高喷灌浆在山西天桥水电站大坝除险加固工程上

　　摘要：山西天桥水电站除险加固工程上游围堰施工工期较紧，且需要进行投资控制，其中土石围堰防渗措施主要采用了单排高压旋喷灌浆形式，通过施工前的试验分析及施工过程中的合理安排和严格的质量控制，满足了工期及防渗要求。

　　关键词：上游围堰,高喷灌浆,旋喷,防渗

　　1、概况

　　山西天桥水电站除险加固工程上下游围堰施工贯穿Ⅰ标段整个施工时段，是本工程施工的重点项目。其围堰主要型式是土石围堰和混凝土围堰组成的混合型围堰，土石围堰段防渗项目主要采用高喷灌浆，局部采用混凝土防渗墙。上游围堰高喷灌浆轴线长214.4m，共布置高喷孔237个，孔间距分为0.8m(主要挡水区)及1.0m两种。成墙深度为32m至45.5m(以入岩1.0m为准);围堰工程地质从上到下分别为回填层(回填砂壤土)、淤积层(淤积泥土)、冲积层(砂砾料及少量卵石)和基岩(弱风化灰岩)。水文地质较为复杂，由于考虑到投资、工期等因素，设计采用单排旋喷成墙，根据现场实际情况和有关技术文件综合分析，灌浆采用“三管法”。

　　2、施工设备、材料及工艺

　　本工程高喷灌浆采用三管法进行施工，其主要施工设备有重探XY-2型地质钻机、CYP-1型高喷台车、空压机、高压水泵、搅拌桶、注浆机及抽水泵等。

　　钻孔施工的钻头采用合金钻头或复合片钻头，直径为108mm，固壁浆液主要采用膨润土及火碱，辅助采用当地粘土，孔斜控制主要采用水平尺检测钻机立轴垂直情况，灌浆喷射管直径为89mm，水泥采用的是32.5普通硅酸盐水泥。

　　高压喷射灌浆施工工艺：孔位放样→造孔→成孔验收→高喷机就位→调试水、风、浆压→下入喷射管到位→喷射旋转提升(风、水、浆注入)→回灌→终孔。

　　3、参数确定及高喷试验

　　高喷灌浆施工采用二序形式，先施工一序，再施工二序。通过参照规范及施工队伍积累的高喷施工经验，初步确定了施工的参数，详见表1，并通过选取围堰中部的9m长作为试验区(其中前5个孔位间距为0.8m，后5个孔位间距为1.0m)，利用初步选定的参数进行灌浆试验，用于了解该部位的地层情况、灌浆效果及为后续施工提供经验，并作为分析灌浆参数是否合理的依据。

　　通过充分的准备后开始了试验段的施工，施工过程中通过精细的施工管理及严格的质量控制，试验段较为顺利地完成，为后续的施工提供了分析及参考的依据，通过钻孔及灌浆了解到了各地层的特点，淤积层钻进快，无漏浆情况，不容易出现塌孔现象，而冲积层则钻进速度慢，漏浆情况较严重，较容易出现塌孔现象，灌浆过程中也经常出现漏浆及卡钻现象。

　　试验段完成后待凝15天后，采用反铲高喷墙对内侧进行开挖检查，开挖深度约5m，通过直观检查高喷墙能有效连接，间距0.8m的桩体搭接厚度大约为30cm，间距1.0m的搭接厚度大约为20cm，没有断桩、渗水通道等情况，浆液与沙石的胶结情况良好，强度较高，表明采用此施工工艺及初定的参数进行施工至少在砂壤土层能有较好的效果。

　　4、高喷灌浆施工

　　4.1钻孔施工前依据设计图纸进行孔位的测量放样，并做好标记，孔位偏差控制在5cm内。固壁泥浆采用人工拌制，通过泥浆注浆泵送浆至孔内，钻进前及过程中采用水平尺检查钻杆的垂直度，判断进入基岩后进行取芯检查，以确定是否入岩及入岩的深度。钻孔完成后进行孔深检查。

　　4.2灌浆前首先在地面上进行水压的调试，一般水嘴的孔径在1.9mm，灌浆管下至孔底后先静喷3分钟(只旋转不提升)，且孔口有返浆出现时为止。由于砂砾石及卵石的渗透系数大，浆液流失严重，成桩效果较差，灌浆中一般适当加大灌浆的水压力，提高水泥浆液的密度以保证灌浆效果。灌浆过程中以检查水泥浆液密度、水压力及提升速度为重点。拆管时一般复喷接头部位0.3m。

　　4.3喷射完成后孔内浆液会急速下降，要及时进行回灌，回灌浆液一般采用下一个孔的回浆，但回浆质量较差，含泥量较大时则采用拌制浆液进行回灌。回灌至孔口浆液不再下降为止。

　　5、常见特殊情况的处理

　　5.1钻孔过程中遇到漏浆情况时，一般采用人工拌制高浓度粘土泥浆或掺细沙灌入孔内，严重时在浆液中灌入水玻璃。

　　5.2灌浆过程中出现漏浆，孔口不返浆时立即暂停提升，原位静喷，直至孔口继续返浆为止，漏浆严重而长时间不返浆时要加大浆液密度及灌入堵漏材料。

　　5.3灌浆过程中出现卡管，喷射管无法拔出时，该孔作废，在其一侧临近处增补一个灌浆孔。

　　5.4灌浆过程中由于停电、设备故障等问题出现中断后恢复施工时，对中断处复喷1米。

　　6、质量检查

　　由于水泥浆在地下的凝固及强度上升速度较慢，质量检查在灌浆完成28天后进行，检查方式采用钻孔取芯及注水试验。每个单元(20个孔)设置一个检查孔，主要布置在出现过较严重漏浆或特殊情况的孔位，定位在两孔之间的搭接处。钻孔取芯可以检查搭接处的取芯率及胶结情况，共进行了12个检查孔的取芯，砂壤土层的取芯率最高且强度高，淤积土层取芯率也较高，但强度很低，砂砾料的取芯率较低，强度也不高。注水检查前进行孔内冲洗，透水率采用公式q=Q/(PL)进行计算，12个孔的透水率均在3lu以内，能够满足防渗要求。

　　7、结语

　　高喷灌浆具有施工方便，费用与其他防渗墙相比较低，施工速度较快等优点，在工程防渗中的应用很广，而且在地基置换处理方面也有较多的应用。但它仅能应用于软土地基且受地质条件的影响较大，对于有地下流动水的砂砾石地层中的防渗效果很难达到要求，与混凝土防渗墙相比有强度较低的缺点(一般在2～10Mpa)。因此若在防渗工程中采用高喷灌浆需要综合考虑防渗要求、费用、进度等因素，做好地质勘探以及现场试验，以确保能达到防渗目的。

　　参考文献

　　[1]夏可风、孙钊等编.水电水利工程高压喷射灌浆技术规范.中国电力出版社.2005年1月

　　[2]中国水利水电基础工程局组编.水利水电工程施工手册第1卷(地基与基础工程).中国电力出版社.2004年8月

　　[3]曾斌编.高压喷射灌浆在土坝坝基防渗工程中的应用.黑龙江水利科技.2010年4月

　　[4]彭跃刚.高压喷射灌浆技术在水库加固工程中的应用.山西建筑.2004年5月

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文章名称： 高喷灌浆在山西天桥水电站大坝除险加固工程上

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