鉆噴一體化高壓噴射灌漿技術(shù)在水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程中的應(yīng)用

王玉竹

【摘要】根據(jù)近年來在全國(guó)各地病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程中應(yīng)用大口徑的鉆噴一體化高壓噴射灌漿施工方法，鉆噴一體化施工工法在水庫(kù)地基防滲加固工程中應(yīng)用。計(jì)劃和實(shí)踐技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，成功地處理了湖北吉河水庫(kù)的除險(xiǎn)加固工程，通過實(shí)踐可以得出鉆噴一體化高壓噴射灌漿技術(shù)在處理土壩壩基滲透漏問題上有顯著的效果，對(duì)在相似病險(xiǎn)水庫(kù)中推廣應(yīng)用高噴灌漿技術(shù)有一定的參考價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】鉆噴一體化 防滲加固

前言

當(dāng)前鉆噴一體化高壓噴射灌漿技術(shù)已經(jīng)成熟并被應(yīng)用到了建筑施工技術(shù)中，尤其是在水利工程建設(shè)中更是廣泛應(yīng)用。本文主要結(jié)合鉆噴一體化高壓噴射灌漿技術(shù)在湖北吉河水庫(kù)中的具體實(shí)踐應(yīng)用，對(duì)該技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

一.工程概況

吉河水庫(kù)地處棗陽(yáng)市鹿頭鎮(zhèn)張莊村，距城區(qū)19.5千米。水庫(kù)總庫(kù)容6028萬平方米，其中調(diào)洪庫(kù)容3301萬平方米，興利庫(kù)容2726萬平方米，死庫(kù)容1萬平方米，是一座以灌溉為主，兼有防洪、供水等綜合效益的中型水利工程，運(yùn)行多年來，為棗陽(yáng)市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展作出了巨大貢獻(xiàn)。大壩為均質(zhì)土壩，本次實(shí)測(cè)最大壩高24.5米，壩頂高程146.9米，壩長(zhǎng)4630米，壩頂寬5米。上游壩坡為混凝土護(hù)坡，坡比自上而下依次為1：2.5、1：2.75，下游壩坡為草皮護(hù)坡，坡比為1：2.5、1：2.75；老河床部分設(shè)有反濾壩。壩腳有一條長(zhǎng)3000米的壓滲臺(tái)，西段寬30米，東段寬10米。該流域氣候?yàn)楦睙釒Т箨懶约撅L(fēng)氣候，降雨量時(shí)空分布不均，雨強(qiáng)大，因而洪、旱災(zāi)比較頻繁，因此急需對(duì)該水庫(kù)進(jìn)行出險(xiǎn)加固措施。

本工程采用了鉆噴一體化施工工法進(jìn)行施工，工程嚴(yán)格按照《水利水電工程高壓噴射灌漿技術(shù)規(guī)范》進(jìn)行施工。鉆到設(shè)計(jì)深度經(jīng)驗(yàn)收合格后即進(jìn)行高噴施工，當(dāng)噴到設(shè)計(jì)高程后，為解決旋噴凝結(jié)體頂部因漿液析水而出現(xiàn)凹陷現(xiàn)象，每當(dāng)噴射結(jié)束后，隨即在噴射孔內(nèi)進(jìn)行靜壓充填灌漿，直至孔口液面不再下沉為止。

二、鉆噴一體化施工工法的優(yōu)勢(shì)

鉆噴一體化施工工法，其最重要的改進(jìn)面是鉆孔工序，該工法中技術(shù)鉆桿即鉆射管。鉆到設(shè)計(jì)深度后及即進(jìn)行高噴施工，實(shí)現(xiàn)鉆、噴（灌）一體化。改進(jìn)后的大口徑鉆噴一體化施工工法具有如下優(yōu)勢(shì)：

（1）鉆噴一體，鉆桿提升靈活、機(jī)具穩(wěn)定性好。

（2）由于設(shè)備性能上的提高，可提高鉆孔垂直度，解決成孔難的問題，提高功效。

（3）采用噴頭與特制鉆頭連成一體的特殊鉆頭不僅可簡(jiǎn)化高噴灌漿先鉆孔再灌漿的工序，還能有效地解決厚砂層、后雜填土層、淤泥層、礫石層和卵石層等各種復(fù)雜地層造成埋管不成孔以及護(hù)壁困難的問題。

（4）不需要鉆機(jī)造孔，設(shè)備機(jī)動(dòng)靈活，因此，施工人員可減少1/3。

（5）可以不分序連續(xù)施工

三.高壓噴射灌漿工程施工過程

根據(jù)實(shí)地情況考察，吉河水庫(kù)的主要施工部位為樁號(hào)0+150.5～0+462.8段，采用高壓旋噴方式形成的防滲墻長(zhǎng)312.3米，孔距0.8米，下部入基巖1米，上部入粘土層3米，滲透系數(shù)小于10-6cm/s。

施工過程主要包括

首先測(cè)量定孔。高壓噴射灌漿在施工前，做好圖紙審查復(fù)測(cè)。根據(jù)圖紙進(jìn)行防滲軸線放樣做到準(zhǔn)確孔位。

第二步是鉆噴一體化機(jī)就位。根據(jù)設(shè)計(jì)的平面坐標(biāo)位置，要求將鉆頭對(duì)準(zhǔn)孔位中心，同時(shí)鉆機(jī)平面應(yīng)放置平穩(wěn)、水平。在鉆孔定位前要對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行整理清掃，保證地面平坦整潔，保證鉆孔時(shí)的精確度。在鉆孔過程中要對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄。

第三步是鉆孔及下噴射管。采用鉆噴一體化機(jī)進(jìn)行作業(yè)，鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，驗(yàn)孔合格后開始噴漿，要自下而上進(jìn)行噴射作業(yè)，當(dāng)噴頭下至設(shè)計(jì)深度，應(yīng)先按規(guī)定參數(shù)進(jìn)行原位噴射，待漿液返出孔口、情況正常后方可開始提升噴射。在噴射時(shí)要嚴(yán)格按照各項(xiàng)工藝參數(shù)的要求加以控制，施工中應(yīng)準(zhǔn)確記錄高噴灌漿的各項(xiàng)參數(shù)、漿液材料用量、異常現(xiàn)象及處理情況等。

第四步成孔。噴射管被提升到設(shè)計(jì)要求位置時(shí)，此孔噴射灌漿即告完成，應(yīng)利用回漿或水泥漿及時(shí)回灌，直至孔口漿面不下降為止。

第五步?jīng)_洗。當(dāng)噴到設(shè)計(jì)高程后，噴射完畢，及時(shí)將各管路清洗干凈，不得留有殘?jiān)苑蓝氯绕涫枪{系統(tǒng)更為重要。通常是把漿液換成清水進(jìn)行連續(xù)連續(xù)沖洗，直到管路出水澄清為止。

最后一步即移開鉆機(jī)，將鉆機(jī)移到下一孔位。

四、高壓噴射灌漿的質(zhì)量把控技術(shù)

鉆噴一體化高壓噴射灌漿在正式施工前，必須要做好圖紙規(guī)劃。噴射灌漿防滲墻需要結(jié)合圖紙，根據(jù)圖紙進(jìn)行放樣準(zhǔn)確定位，噴射灌漿宜全孔自下而上連續(xù)作業(yè)。在進(jìn)行噴射作業(yè)過程中，噴射灌漿因故中斷后恢復(fù)施工時(shí)，應(yīng)對(duì)中斷孔段進(jìn)行復(fù)噴，搭接長(zhǎng)度不得小于0.5米。

在進(jìn)行噴射作業(yè)時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)噴嘴包裝破裂、噴嘴被灌漿堵住時(shí)，應(yīng)當(dāng)立刻借助噴射工具清理掉多余的灌漿，并進(jìn)行再次噴射，同時(shí)還要保障風(fēng)、漿同時(shí)輸送，缺一不可。在進(jìn)漿正常情況下，若回漿密度變小、回漿量增大、應(yīng)降低氣壓并加大進(jìn)漿漿液密度或進(jìn)漿量。若高噴灌漿過程中發(fā)生串漿時(shí)，應(yīng)填堵串漿孔，待灌漿孔高噴灌漿結(jié)束，盡快對(duì)串漿孔進(jìn)行高噴灌漿，或繼續(xù)鉆進(jìn)。

五.施工后數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)分析

鉆噴一體化高壓噴射灌漿工程以及最后的質(zhì)量檢測(cè)完成之后，監(jiān)查人員對(duì)水庫(kù)的除險(xiǎn)加固和滲漏現(xiàn)象進(jìn)行了數(shù)據(jù)分析和圍井注水試驗(yàn)，并將試驗(yàn)結(jié)果樣本送至水利科學(xué)研究所進(jìn)行研究檢測(cè)。研究結(jié)果表明，在運(yùn)用鉆噴一體化高壓噴射灌漿技術(shù)對(duì)吉河水庫(kù)進(jìn)行除險(xiǎn)加固后，水庫(kù)的各項(xiàng)指標(biāo)均符合工程安全需要。當(dāng)逐漸完成工程項(xiàng)目主體除險(xiǎn)加固措施基本完工后，監(jiān)查人員在工程的灌漿軸線位置按照規(guī)范的操作順序進(jìn)行壓水試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)滲透系數(shù)均小于10-6cm/s，與工程安全設(shè)計(jì)的要求相符合，吉河水庫(kù)的旱澇災(zāi)得到了極大地緩解。

結(jié)語(yǔ)

在吉河水庫(kù)借助于鉆噴一體化高壓噴射灌漿技術(shù)后，該大壩的滲漏現(xiàn)象得到了解決，采用鉆噴一體化高壓噴射灌漿的方式進(jìn)行施工，可操作性強(qiáng)，提高了施工效率，值得在類似工程中推廣。創(chuàng)新研究的鉆噴一體化施工工法比傳統(tǒng)高噴灌漿工藝具有高效、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定、能在厚砂層、厚雜填土層、淤泥層、礫石層和卵石層等各種復(fù)雜地層有效使用等優(yōu)點(diǎn)。

針對(duì)本工程地下水豐富、地層砂卵石率高的特點(diǎn)，采用二管法工藝取消高壓水作用這一過程，而直接采用高壓漿切割，充填，可以達(dá)到減輕漿液稀釋的目的，對(duì)于處理地下水豐富，地層架空現(xiàn)象較嚴(yán)重的地層具有明顯優(yōu)勢(shì)，而且具有功效快，節(jié)約材料，廢漿量減少的優(yōu)點(diǎn)。以保鉆噴一體化證高壓噴射灌漿技術(shù)在水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程中真正發(fā)揮作用，得到推廣。

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