高噴灌漿在毛爾蓋水電站圍堰防滲中的應(yīng)用

高永民，宋麗君，黃 芬

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川 成都 610072)

1 概述

高壓噴射創(chuàng)始于日本，隨后傳入我國，它是在化學(xué)注漿的基礎(chǔ)上采用高壓水射流切割技術(shù)發(fā)展起來的。其型式分為定噴、擺噴、旋噴三種。主要適用于軟弱地層及巖溶地層的地基加固和基礎(chǔ)防滲。近年來，在水利水電行業(yè)中，高壓噴射技術(shù)取得了良好的社會效益和經(jīng)濟效益。

2 工程概況

毛爾蓋水電站廠房主機間的基礎(chǔ)開挖從高程1874～1850.3 m，由于其緊鄰河床，基坑開挖時存在涌水問題，故對基坑開挖的防滲要求相當(dāng)高。為確?；禹樌_挖，決定對其圍堰采用高壓噴射注漿技術(shù)進行防滲處理。圍堰設(shè)計的高噴施工范圍為0+000～0+263.99，孔間距1 m，高噴孔深入基巖1 m，最大深度29.7 m，防滲墻體設(shè)計頂部高程為1873 m，高噴防滲墻體設(shè)計寬度為0.8 m。整個高噴施工共完成造孔265個，8686 m，噴漿265個孔，7308 m。

毛爾蓋水電站廠房基礎(chǔ)的第③層為含碎礫石粉質(zhì)壤土，厚2～3 m，結(jié)構(gòu)松散，第②層是沖、洪積堆積的含漂(塊)卵(碎)礫石夾砂土層，厚度為11～14 m，屬中密卵石層。第②層下伏第①層含漂砂卵礫石層，厚6～15 m。其中第②、①層結(jié)構(gòu)不均一，屬中等～較強透水性地層。

3 高壓噴射注漿施工與過程控制

3.1 施工準(zhǔn)備

(1)現(xiàn)場準(zhǔn)備。

在開始施工前，現(xiàn)場應(yīng)做好以下準(zhǔn)備:對圍堰進行補勘，核對地質(zhì)情況;做到‘三通一平’、‘五圖一牌’;測設(shè)并保護臨時水準(zhǔn)點;標(biāo)示高噴防滲軸線及孔位。

(2)施工方法的選擇。

根據(jù)以往的施工經(jīng)驗與廠區(qū)圍堰的地質(zhì)條件及周邊環(huán)境(緊臨河床，最近的僅2.5 m)，施工方法采用三重管法高壓旋噴注漿方式;防滲墻體結(jié)構(gòu)形式為折線搭接式板墻結(jié)構(gòu)。

3.2 高噴施工與過程控制

3.2.1 鉆機就位與鉆進成孔

開鉆前，先進行場地平整、夯實、清除雜物，鉆機就位，開孔孔位與設(shè)計孔位的偏差不大于±10 cm，成孔偏斜率不大于1.5%。采用MZ－200履帶液壓潛孔鉆機鉆孔，潛孔偏心錘跟管鉆進，鉆孔孔徑為146 mm，鉆孔深入基巖1 m。鉆孔、灌漿分Ⅰ、Ⅱ序進行，先鉆灌Ⅰ序孔、后鉆灌Ⅱ序孔，相鄰孔的作業(yè)間隔不小于72 h。

嚴(yán)格按坐標(biāo)放出各旋噴樁的中心位置，定好孔位并做好標(biāo)識，對標(biāo)識好的孔位應(yīng)妥善保護，在每個孔施工前，應(yīng)重新校核一次孔中心偏差，對偏差超標(biāo)的孔，應(yīng)重新放線定位。

鉆進過程中，注意鉆機響動和鉆進感覺，并結(jié)合地層情況適當(dāng)控制鉆進速度，確?？仔辟|(zhì)量。

待鉆進達到設(shè)計深度后，將鉆具全部提出孔口，由記錄員認真校測鉆具長度，看其是否與孔深相符，并由質(zhì)檢員會同監(jiān)理人員進行復(fù)核;鉆進結(jié)束后，應(yīng)保護好孔口。

在潛孔鉆機跟管鉆進成孔并經(jīng)監(jiān)理人員驗收簽證后，在跟進套管內(nèi)將直徑100 mm的特制PVC護壁管下入到孔底，然后拔出跟進套管，并妥善保護孔口。

3.2.2 高噴施工

三重管法高壓旋噴注漿機具布置情況見圖1。

圖1 三重管法高壓旋噴注漿機具布置圖

鉆孔結(jié)束后，將噴射機移至成孔處，先進行地面試噴，檢查各項工藝參數(shù)符合要求后，用橡膠塞將噴嘴堵住，以防止噴嘴堵塞，待現(xiàn)場技術(shù)人員認可后方可下噴具進行噴射施工。噴射過程中如遇到特殊情況，如噴嘴堵塞等，應(yīng)將管提出地面進行處理后再重新下噴具進行施工。

本工程采用的工藝參數(shù)如下:

壓縮空氣:氣壓0.7 MPa、排量3～5 m3/min。

水 壓:36～40 MPa。

漿 壓:0.6～0.8 MPa。

漿液配比:水灰比 1∶1～0.6∶1。

進漿比重:1.5～1.7 g/cm3、排量 70～90 L/min。

回漿比重應(yīng)大于:1.2～1.3 g/cm3。

提升速度:6～20 cm/min。

旋轉(zhuǎn)速度:7～12 r/min。

分次卸管注漿，搭接長度≥50 cm。

為防止施工中影響相鄰孔的成墻質(zhì)量，施工采用隔孔跳躍法的施工順序。高噴鉆孔沿軸線呈單排布置，鉆孔和高壓噴射注漿分兩序施工，先施工Ⅰ序孔，后施工Ⅱ序孔，使各旋噴樁連成一個整體形成防滲墻。三重管自下而上旋噴成墻。

制漿:水泥采用不低于32.5強度等級的硅酸鹽水泥，ZJ－400型高速攪拌機制漿，BW250/50型送漿泵送漿，漿液比重為1.6～1.8 g/cm3。

水泥漿液必須攪拌均勻，隨拌隨用。余漿存放時間:當(dāng)環(huán)境氣溫為10℃以下時，不超過5 h;當(dāng)環(huán)境氣溫為10℃以上時，不超過3 h;當(dāng)漿液存放時間超過有效時間時，應(yīng)按監(jiān)理人員的指示，降低強度等級使用或按廢漿處理。在制漿過程中若遇見故障，應(yīng)立即通知噴射人員，待將其處理好后再進行施工。

制漿過程中應(yīng)隨時測量漿液密度，工作結(jié)束后，統(tǒng)計該孔的材料用量，漿液制備采用無受蝕水源以確保漿液質(zhì)量。

噴射提升:將噴射管下至設(shè)計深度，開始送入符合要求的氣、漿，待注入漿液冒出孔口后，按設(shè)計的提升、旋轉(zhuǎn)、攪動速度自下而上邊轉(zhuǎn)動噴射、邊提升，直至設(shè)計終噴高程停噴。

漿液回收:在高噴防滲墻施工過程中，若孔內(nèi)返漿并從孔口溢出，則采用漿液回收利用的辦法進行處理，既可減少水泥材料的浪費，還可降低環(huán)境污染，做到文明施工。首先將返出的水泥漿液用自制的過濾裝置進行過濾，并利用高差將經(jīng)過過濾后的漿液用PVC管輸送至儲漿筒，再用污水泵或泥漿泵將儲漿筒里的漿液輸送至轉(zhuǎn)漿站，利用高壓泵將轉(zhuǎn)漿站的漿液輸送回集中制漿站，在集中制漿站，根據(jù)回收漿液的比重，摻加一定量的水泥(經(jīng)過計算得出)，在高速制漿機內(nèi)將回收漿液配制成所需求的合格漿液，最后將配制好的漿液送至高噴工作面重新利用。

噴射過程中，技術(shù)人員應(yīng)隨時檢查各環(huán)節(jié)的運行情況，并根據(jù)具體情況采取下列措施:接、卸、換管要快，防止塌孔和堵嘴。

噴射因故障中斷時應(yīng)酌情處理，若因機械故障要盡力縮短中斷時間，及早恢復(fù)噴射灌漿。如中斷時間超過1 h，則需要采取補救措施;恢復(fù)噴射時，噴管要多下0.5～1 m，以保證凝結(jié)體的連續(xù)性。

回 灌:高噴注漿完成后，由于漿液的析水作用，一般固結(jié)體均有不同程度的收縮，使固結(jié)體頂部出現(xiàn)下沉現(xiàn)象，故應(yīng)在完成注漿后停滯一定時間，根據(jù)漿液回落情況直至漿面不再下沉為止，回灌漿液一般由鄰孔高噴冒漿自流充填。

4 工程質(zhì)量及效果分析與評價

4.1 質(zhì)量控制驗收程序

在施工過程中，堅持“三檢一驗”制度。對于每個施工工序，首先由施工班組自檢，合格后再由技術(shù)質(zhì)量組驗收，并通知項目質(zhì)安部會同監(jiān)理工程師進行最終的檢查驗收，合格后方可進行下一工序施工。在施工過程中，質(zhì)檢代表和監(jiān)理工程師隨時進行抽查(孔深、漿比、水壓、灌漿壓力等參數(shù))、監(jiān)督并指導(dǎo)工作。

4.2 工程質(zhì)量評定

本工程高壓噴射注漿結(jié)束后，質(zhì)檢工程師、監(jiān)理工程師根據(jù)灌漿的過程控制，對單孔進行質(zhì)量評定，合格孔數(shù)為265個，合格率比為100%;其中優(yōu)良孔250個，優(yōu)良率比為94.34%，滿足防滲要求。

4.3 灌漿資料分析及施工效果檢查

(1)施工中，每m水泥消耗量為451.10 kg。其中Ⅰ序孔平均每m消耗486.82 kg，Ⅱ序孔平均每m消耗為412.08 kg。兩序孔相比，平均每m消耗水泥變化呈遞減，符合灌漿規(guī)律。

(2)通過Ⅰ序孔造孔及灌漿后，Ⅱ序孔在Ⅰ序孔灌漿齡期7 d后造孔，Ⅱ序孔有少量水從鉆孔中噴出;Ⅱ序孔在Ⅰ序孔灌漿齡期14 d后造孔時有微量地下水噴出現(xiàn)象?？變?nèi)噴出的巖粉主要為粗砂、石子和未完全凝固的水泥，鉆至基巖時有塵土噴出。

(3)單孔平均擴散半徑分析。單孔平均擴散半徑R采用下述理論公式計算。

式中 R為擴散半徑，m;V為單位噴注入體，m3/m，V=g。g為單位噴注入量，kg/m。

(4)從圍堰高壓噴射注漿成果匯總中分析成墻擴散半徑最大值為130 cm，最小值為65 cm，平均值為84.2 cm。從整體上說明高壓噴射注漿防滲效果良好，已形成帷幕防滲墻，滿足設(shè)計要求。

(5)高壓噴射注漿檢查。在圍堰0+140防滲軸線內(nèi)側(cè)布置坑槽(長×寬×高=3 m×1.5 m×3 m)，從坑槽檢查高壓噴射注漿搭接成墻的效果。經(jīng)坑槽開挖后發(fā)現(xiàn)，坑槽內(nèi)水泥結(jié)石情況良好，沿圍堰中心線墻體搭接直觀，防滲墻滲水量很小，滿足設(shè)計要求。

5 結(jié)語

本次圍堰在高壓噴射注漿施工中，高噴施工與過程控制嚴(yán)密。高壓噴射注漿結(jié)束后、基坑開挖時，發(fā)現(xiàn)除個別部位有少量滲漏水外，其余部位基本不漏水，深基坑開挖正常。實踐證明:高壓噴射注漿在含漂(塊)卵(碎)礫石夾砂土地層中應(yīng)用，完全可以達到防滲要求，而且施工工期短，防滲效果好。

［1］ 建筑地基處理技術(shù)規(guī)范，JGJ79－2002［S］.