單管高壓旋噴樁防滲墻在高唐水電站圍堰施工中的應用

謝修檢 舒光躍 劉貴書

（湖南水利水電職業技術學院 長沙市 410131）

前 言

高壓噴射注漿技術已廣泛應用于工業與民用建筑、地鐵、市政、水利、礦山建設中，高壓噴射注漿法分懸噴、定噴、擺噴三種，根據工程粗要和地質條件可采用單管法、雙管法和三管法，高唐水電站一期上游橫向圍堰基礎防滲處理采用單管高壓旋噴注漿技術。

1 工程概況

將樂縣高唐水電站是金溪流域干流規劃的第七級水電站，壩址位于將樂縣高唐鎮上游2.5 km處，是一座以發電為主，兼有防洪、灌溉等綜合利用的中型水利水電工程。

壩址出露侏羅系中統漳組中段及第四系地層。第四系地層主要有沖洪積砂卵石、含砂粘土、含卵碎石砂質粘土及坡殘積含碎石粘土。砂卵石分布于河床、漫灘及Ⅰ級階地下部。Ⅰ級階地以含砂粘土堆積為主，厚（2.5～20）m；Ⅱ級階地以含卵碎石砂質粘土堆積為主，厚（1.5～8）m，主要分布于右岸山坡上。坡殘積堆積層分布于壩址兩岸山坡，呈土黃色、紫紅色，含有細砂及碎石，一般厚（0.5～4）m。

高唐水電站工程采用混凝土縱向圍堰和上下游土石圍堰擋水，河床導流。上游圍堰長度127 m，上游土石圍堰均設粘土心墻，圍堰基礎為第四系沖積砂卵石層、含粘土，厚度一般（2.5～20）m，砂礫卵石最大粒徑（10～20）cm，心墻以下部分采用高壓旋噴灌漿防滲處理。

2 高壓旋噴樁防滲墻的布置

根據高唐水電站的地質情況及施工對圍堰防滲處理的要求，高唐水電站一期上游圍堰原地面以下采用高壓旋噴樁防滲墻進行防滲處理，具體布置形式如圖1、圖2所示。

圖1 一期施工導流布置圖

圖2 一期上游土石圍堰斷面

3 高壓旋噴樁防滲墻的施工

3.1 主要施工機械設備

高唐水電站一期上游圍堰高壓旋噴樁防滲墻施工的主要設備如附表所示。

附表 主要施工機械設備

3.2 施工工藝

施工工藝流程如圖3所示。

圖3 施工工藝流程

3.3 施工控制參數

噴射切割寬度：（500～600）mm；泵壓：P≥20 MPa；提速：V提=（15～25）cmmin；防滲墻：18～20；孔斜：＜1%；孔距：500 mm；孔位偏差：50 mm；孔徑：130 mm；輸漿流量：（60～80）L/min；水灰比：1∶1～1∶0.8；轉速：（20～25）rpm；灰漿密度：（1.5～1.6）g/cm3；滲透系數：≦10-6cm/s。

3.4 施工過程

3.4.1 定孔、設備調校

將使用的鉆機安置在設計孔位上，使鉆桿頭對準孔位中心，為保證鉆孔達到設計要求的垂直度，鉆機就位后作水平校正，使鉆機軸線垂直對準孔中心位置，旋噴注漿管的允許傾斜度不得大于1%。

3.4.2 鉆 孔

在設計樁位的中心用鉆機鉆一旋噴管插入用的導孔，鉆孔的位置與設計位置偏差不得大于50 mm，孔深應達到基巖面以下50 cm，鉆孔的目的為將旋噴注漿管插入預定的地層中。本工程采用潛孔鉆跟管鉆進工藝，潛孔鉆是由潛孔沖擊器、鉆頭、偏心擴孔器及導向裝置組成。鉆進跟護壁管到孔底一次成孔，鉆孔完畢后在套管內下入Φ89 mm PVC硬塑花管。開孔孔徑Φ130 mm，嚴格控制鉆孔垂直度，成孔偏斜率控制在1%之內，如偏斜過大，應采取糾斜措施。

3.4.3 插 管

當鉆孔鉆至規定的深度后，將旋噴注漿管插入到地層預定的位置。在插管過程中，為防止泥沙堵塞噴嘴，可邊射水、邊插管，水壓力一般不超過1 MPa。

3.4.4 材料配置、制降、泵送

注漿材料采用P.042.5R的普通硅酸鹽水泥與水攪拌為基本漿液，水泥漿液的水灰比1∶1～1∶0.8，水泥漿液符合設計要求后通過高壓泥漿泵的壓力進行注漿。旋噴用的水泥漿液在進入高壓泥漿泵施噴前，進行嚴格過濾，防止水泥結塊和雜物堵噴嘴和管路。

3.4.5 噴射注漿

噴射時要做好壓力、流量和冒漿量的量測工作，并按要求逐項記錄。當噴射注漿管插入砂礫層中，噴管插入預定深度，噴射注漿參數達到規定值后，即可進行噴射注漿，水泥漿液通過高壓泥漿泵形成高壓水泥漿，以≥20 MPa的壓力，通過噴射管由噴嘴由下而上向砂礫層中噴射。鉆桿一邊旋轉一邊向上提升，噴射的水泥漿一邊切削四周的砂礫料，一邊與砂礫料攪拌混合，形成圓柱狀的水泥漿與砂礫料的混合加固體即旋噴樁。嚴格控制提升速度，注漿過程中應達到如下要求：高壓注漿設備的額定壓力和注漿量必須符合技術要求，并確保管路系統的暢通和密封。深層旋噴時，應先噴漿后旋轉和提升，以防止注漿管扭斷。高壓噴射完畢后應迅速拔出噴射管，防止漿液凝固收縮后產生的空穴，在原孔位采用冒漿回灌。

3.4.6 沖 洗

高壓噴射完畢后，把噴射管等機具沖洗干凈，管、機內不得殘存水泥漿。通常把漿液換成水，在地面上噴射，以使泥漿泵、噴射管的漿液全部排出。

3.4.7 移動機具

上述過程施工完畢后，把鉆機等機具設備移到新孔位上。

4 施工過程中特殊情況的處理

在高唐水電站上游圍堰高壓旋噴防滲墻施工中出現過如下問題，后采取以下措施進行彌補，較好地完成了施工任務。

（1）漿路被堵：在旋噴注漿過程中，送漿管路被堵，停止提升，立即用高壓水進行沖洗至暢通；然后將噴桿下降原深30 cm以下繼續旋轉。

（2）孔口不返漿：采用降低提升速度或靜噴工藝，增大漿液濃度，加入速凝劑等措施進行旋噴。

（3）高噴中斷后的處理：由于意外的原因造成高噴中斷并報廢，用鉆機在原孔位重新鉆孔，一直鉆到出現水泥漿或水泥結石處再繼續進行高噴。

（4）大量漏漿的鉆孔，在孔內加入適量的砂礫并直到返漿為止，或采用水玻璃—水泥漿液（水玻璃參量為水泥重量的3%～6%）快速凝堵住漿液漏失通道。

（5）遇到噴管被抱住、卡住事故，記錄事故位置，處理后重新將噴管下到事故位置以下30 cm，繼續旋噴施工。

（6）遇到架空嚴重不返漿情況，采取先堵后噴的方式進行處理，保證施工質量。

5 質量控制與質量檢查

5.1 質量控制

旋噴樁防滲的質量控制的重點在于施工過程中進行控制，即對操作者和操作工藝在操作過程中的控制。工程質量控制實行施工單位自檢和監理單位抽檢的雙控制，對重要工序：噴桿下設深度，鉆孔深度，注漿壓力、提速、轉速等全部實行技術、質量及監理人員旁站進行全程質量監督，并做好詳細的記錄。為確保工程質量，在施工中還做好以下幾個方面的工作：

（1）建立質量管理組織機構。

項目部成立以項目經理、技術負責人、質檢工程師、專職質檢員為一體的質量管理控制體系，其它各科室共同參與的全過程、全方位、全員的質量管理，在施工中及時總結，并不斷提高施工質量，同時會同業主、監理、設計單位定期檢查與抽查，形成上下齊抓共管的良好局面。

（2）建立各項質量管理制度。

為確保工程質量，嚴格執行崗位責任制，技術檔案管理制度等各項管理制度，使質量管理工作制度化、系統化、程序化。

（3）加強職工的質量教育。

教育職工牢固樹立“百年大計，質量為本“的信念，樹立”質量就是企業生命“的思想，形成人員重視質量，提出全員創優意識。

（4）進行施工作業過程的技術交底，從技術層面上保證施工的質量。

5.2 質量檢測

高唐水電站上游圍堰高壓旋噴防滲墻的質量檢查采用鉆孔檢查。在已旋噴好的防滲墻中鉆取巖芯來判斷其固結整體性，并將所取巖芯做成標準試件進行抗滲實驗，共取三組試塊，根據檢測結果，滲透系數小于1×10-6cm/s，滿足設計要求，取芯時應在高壓噴射注漿結束28天后進行，保證樁體有一定強度和完整性。

6 結語

高唐水電站上游圍堰高壓旋噴防滲墻進行一段時期的施工，施工質量達到設計的要求，圍堰旋噴防滲墻的防滲效果很好，經受住了2006年6月7日的特大洪水考驗，滿足主體工程、施工的需要，未出現旋噴防滲墻漏水的現象。