水库工程坝体防渗中高压喷射灌浆技术

高压喷射灌浆具有工艺简单、速度快、不破坏或扰动上部地层、造价低、防渗效果显著等优点,尤其在处理深层透水地基时,具有较大的优越性。本文结合高压喷射灌浆在双岔河水库坝基防渗处理中的实际应用,对高压喷射灌浆技术的施工工艺、特殊情况处理、灌浆过程控制措施等进行了简要概述。

1工程概述

双岔河水库坝基材料主要为粉砂土、粘土及砂砾土,主坝肩坝体下游坡脚30m处常年有明水渗出,渗流量约20~25L/s,渗水量随水库水位的变化而变化。经过详细地质勘察,决定采用高压喷射灌浆技术在坝轴线上游构筑防渗墙彻底解决坝体渗漏问题。防渗墙单排布置,初步设计孔距1.6m,下部伸入基岩0.5m。防渗墙长为280m,该工程凝结体的结构布置形式为柱式,成墙平均深度为15m,墙厚平均为50cm。

2防渗机理

高压喷射灌浆就是利用工程钻机钻孔,孔深达到设计深度后,用高压泥浆泵,通过安装在钻杆底端的特殊喷嘴,向周围土体高压喷射固化浆液,同时钻杆以一定的速度边旋转边提升。高压喷射流使一定范围内的土体结构破坏,并强制与固化浆液混合,凝固后便在土体中形成具有一定性能和形状的固结体。

本工程中所用三管高喷法,是用压缩空气包裹高压喷射水流冲击破坏搅动土体,同时用低压灌浆泵灌入浆液,浆液被高压水、气射流卷吸带入,同时与被搅动土体混合形成固结体,加固坝基,达到防止渗漏目的。

3高压喷射灌浆施工

3.1技术参数的确定

进行高压喷射灌浆施工前,参照设计初定参数进行了高喷灌浆试验。通过现场试验,合理确定了施工采用的灌浆孔距、灌浆压力、提升速度、水泥浆液比重等参数。根据对旋喷桩各试验组对比,最终确定施工采用的技术参数为:孔距1.6m,提升速度10cm/min,灌浆压力0.8MPa,流量80L/min;水压为25~35MPa,流量为80L/min;气体压力0.5~0.7MPa,流量6m3/min;浆液比重1.48~1.50g/cm3,水灰比1.0左右。施工钻孔过程中,还要根据不同地层的地质变化情况,及时调整高喷灌浆施工技术参数。本工程灌浆材料采用纯水泥浆,水泥采用425#普通硅酸盐水泥。

3.2高压旋喷施工工艺流程

测量定孔位→钻机就位开孔→钻进到设计深度→终孔、测孔深→下入特制PVC护壁管和起拔套管→高喷台车就位→孔口试喷→下高喷管→喷浆、提升→高喷结束→浆液补灌→机械清洗移至下一孔位。

高压喷射灌浆采用三重管喷射工艺。施工分为两序,先进行Ⅰ序孔的施工,再进行Ⅱ序孔的施工,两序喷灌间隔时间为48h,相邻孔喷灌作业时间控制在12h-17h范围内。本工程采用自下而上全孔一次连续喷灌法及逐渐加密的原则。施工前必须进行地质先导孔钻探,进一步确定基岩深度。

3.2.1钻孔

本工程选用回转地质钻机成孔,钻机要求安放水平,钻杆保持垂直,确保钻孔倾斜率不超过0.3%。利用原浆固壁钻至设计高程后,拔出钻杆。设计孔位与实施孔位的偏差应小于5cm。钻孔过程中要做好钻孔施工过程记录。

3.2.2下三重管并清孔

在地面上进行水、气试喷后下管止设计深度。钻至设计深度后,强风清孔,清孔验收合格下入特制PVC管护壁和液压拔管机起拔套管,孔口妥善保护。

3.2.3制浆

使用高速泥浆搅拌机制浆,水泥浆的搅拌时间大于30s,浆液在严格过筛后通过管道送入喷嘴,并定时检测水泥浆密度。水泥浆随配随用,并进行连续不断的搅拌,一次搅拌量为0.8m3。浆液制备采用水泥标号为42.5MPa的硅酸盐水泥。所用水泥均要有出厂检验报告,过期和受潮结块者不得使用,施工中要抽样检查。纯水泥浆浆液密度≥1.5g/cm3,水灰比1.0左右。并掺加减水剂和粉煤灰。

3.2.4高压喷射灌浆

高压喷射灌浆整个过程中,要确保水泥浆充分搅拌和控制好浆液比重、水灰比。严格按施工技术要求来操作,用施工技术参数来控制灌浆质量。

(1)试喷:钻孔经验收合格后,进行高喷灌浆,高喷灌浆时对钻孔记录中记载的特殊部位认真对待,预防出现质量事故。高喷台车就位后,首先进行机具试运转即试喷,机具试运转时的高压泵泵压保持在20±2MPa,空压机风压保持在0.7Mpa,泥浆泵泵压保持在1.0Mpa,同轴喷射。试喷检查喷嘴、喷管及所有设备运转正常后,下入φ89mm高喷管至设计深度,下入喷射管时,用胶带保护喷嘴部分防止堵塞。

(2)喷浆:喷头下至设计深度时,按规定参数送浆、气进行静喷,待浆液返出孔口、情况正常后开始提升喷管,提升速度控制在10cm/min,浆液用量控制在70~100L/min。喷射过程中定时检测原浆、返浆比重及水泥浆用量,控制风压、水压。当返浆密度与设计浆液比重误差超过10%时,立即停止喷浆,重新调整浆液水灰比,直至回浆密度正常时,恢复正常喷浆作业。高喷灌浆应全孔自下向上连续作业,作业过程中若有中断,重喷时搭接长度不小于50cm,并如实记录中断时间、中断原因、恢复时间及灌浆效果。当停机超过3h时,对泵体和输浆管路清洗。施工中控制压力和提升速度,保证孔内浆液回流畅通,避免造成地层劈裂或地面抬动。

3.2.5拔套管

高压喷射灌浆结束后,拔出套管。

3.2.6补灌

高喷灌浆结束后,由于水泥浆固结收缩,出现孔口下沉,利用回浆或水泥浆及时补灌,直到孔口浆面不下沉为止。

4工程中特殊情况的处理

在高喷灌浆过程中,常出现不返浆、漏浆、串浆等非正常情况,一般采用以下处理措施:

(1)对局部不返浆的处理。①停止提升,浆液正常送入,旋喷正常进行;②若3~5s仍不返浆,关闭气及高压水,提升三重管,浆液继续送入孔内,并往孔内灌砂。

(2)大量漏浆和冒浆处理。①降低浆液压力、流量,进行原地灌浆,填满空隙后再继续正常旋喷;②加大钻进泥浆浓度,在泥浆中掺加砂子,或向孔内浆液中掺加速凝剂、粘土或其它堵漏材料,使其恢复孔口正常返浆;③降低喷射管提升速度或停止提升,待孔口正常返浆且返浆比重达到设计值后恢复提升,出现浆液不足时,旋喷管下入原位进行复喷。

(3)若发生两孔串浆,应立即封堵被串孔,待串浆孔高喷灌浆结束后,尽快进行被串孔的扫孔、灌浆。串浆量较大,应降低风压并加大进浆浆液密度或注浆量。

关键词:

浆液相关信息