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1、4.8 钻孔与灌浆工程4.8.1 概 述本工程灌浆为三管高压旋喷灌浆。三管高压旋喷灌浆主要是主坝三管高压旋喷灌浆工程 748.60m。4.8.2 高 喷 防 渗 墙 施 工 方 案 选 择根据地质情况，及我单位在其它基础处理工程中的相关经验，高压旋喷成墙工艺采用水泥浆配比： 水：水泥=1：1。根据以往工程施工经验，结合水库防渗轴线地质条件，高喷施工技术参数初步确定如下表：选定高压旋喷技术参数喷嘴 高喷台车 高压水泵 空压机 泥浆泵高喷方法孔距（m） 孔径（mm）数目（个）旋转频率次/min提升速度cm/min压力Mpa流量l/min 压力Mpa流量l/min压力Mpa流量l/min三管旋喷 1
2、.0 1.82.0 2 1020 1020353870800.60.80.81.20.31.065854.8.3 高 喷 施 工 施 工 机 械 设 备 配 置根据工程量、工期要求及施工设备工效分析，安排 1 台套钻机进行灌浆孔钻孔施工，台套高喷设备进行防渗墙喷灌施工。主要施工机械设备配置计划见下表：主要施工设备配置表序号 设备名称 型号 设备情况 功率 数量1 工程冲击钻机 CZ6 良好 45kw 2 台2 高喷台车 HT30m 良好 35kw 1 台3 高压水泵 3D2 良好 90kw 1 台4 空压机 DYV6/7 良好 15kw 1 台5 灌浆泵 BW80 良好 4kw 2 台6 搅拌
3、机 WJG80 良好 5.5kw 2 台套7 潜水泵 良好 2.2kw 3 台4.8.4 三 管 高 压 旋 喷 防 渗 墙 施 工 方 法高喷防渗墙施工分造孔和灌浆两大部分。1、造孔质量要求1）孔距：根据地质条件和以往工程施工经验初步确定孔距为1.0m，在施工过程中如有不良地质现象（大漂石、孤石），根据监理工程师要求加密钻孔。2）孔径：选定与高喷管径相匹配的终孔孔径，一般采用 130mm终孔。3）孔位及孔斜：孔位偏差5cm，钻孔倾斜率不大于 1%。4） 孔深：孔深满足设计 要求，确保 桩深入相对隔水层深度达到设计要求。5）在一个施工单元内，为防止发生串孔现象，先施工 I 序孔，后 II序孔。
4、钻孔施工时应做好详细班报记录，包括钻进过 程中的快慢，返浆情况，块石的分布等。2、钻孔施工1）测量放样，确保孔距控制在规定范围内，每个施工段所有钻孔应一次性放完，挖深 0.5m，以 147套管作护管，用水泥砂浆浇好孔口，以便施工。2）钻机进场前必须作好维修保养，进场后做好安装调试，确保钻进效率，钻机就位时必须分清孔序，开钻前应调正 钻机，使立轴垂直度保持在 1%以内，钻进过程中如发现倾斜应及 时纠正。3）必须泥浆钻进，确保孔壁稳定，钻进时泥浆参数如表 62：表 62密度g/m3漏斗粘度(S)失水量ml/30min泥皮厚(mm)塑性指数(CP)静切力Pa/min动切力(Pa)PH 值一般 1.0
5、6 2837 12 0.81 1015 24 28 8.510极限 20 30 3 20 / 10 10钻进过程中控制好泥浆质量：严 格 按 配 合 比 加 量 ，各 种 材 料 加 量 误 差 不 得 超 过 5%，保 证 泥 浆 的 稳 定项目参数性 ，泥浆配合比如表 63：泥浆配合比（重量比） 表 63 材料 膨润土 Na2CO3 水 聚丙烯酰胺配合比 1008% 85% 100 8（01）新制泥浆应保证 24 小时水化时间，使膨润土颗粒充分溶胀、分散，以满足粘度及其它质量要求；泥浆中加入植物胶（SM）改善泥浆性能， 还可加入重晶石粉和锯末。泥浆循环系统与高喷水泥浆循环系统互不干扰，防止
6、泥浆中混入水泥浆产生钙侵失效。泥浆在使用过程中应经常对其性能进行测试，不断进行净化处理。4）成孔后必须更换孔内泥浆，孔内泥浆更换为高固相、高粘度（漏斗粘度 60s 左右），低含砂量泥浆，确保 710 天内高喷杆能顺利插入孔底。孔口用泥（砂）袋盖好。3、单排三管高压旋喷灌浆技术说明高压喷射灌浆技术是通过在地层中的钻孔内下入喷射管，用高速射流（水、浆 液或空气）直接冲击、切割、破坏、剥蚀原地基材料，受到破坏、扰动 后的土石料与同时灌注的水泥浆或其它浆液发生充分的掺搅混合、充填挤压、移动包裹，至凝 结硬化，从而构成坚固的凝结体，成为结构较密实、强度较高、有足够防渗性能的构筑物，以满足工程需要的一种技
7、术措施。三管法是使用能输送水、气、浆的三个通道的喷射管，从内喷嘴中喷射出压力为 3040MPa 或更高的超高压水流，水流周围环绕着从外喷嘴中喷射出的圆管状气流，同轴喷射的水流与气流冲击破坏土体。由泥浆泵灌注较低压力的水泥浆液进行充填置换。1)灌浆轴线拟定灌浆轴线选择主要考虑的因素有：施工期坝体安全稳定；具备良好的施工场地条件；灌浆后受力条件好，坝体应力分布状态得以改善。坝顶宽 5.0m，能满足施工要求。因此，选定防渗轴线在坝轴线位置。2)灌浆顶界、底界高程的确定坝顶高程为 395.9m，宽 5m，满足施工平台宽度要求，正常水位以上 0.5m，底界 综合考虑确定为深入建基面 1m。3)孔距及钻孔
8、要求孔距及钻孔要求：大坝防渗处理采用单排孔，沿坝轴线布置，坝体三管旋喷钻孔位置从桩号 0+0000+060 ，孔距 为 1.0m，灌浆一般要分序造孔，先导孔应最先施工。灌完第一序孔后视情况再造第二序孔，孔距由 2m-1.0m，坝体采用水泥灌浆，钻孔采用钻机钻孔，造孔应铅直，偏斜率不得大于 1%。4、三管高压旋喷法施工工艺流程1）施工准备：先进行场地平整，清除桩位处地上、地下的一切障碍物，场地低洼处用粘性土料回填夯实，并做好排浆沟。2）测量定位：首先采用全站仪根据高压旋喷桩的里程桩号放出试验区域的控制桩，然后使用钢卷尺和麻线根据桩距传递放出旋喷桩的桩位位置，用小竹签做好标记，并撒白灰标识，确保桩
9、机准确就位。3）机具就位：人力缓慢移动至施工部位，由专人指挥，用水平尺和定位测锤校准桩机，使桩机水平，导向架和钻杆应与地面垂直，倾斜率小于 5。对不符和垂直度要求的钻杆进行调整，直到钻杆的垂直度达到要求。为了保证桩位准确，必须使用定位卡，桩位对中误差不大于 5cm。4）采用三管高压旋喷施工。造孔：按设计孔位在坝顶安装 XY-1A型和 XU-300 型液压地质岩芯旋喷钻机钻孔，宜优先使用跟管钻进。也可采用地质钻机钻孔，泥浆护壁。钻孔达到设计孔深后注入护壁泥浆，再拔出套管。护壁泥浆应根据施工机械、工艺及穿越土层情况进行配合比设计和试验，在现场配制使用。5）下入喷射管:使用地质钻机钻孔时，终孔后须取
10、出钻具，换上旋喷管下入到预定深度。在下管过程中，为防止泥沙堵塞喷嘴，可采取包扎塑料膜或胶布的防护措施，也可边低压送水、气、浆边下管，水压力一般不超过 1MPa，如压力过高则易将孔壁射塌。6）浆液配置：为了提高均质土坝的防渗能力，增加高喷墙凝结体的塑性，施工中选择水泥浆液作为高喷的主要浆材。42.5 级硅酸盐水泥。水泥：黏土：水1:0.15:0.8 （重量比），进浆密度 1.501.70g/cm3，回浆密度 1.251.30g/cm3。7）喷射注浆：在插入旋喷管前先检查高压设备和管路系统，设备的压力和排量必须满足设计要求。各部位密封圈必须良好，各通道和喷嘴内不得有杂物，并做高压水射水试验，合格后
11、方可喷射浆液。喷射管下到设计深度后，开始时先送高压水，再送水泥浆和压缩空气（在一般情况下，压缩空气可迟送 30s）。之后原地静喷 13min ，待达到预定的喷射压力和喷浆量，且孔口冒出浆液后，再按预先定好的提升、旋转或 摆动速度，自下而上进行喷射作业，直到设计高度方可停送水、气、浆，提出 喷射管。设计参数:水压 3540MPa，流量Q=7080L/min 。压缩气：压力 0.60.8MPa, 气量 0.81.2m3/min 。浆液比重:浆液采用 42.5 级普通硅酸盐水泥搅 制，浆液比重1.41.5g/cm3/ 。提升速度 :旋喷提升速度为 1015cm/min。旋转速度:1215 次/min
12、。旋喷桩直径120cm，搭接长 度60cm ，搭接厚度20cm。旋喷作业系统的各项工艺参数都必须按照预先设定的要求加以控制，并随时做好关于旋喷时间、用浆量，冒浆情况、压力变化等的记录。 喷射时 ，先 应达到 预定的喷射压力、 喷浆 旋转 30 秒，水泥浆与桩端土充分搅拌后，再边喷浆边反向匀速旋转提升注浆管，直至距桩顶1 米时，放慢 搅拌速度和提升速度 。保 证桩顶 密实均匀。中间发生故障时， 应停止提升和旋喷，以防桩体中断，同时立即检查排除故障，重新开始喷射注浆的孔段与前段搭接不小于 1m，防止固结体脱节。8）冲洗：喷射施工完成后，应把注浆管等机具设备采用清水冲洗干净，防止凝固堵塞。管内、机内
13、不得残存水泥浆，通常把浆液换成清水在地面上喷射，以便把泥浆泵、注浆管和软管内的浆液全部排除。9）充填灌浆：喷射结束后浆液凝固析水，凝结体顶部会出现凹陷，应随即在喷射孔内进行静压充填灌浆，直至孔口液面不再下沉。10）移动机具：喷射灌浆结束后，把钻机等机具设备移到新孔位上，进行下一孔的施工作业。相邻两桩施工间隔时间应不小于 72h，间距应不小于 46m。5、施工参数确定1)高压喷射灌浆施工参数很多，主要的参数有孔距、浆密度、水压力、提升速度、转速等，先按 设计参数进行试验最终确定施工参数。2)应选定部分一序孔作为先导孔，采取芯样，划分层位，核对补充勘探资料，先导孔能进一步确定高喷墙底部位置。当地层
14、复杂、层位变化较大时，先导孔间距可小一些，反之则宜大一些，一般2030m，先 导孔的深度应不小于设计墙底深度 0.3m 以下。 3)灌浆深度根据实验确定。4.8.5 施 工 质 量 控 制1. 为了保证墙体连续性，首先要确保孔位偏差5 厘米，其次要确保钻孔垂直，施工中采取控制方法：钻机用水平尺调平；钻杆采用粗径钻杆尽量满眼钻进；钻杆用 铅垂调直。2. 采用普硅 42.5 或普硅 32.5 水泥，使用前委托有资质的质检单位抽检，合格方可使用。施工前进行配合比性能试验及凝固体的物理力学性能试验；3. 认真做好灌浆孔钻孔施工，提供准确的防渗深度；4. 进行现场生产性试验（做两组共 6 孔试验桩），进
15、一步明确各种参数并报监理审批；5. 施工中采取跳打法，先施工序孔，后序孔，相邻桩孔间隔施工时间 72 小时以上，间距应不小于 46m ；6. 桩底应按设计要求进行静喷 13min ，桩顶 1.0m 以下往上应慢提；7. 高喷作业过程中风、水、浆必须连续，遇有风、水、浆中断， 应重新复喷,复喷搭接长度不小于 0.5m；8. 严格控制进浆、回浆比重，进浆比重控制在 1.51.7，回浆比重 1.261.3；9. 水泥浆存放时间当气温在 10以下时不超过 8h，10以上时，不超过 5h。超 过时间应废弃；10. 及时不间断进行回填灌浆直至浆面不再下降。11. 施工前，要求检查旋喷管的高压水与空气喷射情
16、况，各部位密封圈是否封闭，合格后方可喷射浆液。12. 喷射时，先应达到预定的喷射压力、喷浆量后再逐渐提升注浆管。中 间发生故障时，应停止提升和旋喷，以防桩体中断，同时立即进行检查排除故障。13. 高压旋喷桩施工前应先测量出放水涵洞具体位置及坝轴线附近涵管顶高程，放水涵洞上部旋喷桩底部距涵洞顶 1m，涵洞两侧旋喷桩距涵洞洞壁 1m，放水涵洞处旋喷桩钻 孔施工时，应慢钻，防止破坏涵洞壁。4.8.6 质 量 检 验高喷墙施工过程中应做孔位、孔斜、注入浆液性能检验、回浆性能检验、喷 嘴下入深度、喷浆作业过程的压力、转速、提升速度检验。质量检验在旋喷注浆结束 28 天后进行取芯试验和压水试验，测定防渗墙的抗渗和强度指标。渗透系数应不大于 110-6cm/s，成墙后28d 凝期抗压强度应不小于 4MPa。检验桩的数量不小于已经完成桩数的 3%，不合格者进行补喷。nts
