高压摆喷灌浆技术在水库防渗加固工程中的应用

2014-08-20河南水利建筑工程有限公司

河南水利与南水北调 2014年16期

关键词：管法孔口浆液

□ 张丽（河南水利建筑工程有限公司）

1 工程概况

某水库控制流域面积8.20 km2，总库容440万m3。是一座以防洪、灌溉为主，结合发电、养殖、旅游等综合利用为一体的小（1）型水库。

该水库始建于上世纪五十年代，由于年久失修，加固前几乎丧失了水库的基本功能。2011年起国家投资数百万对大坝、溢洪道、输水洞等相关设施进行了扩容加固，目前该水库已经交付使用。文章结合本次除险加固中坝体、坝基渗漏处理情况进行探讨。

大坝桩号0+058～0+255之间坝基及砂卵石层采用高压摆喷灌浆处理，灌浆孔设在大坝轴线处。

2 施工准备

2.1 技术准备

主要技术人员进场前必须掌握工程地质钻探资料及水文资料，认真熟悉图纸。专职测量人员准确放定高喷轴线，并将各转点及控制点引出作业面妥善保护。

2.2 施工设备

造孔系统、高压水系统、压缩空气系统、制浆供浆系统、提升喷射系统和检测系统。

2.3 材料

高压喷射浆液采用的32.50级普通硅酸盐水泥必须有生产厂家的出厂检验报告，并按规定进行复检，合格后方可进场。进场水泥需存放于工地水泥库内，受潮、结块水泥不得使用。

3 现场高压喷射注浆试验

3.1 灌浆试验的目的

根据现场的地质情况、工程的具体要求和施工条件进行灌浆试验，通过试验确定有关技术参数，包括孔距、排距、厚度、深度等以及确定灌浆压力、灌浆设备容量、灌浆材料、最优的浆液配合比等，为下一步编制摆喷灌浆施工组织设计提供可靠的依据。

3.2 高喷灌浆工艺参数

灌浆试验初期，先按照计算的压力和凭经验预估的压力进行灌浆，然后根据基础的吸浆情况及对地表观察，视有无冒浆情况或地表抬动，再做试验的压力调整。高压摆喷灌浆常用工艺参数见表1。

表1 高压摆喷灌浆常用工艺参数表

高压摆喷灌浆过程中应用三管法和新三管法中喷嘴个数均为2个，喷嘴直径均为1.70～1.90mm。压缩空气时两种方法的喷嘴个数均为2个，喷嘴间隙1.00～1.50mm。水泥浆的密度在三管法中为1.60～1.70 g/cm3出浆口喷嘴个数为1～2个，喷嘴直径为6～10mm，孔口回浆密度≥1.20 g/cm3；在新三管法中水泥浆的密度为1.40～1.50 g/cm3，出浆口喷嘴个数为2个，喷嘴直径为2.00～3.20mm，孔口回浆密度≥1.20 g/cm3。在高压摆喷灌浆的过程中三管法对粉土的提升速度为10～15V(cm/min)，新三管法对粉土的提升速度为15～30V(cm/min)。

3.3 高喷灌浆试验

为了验证参数的合理性，保证成墙的可靠性，现场先进行单孔和围井喷射试验，在取得优化参数并经监理工程师批准后予以调整。拟采用的试验方案为：试验场地可布置在具有代表性的地层，孔深≥5m；单桩2～3根，分别采用不同的提升速度、压力、流量等参数进行喷射，围井采用6个孔围成六边形布置，孔距1.40m，孔深穿过砂卵石层进入粘土层2m终孔，然后按要求造孔并实施高压摆喷灌浆。

围井试验高喷凝结体达到一定龄期后，对灌浆效果进行检查。通过对高喷固结体钻孔取芯、注水试验和围井开挖检查成果分析后，确定高喷灌浆参数。

4 高压摆喷灌浆

高压摆喷灌浆的全过程为钻机就位、钻孔、置入注浆管、高压喷射注浆和拔出注浆管等基本工序。高喷灌浆按Ⅲ序施工，先施工Ⅰ序孔，再施工Ⅱ序孔，最后施工Ⅲ序孔，相邻两孔间隔≥3 d。

4.1 灌浆钻孔施工

钻机安放平稳后，用测量仪器及时校正机台水平和钻机立轴垂直度，孔位中心允许误差≤1%孔距。通过回转钻进、泥浆护壁成孔。失浆严重时，注入稠泥浆或粘土进行堵漏处理。钻进过程中使用测斜仪对钻孔进行测斜，当发现钻孔倾斜时，及时采取有效措施纠偏（如钻具上下往复拉动修复、填孔重钻、扩孔修复等），以确保成孔倾斜度<0.50%。钻孔结束后及时向孔内注入稠泥浆，防止塌孔。

4.2 制浆

高压摆喷灌浆所使用的水泥为425#普通硅酸盐水泥。拌制水泥浆时，使用高速搅拌机≥30 s，使用普通搅拌机≥90 s，自制备至用完的时间≤4 h，否则作为废浆处理。浆液必须搅拌均匀筛后使用，并定时检测浆液密度，浆液温度应保持在5～40℃之间，超过此范围则为废浆。

4.3 高喷灌浆施工

高喷机就位后，先在地面进行1min左右试喷，定好喷射方向后再将喷杆缓慢下到孔底进行静喷，静喷3min待浆液返出孔口、情况稳定后，即可按设计的提升速度进行高喷灌浆。高喷灌浆应保持全孔连续作业，相邻孔施工间隔时间≥72 h。在高压喷射注浆过程中出现压力突降或骤增、上升或冒浆等异常时，应查明原因并及时采取措施；当孔内出现严重漏浆时，应停止提升，向孔内冲填粗砂、土等堵漏材料，并降低水压力及流量，在喷射水流中掺加速凝剂，加大浆液浓度或进行原地灌水泥砂浆、水泥粘土浆，孔口冒浆正常后，方可继续提升；当孔内发生串浆情况时，应首先填堵被串孔，待灌浆孔高喷灌浆结束后，立即进行被串孔的扫孔、喷射；在喷射过程中出现故障而停喷时，待故障排除后，喷管下至停喷前的深度≥0.50m，采取重复搭接以保证上下墙体的连续性。随时监测进浆比重，回浆比重、流量，水、气、浆的压力和流量，摆喷角度，提升速度等施工参数，由现场值班技术人员做详细记录。

高喷灌浆结束后，采用高于底板混凝土一个标号的水泥砂浆进行封孔。施工结束后要及时清洗设备和孔口。

4.4 质量检查

现场质量检查在成墙28 d后进行，拟采用开挖、钻孔取芯、压水试验等检查方法。钻孔取芯及孔内压水试验，检查数为高喷孔总数的5%，当检查孔数不合格率>10%时，增加检查孔数量，直到不合格率<10%。对于不合格的孔进行补喷。合格标准：芯样连续完整，压水试验满足墙体抗渗要求；室内试验成果满足力学强度和抗渗要求。