高壓旋噴施工技術在固滴水電站砂卵礫石層中的應用

摘要：本文詳細論述了高壓旋噴施工技術在深覆蓋層砂卵石河床中的運用，成功解決在砂卵礫石層建壩，為類似工程的施工提供參考和借鑒。

關鍵詞：高壓旋噴;施工技術

引言：

近年來，隨著防滲技術的不斷進步及工程設計中的實際需要，高壓旋噴技術為越來越多的工程所采用，但對于地質復雜的深覆蓋層砂卵石河床使用單純的高壓旋噴技術不能完全滿足壩基防滲的要求。筆者就固滴水站圍堰及大壩基礎處理的成功經驗，對深覆蓋層砂卵石河床采用高壓旋噴施工技術進行了初步研究和探討。

1.工程概況

固滴水電站系水洛河干流（額斯～捷可）水電規劃“一庫十一級”的第六個梯級，上游接鉆根水電站，下游接新藏水電站，閘址位于四川省涼山彝族自治州木里藏族自治縣境內麥日俄西村下游4km的河段，廠址位于白水河口上游約0.7km處。壩址處控制流域面積7249km2，多年平均流量為107m3/s。電站采用引水式開發，樞紐工程由混凝土閘壩、右岸引水隧洞及地下發電廠房組成。正常蓄水位2311m，最大壩高17.5m。水洛河固滴電站大壩壩址位于勒米溝上游約4km處，河流總體流向S42°～47°E，壩址區一 般枯期河水位2301.5m，水面寬23m～35m。兩岸 山體雄厚，左岸地形整齊，右岸上、下游均有沖溝 切割，兩岸分水嶺高程4000m ～4500m，河谷切深2000m～2500m，屬構造侵蝕高山地貌，河谷橫斷面呈“V”型。

河床內有近期人工堆積的棄渣，河床覆蓋層的層位大致可分為三層，①層為近期壩肩人工開挖碴土，由塊石夾卵礫石、碎石粘土組成，結構松散，主要分布于河床表面，勘察期間厚度1.8～3.6m，受開挖及清運影響，厚度變化較大。②層為上部層崩沖積層，由漂、塊石及卵礫石、碎石組成，局部為卵礫石及孤石，結構較松散、局部具架空現象，厚度4～8.3m，壩基河床均有分布。③層下部崩沖積層，由卵礫石、卵礫石夾塊碎石及砂層透鏡體組成、局部夾塊碎石透鏡體，一般稍密至中密，部分密實，厚度7～12.5m。該地層中夾有多個砂層透鏡體。建基面置于③層，透水性中等，有兩層粉細砂層分布，存在滲透破壞可能，需進行壩基防滲處理。

由于河床砂卵石覆蓋層較厚，為保證基坑有良好的施工條件，大壩基礎防滲采用雙排高噴灌漿和單排靜壓灌漿聯合防滲施工方案，鉆孔深度進入基巖下1.0m。

2.高壓旋噴灌漿施工技術

根據設計圖紙，大壩基礎高壓旋噴區域為閘前鋪蓋及沖砂泄洪閘閘室段（壩橫0+026. 50m ～ 0+060. 50m、壩縱 0-007. 50m ～ 0+030. 50m）的砂 卵石覆蓋層范圍，總分為7個區進行髙噴作業。高噴孔間排距為2.0mx2.0m，設計鉆孔深度 1. 5m ～ 10. 5m，鉆孔總數294個，設計鉆孔總長2185m，高噴總深度2185m。本次高壓旋噴灌漿 方法，采用“三重管高噴灌漿法”。

2.1施工方法與施工程序

高壓旋噴灌漿按分區、分排、分序、加密的原則進行施工，先施工下游排孔，再施工上游排孔。相鄰孔施工間隔時間不少于48小時。施工程序為場地平整測量放線修建漿液回收池鉆機就位跟管鉆進下PVC管置換套管高壓噴漿靜壓回灌封孔鉆機移位。高噴灌漿工程施工程序見圖2-1：

2.2高噴施工方法與噴射參數

2.2.1高噴方法

本工程采用“三管法旋噴”施工工藝，孔距為2m，擺角360°

2.2.2 高壓噴射參數

該基礎灌漿采用二序高噴灌漿，孔距為200cm，其它施工技術參數見下表2-1，采用的材料性能參數等要求表2-2：

2.2.3旋噴施工工藝、主要工序及技術措施

（1）噴具組裝及檢查 高噴灌漿施工采用“三管法”，通過專用螺栓連接，連接處用尼龍墊密封。噴具組裝完畢后進行試噴，水壓力超過40Mpa，5min無異常即可結束試噴，并保護好噴嘴。

（2）下噴具：將噴具下入到PVC管護壁的孔內，并確保噴具下入到終孔深度，噴具嘴用膠帶密封，以免下設時堵嘴。

（3）高噴灌漿必須在鉆孔驗收合格后進行。

（4）當噴具下入到終孔深度后，按先通漿、后通風、水的順序施工，先進行原位噴射，待孔口返漿正常后，邊旋轉邊提升。

（5）噴射作業采用自下而上連續施工。中途拆卸噴管時應進行復噴，復噴搭接長度不得小于0.2m，當噴射中途中斷時間超過30min以上，復噴搭接長度不得小于0.5m。在噴漿過程中，要時刻注意檢查風、水、漿的流量、旋轉、提升速度等各項參數是否符合要求。

（6）機具清洗：每噴射完一孔后，用清水沖洗機具及噴管噴頭，以免管路堵塞。

（7）孔口回灌：高噴結束后，孔內注漿至孔口，或將下一孔段的孔口返漿引入已完成高噴的孔內，進行回填，直至孔口漿液不再下降為止。

2.3高壓噴射灌漿施工技術要點

2.3.1管路、旋轉活接頭和噴嘴等必須擰緊，達到安全密封;水泥漿液、高壓水和壓縮空氣各管路系統均應不堵不漏不串。設備系統安裝后，必須經過運行試驗，試驗壓力要達到工作壓力的1.5～2.0倍。

2.3.2鉆機安放應保持水平，旋噴管的允許斜度不得大于1.5%。

2.3.3噴管進入預定深度后應先進行試噴，待達到預定壓力、流量后，再提升旋噴。中途發生故障，應立即停止提升和旋噴，以防止樁體中斷。同時進行檢查，排除故障。若發現漿液噴射不足，影響樁體質量時，要進行復噴，施工中應做好詳細記錄。復噴時，將噴桿下入中斷處以下50cm，如噴桿下不到位，采取掃孔再噴射的措施。

2.3.4旋噴水泥漿液必須嚴格過濾，防止水泥結塊和雜物堵塞噴嘴及管路。

2.3.5旋噴結束后要進行壓力注漿，以補填樁柱凝結收縮后產生頂部空穴。每次施工完畢后，必須立即用清水沖洗旋噴機具和管路，檢查磨損情況，如有損壞零部件應及時更換。

2.3.6高壓噴射作業過程中，應經常測試水泥漿液的進漿和回漿比重。當漿液比重與設計比重值超過10%時，立即停止噴灌，重新調整漿液水灰比，且經現場監理工程師批準后實施。

2.3.7噴射過程中，要按設計文件要求或監理工程師指示經常檢查、調整高壓泥漿泵或低壓混漿泵的壓力，漿液流量、空壓機風壓和風量，鉆機旋轉和提升速度以及實際的漿液耗用量。當冒漿量超過20%或完全不冒漿時，則在漿液中加入速凝劑，縮短固結時間，使漿液在一定地層范圍內凝固，同時增大注漿量，減慢提升速度或進行靜噴，直至正常為止。

2.3.8若冒漿過大，采取提高噴射壓力，加快提升速度，但應經現場監理工程師批準，同時對冒出地面的漿液進行過濾，沉淀去雜質，再回收利用。

2.4施工特殊情況及處理方法

（1）高噴因故中斷后應停止提升，記錄中斷深度，并盡快恢復。若短時間不能恢復的，應提出噴具，用水沖洗干凈。待故障處理后，將噴具下入原中斷位置以下0.5m繼續進行噴射灌漿。

（2）高噴過程中若相鄰孔串漿，應將串漿孔封堵后繼續進行，高噴結束后將串漿孔掃孔至原鉆孔深度。

（3）噴射中，接、卸、換管后的下管時，要比原停噴高度下落30～50cm，以使墻體能上下連接。

（4）在孤（漂）卵石架空地層和地下動水中施噴時采用以下措施進行處理：

1）.噴具停止提升，靜壓注漿，直到孔口返漿符合要求為止。

2）.降低噴射水壓和風壓，增大供漿量，加濃漿液，孔口摻砂、水玻璃等措施。

3）.可在以上處理方法的同時，孔口添加一趟漿液進行填充處理。

4）.為了防止噴具被埋住，可采用間隔提升的辦法（復噴），待返漿后將風、水、漿等參數調整至規定值正常提示。

（5）在厚度50cm以上大塊石（漂、孤石）的孔段進行高噴灌漿時，為了確保漿液對大塊石的裹袱效果，要求降低提升速度、風壓和水壓，并加大供漿量。

（6）高噴過程中，若出現孔口不冒氣、不返漿。可采取如下處理方法：靜噴，降低水壓至15MPa以下，加大水泥漿供漿量至70L/min以上，加濃漿液水灰比至0.5：1。同時，孔口采用高壓清水輔助摻加中粗砂，加砂應注意速度，避免造成噴嘴堵塞，適當時候可上下活動噴桿，如此持續15～20分鐘無效果時，則采用在高壓水泵儲水桶里添加水玻璃方式繼續處理，水玻璃與水混合比例可以從8：1～2：1（體積比），摻入量應遵循由少到多逐漸增加，原則上不贊成從孔口直接傾倒水玻璃的方式處理大漏失孔（段）。直到孔口正常返漿方可恢復正常噴射壓力和按照規定速度提升。

（7）孔口間斷返漿，返漿量達不到規定值

此種情況可判斷為孔內存在中、小漏失通道，停止提升，靜噴，加濃漿液，孔口可根據漏失情況適當加砂（采用水力沖射），當采用此方法處理15min以上無效果時，可慢速（4～5 cm/min）提升50cm后靜噴1～3min或下鉆至原來深度復噴。

（8）孔口返漿濃度不夠，比重達不到規范要求

孔口返稀漿、返水，這種現象分兩種情況分別處理：

（a）短暫停止供風，如果漿液快速下沉，可初步判斷為漏失，則按照3.3.5.1方法進行處理。

（b）如果停風后漿液不下沉，可在高壓水泵儲水桶內適當摻入水玻璃（與水混合體積比10：1～8：1）稀釋后通過高壓水壓入地層，孔口視情況可適當摻砂，這種情況可慢速（4～5cm/min）提升，直到返漿比重和返漿量達到正常標準后再按照規定的速度提升。

3.成果分析

大壩閘基漿材耗用量如下表3.1-1所示

由表3.1-1分析可得如下結果：Ⅱ序高壓旋噴灌漿孔單位注入量小于Ⅰ序高壓旋噴灌漿注入量，因施工順序為先Ⅰ序后Ⅱ序，Ⅰ序施工時，部分水泥流失（接觸層吸漿、斷層吸漿及裂隙吸漿等）。在吸漿部位飽和時，Ⅱ序的單位注漿量小于Ⅰ序單位注漿量，由此看出，本次高壓旋噴施工參數滿足設計要求，為高壓旋噴樁質量奠定了基礎。

4.結束語

隨著科學技術的不斷發展，高壓旋噴灌漿在 軟弱地基加固處理中得到不斷推廣和應用，在實際施工過程中，應優先選用國際上比較先進的設備和施工工藝，根據實際地質情況通過現場試驗確定合理的、適合工程特點的施工參數，在先進施工設備的保證下，通過控制施工工藝達到確保施工質量的目的。固滴水電站閘壩基礎經過高壓旋噴處理后，經抗壓、壓水試驗檢測，高壓旋噴防滲效果良好，完全達到了預期的目的。經運行期觀測，大壩下游無滲水點，固滴水電站壩基高壓旋噴施工技術參數是比較合適的，施工方法是有效的。

參考文獻：

[1]鄧合玉. 高壓旋噴樁在路基加固中的應用[J]. 價值工程，2021，40（3）：141-142.

[2]夏同才，駱舟. 高壓旋噴注漿在樁底溶洞處理中的應用[J]. 廣東建材，2021（4）：56-59.

[3]王亞妮. 高壓旋噴注漿法處治黃土地區軟基效果分析[J]. 山西建筑，2021，47（1）：77-79.

作者簡介：羅遠純，1965年5月3日出生，男，漢族，貴州遵義，大學本科，高級工程師，從事水利水電勘察。