆機(jī)的水平度和桅桿的垂直度。施工時(shí)，宜選用未發(fā)生彎曲的加長(zhǎng)粗徑鉆具。

③孔深偏差不大于10cm，孔底沉淀不大于20cm，孔斜滿(mǎn)足要求。

④鉆孔完成或者鉆孔暫停時(shí)，應(yīng)注意加強(qiáng)孔口的防護(hù)。

⑤鉆孔過(guò)程中要求詳細(xì)、準(zhǔn)確記錄鉆孔時(shí)遇到的各種現(xiàn)象，判斷地層分層深度，地下水位，大塊（漂、孤）石的分布、埋深及架空、漏失、串通、返渣等情況。

⑥鉆孔護(hù)壁：鉆孔終孔后，先取出鉆桿，然后下入φ110mmPVC 管置換孔內(nèi)地質(zhì)套管進(jìn)行護(hù)壁。PVC 管底部用塑料膠帶或?qū)Ｓ妹芊饧M(jìn)行密封，采用“注水法”對(duì)PVC 管進(jìn)行下設(shè)，下設(shè)過(guò)程中接頭處同樣采用塑料膠帶或者連接件連接，并涂抹強(qiáng)力膠水，確保不脫接。

3.3 灌漿施工

高噴灌漿施工采用“三管法”，通過(guò)專(zhuān)用螺栓連接，連接處用尼龍墊密封。噴具組裝完畢后進(jìn)行試噴，水壓力超過(guò)35Mpa，5min 無(wú)異常即可結(jié)束試噴，并保護(hù)好噴嘴。然后下噴具：將噴具下入到PVC 管護(hù)壁的孔內(nèi)，并確保噴具下入到終孔深度，噴具嘴用膠帶密封，以免下設(shè)時(shí)堵嘴。

3.4 高噴灌漿

①高噴灌漿必須在鉆孔驗(yàn)收合格后進(jìn)行。

②當(dāng)噴具下入到終孔深度后，按先通風(fēng)、水、后通漿的順序施工，先進(jìn)行原位噴射，待孔口返漿正常后，邊旋轉(zhuǎn)邊提升。

③噴射作業(yè)采用自下而上連續(xù)施工。中途拆卸噴管時(shí)應(yīng)進(jìn)行復(fù)噴，復(fù)噴搭接長(zhǎng)度不得小于0.1m，當(dāng)噴射中途中斷時(shí)間超過(guò)30min 以上，復(fù)噴搭接長(zhǎng)度不得小于0.5m。在噴漿過(guò)程中，要時(shí)刻注意檢查風(fēng)、水、漿的流量、旋轉(zhuǎn)、提升速度等各項(xiàng)參數(shù)是否符合要求。

④機(jī)具清洗：每噴射完一孔后，用清水沖洗機(jī)具及噴管?chē)婎^，以免管路堵塞。

⑤孔口回灌：高噴結(jié)束后，孔內(nèi)注漿至孔口，或?qū)⑾乱豢锥蔚目卓诜禎{引入已完成高噴的孔內(nèi)，進(jìn)行回填，直至孔口漿液不再下降為止。

4 特殊情況及地層處理

①高噴因故中斷后應(yīng)停止提升，記錄中斷深度，并盡快恢復(fù)。若短時(shí)間不能恢復(fù)的，應(yīng)提出噴具，用水沖洗干凈。待故障處理后，將噴具下入原中斷位置以下0.5m 繼續(xù)進(jìn)行噴射灌漿。

②高噴過(guò)程中若相鄰孔串漿，應(yīng)將串漿孔封堵后繼續(xù)進(jìn)行，高噴結(jié)束后將串漿孔掃孔至原鉆孔深度。

③噴射中，接、卸、換管后的下管時(shí)，要比原停噴高度下落30~50cm，以使墻體能上下連接。

④在孤（漂）卵石架空地層和地下動(dòng)水中施噴時(shí)采用以下措施進(jìn)行處理：

第一，噴具停止提升，靜壓注漿，直到孔口返漿符合要求為止。

第二，降低噴射水壓和風(fēng)壓，增大供漿量，加濃漿液，孔口摻砂、水玻璃等措施。

第三，可在以上處理方法的同時(shí)，孔口添加一趟漿液進(jìn)行填充處理。

第四，為了防止噴具被埋住，可采用間隔提升的辦法（復(fù)噴），待返漿后將風(fēng)、水、漿等參數(shù)調(diào)整至規(guī)定值正常提示。

5 本工程特殊情況下的處理措施

5.1 大漏失孔（段）

高噴過(guò)程中，若出現(xiàn)孔口不冒氣、不返漿，可采取如下處理方法：靜噴，降低水壓至15MPa 以下，加大水泥漿供漿量至70L/min 以上，加濃漿液水灰比至0.5 ∶1。同時(shí)，孔口采用高壓清水輔助摻加中粗砂，加砂應(yīng)注意速度，避免造成噴嘴堵塞，適當(dāng)時(shí)候可上下活動(dòng)噴桿，如此持續(xù)15~20min 無(wú)效果時(shí)，則采用在高壓水泵儲(chǔ)水桶里添加水玻璃方式繼續(xù)處理，水玻璃與水混合比例可以從8 ∶1~2 ∶1（體積比），摻入量應(yīng)遵循由少到多逐漸增加，原則上不贊成從孔口直接傾倒水玻璃的方式處理大漏失孔（段）。直到孔口正常返漿方可恢復(fù)正常噴射壓力和按照規(guī)定速度提升。

5.2 孔口間斷返漿

如果返漿量達(dá)不到規(guī)定值，此種情況可判斷為孔內(nèi)存在中、小漏失通道，停止提升，靜噴，加濃漿液，孔口可根據(jù)漏失情況適當(dāng)加砂（采用水力沖射），當(dāng)采用此方法處理15min 以上無(wú)效果時(shí)，可慢速（4~5cm/min）提升50cm 后靜噴1~3min 或下鉆至原來(lái)深度復(fù)噴。

5.3 孔口返漿濃度不足

孔口返漿濃度不夠，比重達(dá)不到規(guī)范要求。

5.4 孔口返稀漿、返水

如果出現(xiàn)孔口返稀漿、返水這種現(xiàn)象分兩種情況分別處理：

①短暫停止供風(fēng)，如果漿液快速下沉，可初步判斷為漏失，則按照上述方法進(jìn)行處理。

②如果停風(fēng)后漿液不下沉，可在高壓水泵儲(chǔ)水桶內(nèi)適當(dāng)摻入水玻璃（與水混合體積比10 ∶1~8 ∶1）稀釋后通過(guò)高壓水壓入地層，孔口視情況可適當(dāng)摻砂，這種情況可慢速（4~5cm/min）提升，直到返漿比重和返漿量達(dá)到正常標(biāo)準(zhǔn)后再按照規(guī)定的速度提升。

6 高噴質(zhì)量控制重點(diǎn)

①施工前用全站儀測(cè)定施工軸線的控制點(diǎn)，將控制點(diǎn)打樁標(biāo)記并保護(hù)好。用鋼尺和測(cè)繩布設(shè)孔位，并用鋼筋或焊條釘緊，一孔一簽。鋼尺布點(diǎn)時(shí)，保證所有的孔在同一條直線上。每隔30m 左右，需要通知測(cè)量進(jìn)行控制點(diǎn)測(cè)放[2]。

②鉆機(jī)就位后，對(duì)鉆機(jī)進(jìn)行調(diào)平、對(duì)中，調(diào)整鉆機(jī)的垂直度，保證鉆具與孔位一致，鉆進(jìn)中每加一次鉆具用水平尺多方位找平。終孔必須進(jìn)行終孔孔斜測(cè)定，孔斜采用吊錘法檢測(cè)。鉆孔深度低于30m 時(shí)，孔斜率不大于1%。

③鉆機(jī)施工前，應(yīng)首先在地面進(jìn)行試運(yùn)行，在鉆孔機(jī)械試運(yùn)轉(zhuǎn)正常后，開(kāi)始跟管鉆進(jìn)。鉆孔過(guò)程中要詳細(xì)記錄好鉆桿數(shù)量，保證鉆孔深度的準(zhǔn)確，同時(shí)詳細(xì)記錄地質(zhì)情況，如孔內(nèi)返渣、返水、孤石、漂石、地層變化及入巖等情況。鉆進(jìn)接近完成時(shí)，務(wù)必與相鄰孔孔深進(jìn)行對(duì)比，若相差懸殊，應(yīng)分析原因，必要時(shí)可加鉆孔深，孔深與相鄰孔孔深一致時(shí)進(jìn)行確認(rèn)。

④各孔施工至設(shè)計(jì)深度，應(yīng)對(duì)孔內(nèi)沉渣進(jìn)行反復(fù)沖洗，直至孔底沉渣不大于20cm。

⑤終孔驗(yàn)收必須執(zhí)行“三檢”制度對(duì)孔深進(jìn)行驗(yàn)收，“初檢”為各機(jī)組操作人員，“復(fù)檢”為現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)員，“終檢”為各班組現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)負(fù)責(zé)。終檢合格后，通知監(jiān)理工程師現(xiàn)場(chǎng)收孔。

⑥下設(shè)時(shí)必須將管底密封嚴(yán)實(shí)，采用“注水法”進(jìn)行下設(shè)，避免起拔地質(zhì)套管后返砂和串漿后孔深不能滿(mǎn)足要求。下設(shè)過(guò)程中應(yīng)做好詳細(xì)記錄，是否下設(shè)足夠的PVC 管。若不夠，則仔細(xì)分析原因，保證下設(shè)深度。若無(wú)法下設(shè)，則需要安排掃孔。

⑦高噴施工過(guò)程中，往往有一定數(shù)量的土粒隨著一部分漿液返出地面，通過(guò)對(duì)返漿現(xiàn)象的觀察，可及時(shí)了解地層變化情況、噴射灌漿效果以及各項(xiàng)施工參數(shù)是否合理等，以便適當(dāng)加以調(diào)整，確保施工質(zhì)量。

⑧當(dāng)噴射灌漿結(jié)束后，繼續(xù)往孔內(nèi)送水泥漿液或?qū)⒏浇鼑姖{孔返出的漿液引入已噴漿結(jié)束的孔內(nèi)回灌，直至孔口漿面不再下降為止。

⑨針對(duì)噴漿過(guò)程中返出漿液應(yīng)該視情況加以利用。對(duì)返漿的漿液清、漿液含泥量大的應(yīng)拒絕使用[3]。

7 高噴質(zhì)量檢查

高壓旋噴灌漿的防滲性能選用鉆孔法進(jìn)行檢查。重點(diǎn)對(duì)地層復(fù)雜的部位、漏漿嚴(yán)重的部位、可能存在質(zhì)量缺陷的部位進(jìn)行檢查。每個(gè)單元工程可布置1 個(gè)檢查孔。檢查孔孔位宜布置在墻體中心線上的相鄰兩孔高噴凝結(jié)體的搭接處，宜自上而下分段鉆孔、取芯和進(jìn)行靜水頭壓水試驗(yàn)。鉆孔檢查宜在該部位高噴灌漿結(jié)束28d 后進(jìn)行。鉆孔法進(jìn)行靜水頭壓水試驗(yàn)時(shí)，透水率q≤5Lu。

8 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)高壓旋噴灌漿施工工藝的過(guò)程控制，把控質(zhì)量關(guān)鍵點(diǎn)，充分實(shí)現(xiàn)了本工程廠房圍堰防滲要求，體現(xiàn)了高壓噴灌漿法在水利工程中的實(shí)用性，保障了工程的安全和質(zhì)量。