砂砾石地层高压旋喷灌浆防渗施工工法

《砂砾石地层高压旋喷灌浆防渗施工工法》由会员分享，可在线阅读，更多相关《砂砾石地层高压旋喷灌浆防渗施工工法（10页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、砂砾石地层高压旋喷灌浆防渗施工工法 砂砾石地层中高压旋喷灌浆防渗施工工法 李晓光 一、前言 高压喷射注浆法（High Pressure Jet Grouting）在1968年创始于日本。70年代初国内铁路、煤炭、水电等系统相继引进并开始研究这项技术。80年代以来，其她国家也开始大规模采用这项技术。国内水利系统于1980年一方面将此技术应用于山东白浪河土坝工程。根据喷嘴的喷射范畴，高压喷射注浆分为旋喷、摆喷和定喷。 近年来，高压喷射注浆技术作为一种日趋成熟的地基基本解决措施，已被广泛的应用于砂、土质地层的河道、堤坝、工业民用建筑基本防渗和地基加固中。但在砂砾石地层的应用因其成孔困难、成墙效果不抱

2、负等因素，并未被广泛采用。由水电十一局承建的九甸峡水电站厂房工程砂砾石围堰截渗应用了高压旋喷灌浆，获得了成功，现对之进行总结，形成本施工工法。 二、工法特点 砂砾石层重要由细砂及砂卵石等粗颗粒构成，其透水性较强，透水率较大，对于该类型地层防渗，一般采用帷幕灌浆解决，但帷幕灌浆施工速度慢，投资大，防渗效果并不十分明显。采用高压旋喷灌浆进行防渗解决可达到帷幕灌浆解决所达不到的效果。但高压喷射灌浆存在其不可回避的弊端，一是砂砾石地层成孔过程中的塌孔问题，二是地层中的孤石能否有效被水泥浆包裹问题。 本工法从九甸峡水电站厂房基本防渗中总结出来。为理解决高压旋喷防渗墙解决方案在砂砾石层中的可施工性，在常规

3、施工措施的基本上采用了有效改善措施。针对砂砾石地层成孔难、易塌孔、钻进速度慢等技术难题，采用了大扭矩风动回转式液压钻机跟管钻进，PVC套管护壁成孔措施。这种钻孔措施与老式泥浆、水泥浆护壁钻孔措施相比，具有成孔快、不塌孔、工艺简朴等长处。针对注浆过程中的孤石能否有效被水泥浆包裹及水泥浆与砂砾石充足搅拌问题，在注浆施工措施上选用高压水孔内切割，风动搅拌，水泥固结的三管法。在参数选择上尽量选择大水压，加大高压水对地层冲击、切割力度；在遇有孤石时，采用在孤石上、下50cm加大喷嘴旋转速度、慢速提高的措施，充足将孤石用水泥浆包住，从而使固结后的柱体达到持续完整的目的。工程所获得的成功经验值得类似工程借鉴

4、和使用。 三、合用范畴 高压喷射注浆法防渗和加固技术重要合用于砂类土、黏性土、黄土、和淤泥等软弱 土层，本工法重要简介其在砂砾石中的应用。 四、工艺原理 高压喷射注浆是运用钻机成孔后，由高压喷射注浆台车（简称高喷台车）把前端带有喷嘴的注浆管置入砂砾石层预定深度后，以3040Mpa压力把浆液或水从喷嘴中喷射出来，形成喷射流切割破坏砂砾石层，使原砂砾石层被破坏并与高压喷射进来的水泥浆按一定的比例和质量大小，有规律地重新排列组合，浆液凝固后，便在砂砾石层中形成一种柱状固结体，无数个柱状固结体的连接便形成一道屏蔽幕墙。 因从喷嘴中喷射出来的浆液或水能量很大，可以置换部分碎石土颗粒，使浆液进入碎石土中，

5、从而起到加固地基和防渗的作用。 五、施工工艺及特殊状况解决 5.1高压旋喷施工参数拟定 高压旋喷渗墙施工前期，一方面进行实验孔施工，实验孔施工重要拟定孔深、孔距、水气浆压力、浆液密度、注浆率、旋转及提高速度，实验孔施工结束后，进行钻孔取芯、注水实验和开挖检查。计算出透水率并通过实验得出芯体的抗压强度，从开挖检查看，旋喷墙厚度及成墙持续性。 在九甸峡水电站厂房下游沿河围堰高压旋喷渗墙施工前，在防渗墙体一端选用了两个孔位进行了高压旋喷实验。根据试喷实验资料，得出的砂砾石层旋喷防渗墙施工参数为： 孔 距：1.0m 水 压：40Mpa 气 压：0.6Mpa 浆 压：0.40.7Mpa 注 浆 率：70

6、L/min 提高速度：68cm/min 旋转速度：810r/min 3浆液密度：1.65g/cm 浆液灰水比: 0.8:1 实验段成墙14d后，采用地质钻机分别在旋喷桩中心和连接部位进行了钻孔取芯和压水实验。取芯实验表白，桩体及连接部位水泥浆与砂砾石胶结效果较好，获得芯样最大长度1.1m，芯体28d平均抗压强度4.6Mpa。桩体中心和连接部位压水实验计算所得透水率分别为6.3Lu和4.4Lu。 5.2高压旋喷防渗墙施工工法 高压旋喷防渗墙钻孔注浆分两序施工，先施工序孔，后施工序孔，相邻孔施工间隔时间不少于24小时。注浆采用同轴三管法高压旋喷灌浆。同轴三管法即以浆、气、水三种介质同步作用于地层，

7、使浆液与地层颗粒成分混合、搅拌、置换、充填渗入形成 固结体。 施工程序为：场地平整压实造孔（跟管钻进）下PVC管护壁跟管拔出高喷台车就位试喷下喷具喷灌封孔高喷台车移位。 (1)造孔：针对砂砾石地层成孔难、易塌孔、钻进速度慢等技术难题，采用了大扭矩液压工程钻机跟管钻进。一是采用YGJ-80风动液压钻机配偏心式冲击器冲击跟管钻进；二是采用QLCN-120履带式多功能岩土钻机跟管钻进。钻孔直径均为140mm，造孔效率可达6.0m/h。钻机就位后，用水平尺校正机身，使钻杆轴线垂直对准钻孔中心位置，孔位偏差不不小于5cm。钻孔达到设计深度后，将钻杆提出，在跟管内下设不不小于跟管口径的PVC套管取代跟管。

8、PVC护壁套管下至孔底后，再用液压拔管器分节拔出钢质护壁跟管。PVC护壁套管滞留在孔中，待喷射灌浆时通过高压水切割破碎，通过水泥浆与砂砾石固结在一起。 钻机造孔示意图 套管 钢楔 液压千斤顶跟管接头 液压油泵 成孔护壁管安装示意图拔管机拔管示意图 (2)护壁：造孔结束，将钻杆提出，下设底端透水无纺布包扎120PVC护壁管，进行成孔护壁，护壁套管接头用塑料密封带连接。护壁套管下至孔底后，采用YGB液压拔管机将套管分节拔出。 (3)喷具组装及检查：喷具由水、气、浆三管并列构成,采用专用螺栓连接,自下而上 由喷头、喷管、旋喷三叉管构成,连接处用尼龙垫密封。喷具组装后试运营水、气、 浆管的畅通和承压状

9、况,当水压达到设计压力的1.5倍时,管路无泄漏后再试喷15min后结束检查。 (4)试喷检查结束后,使喷嘴喷射方向与高喷轴线一致,并设立好旋喷转速下入喷具至设计孔深。为避免在下喷具过程中因意外而堵塞喷嘴,可送入低压水、气、浆并开始喷浆。在初始喷浆时只喷转不提,静喷35min,待孔口返浆浓度接近1.3g/cm3时,按参数规定的提高速度和旋转速度自下而上喷射灌浆到设计高程。喷射浆液为灰水比0.81的纯水泥浆。 高压水泵 浆桶 三喷管 气量计 空压机 三管法施工示意图水泥浆泵水箱搅拌机水泥仓 5.3特殊状况解决 (1)漏浆解决 在砂砾石围堰高喷灌浆防渗墙的施工中，也许会有部分孔发生漏浆现象，阐明围堰

10、基本存在一定的集中渗流区，对工程施工安全十分不利。因此在发生漏浆时，视严重限度应采用停止提高或放慢提高速度的措施，尽量使漏浆地层充足灌满水泥浆，从而达到充足固结的目的。 (2)孤石解决 针对注浆过程中的孤石能否有效被水泥浆包裹及水泥浆与砂砾石充足搅拌问题，在注浆施工措施上选用高压水孔内切割，风动搅拌，水泥固结的三管法。在参数选择大水压，加大高压水对地层冲击、切割力度；在遇有孤石时，采用在孤石上、下50cm加大喷嘴旋转速度、慢速提高的措施，充足将孤石用水泥浆包住，从而使固结后的柱体达到持续完整的目的。 (3)事故停喷 在高喷过程中发生停电、停喷事故，均采用重新扫孔、复喷的措施，扫孔底至停喷段如下

11、1.2m，解决因停喷导致的柱体持续性问题。 六、机具设备 七、劳动组织 施工现场根据实际状况配备专业技术人员2人，专业技师1人，纯熟工12名，普工25名。 八、质量规定 在施工过程中，应着重对钻孔和灌浆两道工序进行控制以及对防渗墙质量进行检查，重要有如下几方面： 1、钻孔 要常常检查钻孔孔位有无偏差，虽然予以纠正。孔斜一般要钻孔孔斜不不小于0.51.5的孔深。 检测喷浆管的旋转和提高速度。以设计规定为准或一般将旋转速度控制在520r/min，提高速度为520cm/min。 当因拆卸钻杆或其他因素暂停喷射时，再喷射时应使新旧固结体搭接10cm以上，以避免断桩。 2、灌浆 要检查灌浆浆液的比重和流

12、动度指标以及灌浆压力和流量等指标，并及时调节，使其满足规定。运用灌浆自动记录仪记录灌浆过程，随时核算灌入浆液总量与否满足规定。要及时观测和检测冒浆。在高喷施工过程中，往往有一定数量的土粒随着一部分浆液冒出地面。通过对冒浆现象的观测，及时理解地层的变化状况、喷射灌浆效果以及各项施工参数与否合理，以便适时作出合适调节。 3、防渗墙质量检查 对高喷防渗墙固结体的质量检查可采用开挖检查、钻取岩芯、压（注）水实验等多种措施来进行。检查重要内容为：固结体的整体性和均匀性；固结体的几何特性，涉及有效直径、深度和偏斜度；固结体的水力学特性，涉及渗入系数和水力坡降等。 质量检查一般在高喷工作结束后4周进行。根据

13、检查成果采用合适措施以保证达到预期规定。对防渗墙应进行渗入实验，一般做法为：在高喷固结体合适部位钻 孔（取芯），然后在孔内进行压水或注水实验，以判断其抗渗入能力。 九、安全措施 1、施工前对风、水、浆、电及施工顺序进行具体规划，保证作业面规范整洁。 2、加强施工人员安全教育，建立多种设备操作规程。 3、设立醒目的安全标志，人员上下机架要系安全带。 4、电动机械设备应设立安全防护设施和安全保护措施。 5、施工前必须检查防水电缆与否完好，避免电伤人。 6、施工时，作好废浆排放工作；工程结束时，要作到工完料净场地清。 十、技术经济分析 九甸峡水电站厂房工程围堰高压旋喷防渗墙总长120m，深30m左右

14、，总成墙面积3500m2，共注入水泥浆量1.99106 L，耗用水泥1462t，平均耗浆量570L/m。高压旋喷防渗墙施工历时72天，经推算，高压旋喷防渗方案可比帷幕灌浆防渗提前工期3050天。基坑开挖完毕后，总排水不超过960m3/天，且有半数以上渗水量为引水洞洞内渗水和上游岸坡渗水，而基坑沿河侧经防渗解决后渗水量不大。基坑沿河侧开挖边坡高度达28m，有22m位于河床高程如下，通过高压旋喷防渗解决后，不仅大减小了基坑渗水量，同步也为开挖边坡的稳定提供了有力保证。 十一、工程实例 九甸峡发电厂房围堰高压旋喷防渗墙施工过程中，针对砂砾石地层选择合理的造孔护壁方式，加快了施工进度，缩短了工期。高压旋喷注浆施工拟定合理的孔距和高喷参数为保证施工质量、减少工程投资提供了有效保证。