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1、运用高压旋喷建造土坝坝基灌浆盖板技术李长华 龚德新 郭祥初摘 要 土坝坝基进行帷幕灌浆时，由于坝基无混凝土盖板，不能进行裂隙冲洗，灌浆压力受到限制，因而灌浆效果有限。采用高压旋喷在坝基建造灌浆盖板，改善了灌浆条件，取得了良好的灌浆效果，并且有效地截断坝基表层的渗漏，减少了坝基的接触冲刷破坏。温峡口水库大坝灌浆试验的成功为坝基无混凝土盖板条件下灌浆和坝基防渗加固处理探索了一条新路子。关键词 高压旋喷 土坝 灌浆盖板 技术一、概述湖北省温峡口水库为总库容5.78亿m3的大（）型水库。大坝为黏土心墙石渣坝，最大坝高51.5m。水库于1970年建成蓄水后，坝基渗漏严重。一直处于限制蓄水位带病运行状态。
2、1986年被水利部列为全国第一批重点病险水库之一，要求进行整险加固。为寻求合理的处理方案，20年来，省内外众多单位在工地现场做了大量的补充勘探和试验工作。大坝加固设计时，曾考虑主河槽坝段采用混凝土防渗墙方案。经对多种方案研究后，提出在大坝全线基岩与黏土心墙之间采用高压旋喷结合基础帷幕灌浆的处理方案。为了论证旋喷施工及形成灌浆盖板的可行性，确定各项技术参数，2001年3月到8月进行了现场试验，共完成旋喷单桩和群桩试验孔37孔，钻孔进尺834.8m，旋喷进尺239.8m，帷幕灌浆试验孔17孔，钻孔和灌浆进尺663.6m。通过现场开挖、钻孔取样及对芯样检测和钻孔压水试验等方法测试，表明高压旋喷及帷幕
3、灌浆试验各项指标及实际效果均满足设计要求。二、试验施工工艺流程及主要机械设备1.试验布置本期试验地段选择在大坝左右坝端，旋喷最大深度为33m。两试验区分别进行高压旋喷单桩试验和群桩试验。单桩试验孔距分别为11.25m。群桩试验：左岸为单排，孔距1m，右岸为单排和三排孔，排距0.6m，孔距0.8m；左岸单排孔和右岸中排孔兼作帷幕灌浆试验孔。2.试验施工流程高压旋喷施工流程：修筑施工平台放样钻机就位钻孔及下套管高喷台车就位试喷喷管下至孔底自下而上旋喷至设计顶高冲洗喷管高喷台车移位回灌。帷幕灌浆施工流程：钻孔冲洗压水试验灌浆封孔。3.高压旋喷施工工艺高压旋喷试验采用双喷嘴、双管法，直接喷射水泥浆。喷
4、嘴直径为1.82mm。每孔先从坝面或坝坡工作平台上钻孔，套管跟进，穿过坝体代料和心墙，深入坝基强风化层顶面，并进行打入式止水。钻孔深入基岩0.81.3m。旋喷时，先将孔内套管上提至设计旋喷体顶高程，让其脱离旋喷段。然后将喷管下入孔底，按先送气、后输浆、喷管原位旋转的步骤进行，自下而上进行旋喷作业，直至设计桩顶高程。每孔旋喷结束后，及时向孔内回灌，保证桩顶密实。4.高压旋喷主要机械设备（1）高压注浆泵：XPB-90B型，最大工作压力40MPa，额定流量90L/min。（2）空气压缩机：VY-9/7-a型，容积流量9m3/min，排气压力0.7MPa；2V2-5.5/12，容积流量5.5m3/mi
5、n，排气压力1.2MPa。（3）高喷灌浆台车：GP1500-6型液压高喷灌浆台车，底架为液压步履式。（4）制浆机：270L卧式自动配料制浆机。三、高压旋喷试验施工1.钻孔施工采用XY-1A型和XU-300型液压地质岩芯钻机及合金钻头或金刚石钻头钻孔。根据孔内地层或坝体结构，每孔下23层套管。2.浆液材料及配合比喷浆材料主要为PO32.5水泥。为了提高基岩段的防渗效果，采用水泥浆掺加水泥重5%的膨润土，水胶比11，心墙段为纯水泥浆，水灰比为0.81。3.施工技术参数高压旋喷试验的施工技术参数为输浆压力3840MPa、输浆率8090L/min、气压0.71.2MPa、提升速度10cm/min（基岩
6、内）和1314cm/min（心墙内）、旋转速度1315r/min、孔斜率1%。四、帷幕灌浆试验施工1.帷幕灌浆孔布置帷幕灌浆试验孔为单排孔，布置在旋喷群桩试验轴线上，与旋喷孔同孔同心。2.灌浆浆液及压力帷幕灌浆采用PO32.5水泥。浆液水灰比采用51、31、21、1.51、11、0.81等比级。灌浆时，按规范要求，逐级改变。灌浆压力：各段灌浆压力以孔口压力为准，第一段（接触段）和第二段为0.2MPa，第三段为0.3MPa。五、高压旋喷效果分析1.邻孔串浆情况左岸试验区：二序孔钻孔时，心墙底部和有砂石夹层的部位，均发现水泥结石或水泥浆胶结物。右岸试验区：群桩试验区旋喷试验的次序为先上游排孔，再下
7、游排孔，最后中间排孔。后序孔或后序排孔钻孔时，在旋喷体高度范围的心墙及其底部均见水泥结石。2.孔芯样检测成果高压旋喷1430d后开始在旋喷体内钻孔取样，共钻16孔，对22组试样进行室内检测。单桩试验和群桩试验的芯样检测结果：平均抗压强度为4.54MPa和4.21MPa，平均劈拉强度为0.65MPa和0.46MPa。渗透系数均小于110-7cm/s，全部满足设计要求。说明旋喷体已形成一定宽度和厚度的灌浆盖板并具有一定的强度和抗渗性能。3.桩体开挖旋喷7天后，对单桩进行了开挖和分层剥挖。开挖暴露的桩体，表面为灰色和黄灰色，桩径为1.11.25m，桩与桩之间接触紧密，搭接良好。旋喷桩搭接厚度一般为0
8、.60.7m。4个单桩组成一道连续完整的墙体。4.压水试验成果分析（1）旋喷前后压水试验成果见表。从表中可以看出，旋喷浆液充填了较宽大的裂隙，同时，胶结性差的松散岩体经搅动、混合，重新被水泥胶结。因此，基岩接触带的防渗效果明显。（2）接触带帷幕灌浆成果分析。1991年至1992年在大坝现场进行了帷幕灌浆试验，由于心墙底部有一层强风化层，水泥灌浆试验是在无混凝土盖板条件下进行的，裂隙无法冲洗、灌浆压力受到限制，水泥浆液难以在基岩接触带内横向发展或填充密实。灌浆后共布6个检查孔，有4个孔的接触带的透水率严重超标。本次高压旋喷和帷幕灌浆试验时，高压旋喷前左、右岸试验区接触带平均透水率分别为23.5Lu和23.8Lu，旋喷后则为4Lu和5Lu，降低了80%左右。通过帷幕灌浆后，4个检查孔的透水率再次降低，并全部达到设计标准。
