高压旋喷灌浆防渗技术在砂砾石地层中的应用(1).pdf

2 0 0 9 年第6 期2 0 0 9N u m b e r 6湖北水力发电H U B E IW A T E R P O W E R总第8 6 期T o t a lN o 8 6文章编号：1 6 7 1 3 3 5 4(2 0 0 9)0 6 0 0 6 0 0 2高压旋喷灌浆防渗技术在砂砾石地层中的应用何文菊，金风清(中国水利水电第十一工程局，河南-_-j 峡4 7 2 0 0 0)摘要：高压喷射注浆技术在砂砾石地层中应用有许多困难，通过该技术在九甸峡水电站厂房施工中的成功利用，总结了一些经验。关键词：高压旋喷灌浆；防渗；砂砾石地层；应用中图分类号：T U 4 7 2文献标志码：BH i g h-p r e s s u r er o t a r yj e t-g r o u t i n gf o ra n t i-s e e p a g ei ns a n d-g r a v e ls t r a t aH EW e n j u，J I NF e n g q i n g(S i n o h y d r oE n g i n e e r i n gB u r e a u11，S a n m e n x i a4 7 2 0 0 0，C h i n a)A b s t r a c t T h ea p p l i c a t i o no fh i g h p r e s s u r er o t a r yj e t g r o u t i n gf o rm a k i n ga n t i s e e p a g ed i a p h r a g mi ns a n d g r a v e ls t r a t af a c e dm a n yd i f f i c u l t i e si nt h ep a s t T h ee x p e r i e n c ea b o u to v e r c o m i n gt h e s ed i f f i c u l t i e si nc o f f e r d a mc o n s t r u c t i o no fJ i u d i-a n x i aH y d r o p o w e rP l a n ti ss u m m a r i z e d K e yw o r d s：h i g h p r e s s u r er o t a r yj e t g r o u t i n g；a n t i s e e p a g e；s a n d g r a v e ls t r a t a；a p p l i c a t i o n1高压旋喷注浆技术简介1 1 术语高压喷射注浆法(H i g hP r e s s u r eJ e tG r o u t i n g)在1 9 6 8 年创始于日本。我国水利系统于1 9 8 0 年首先将此技术应用于山东白浪河土坝工程。根据喷嘴的喷射范围，高压喷射注浆分为旋喷、摆喷和定喷，其形成凝结体形状分别为柱形、亚铃形和薄板形。1 2 适用范围高压喷射注浆法防渗和加固技术主要适用于砂类土、黏性土、黄土和淤泥等到软弱土层。对粒径过大、颗粒含量较多的砾卵石地层防渗处理一般采用混凝土防渗墙及帷幕灌浆技术，但这两种技术施工工期长、造价高。高压喷射注浆技术在砂砾石地层中的应用，因其很难达到预期效果，目前仍处于研究探索阶段。1 3 加固机理高压喷射注浆是利用钻机成孔后，由高压喷射注浆台车(简称高喷台车)把前端带有喷嘴的注浆管置人土层预定深度后，以3 0 4 0M P a 压力把浆液或水从收稿日期：2 0 0 9 0 9 1 4作者简介：何文菊，女，工程师，主要从事水利水电工程施工管理。6 0喷嘴中喷射出来，形成喷射流切割破坏土层。剥离下来的颗粒与水泥浆按一定的比例和质量大小，有规律地重新排列，浆液凝固后，便在土层中形成一个固结体。因从喷嘴中喷射出来的浆液或水能量很大，能够置换部分碎石土颗粒，使浆液进入碎石土中，从而起到加固地基和防渗的作用。1 4 高压喷射注浆方法目前，高压喷射注浆施工方法有单管法、双管法、三管法三种。根据喷管断面，三管法分同轴三管法和并列三管法。2 高压旋喷应用于砂砾石层的比选砂砾石层主要由细砂及砂卵石等粗颗粒组成，其透水性较强，透水率较大。对于该类型地层防渗，一般采用帷幕灌浆处理，但帷幕灌浆施工速度慢，防渗效果并不十分明显。采用高压旋喷灌浆进行防渗处理可达到帷幕灌浆处理所达不到的效果。甘肃省九甸峡水电站厂房基础沿河侧围堰下部的地层主要为分布不均匀的砂砾石层，含有漂石、孤石，万方数据何文菊等：高压旋喷灌浆防渗技术在砂砾石地层中的应用2 0 0 9 年1 1 月须进行防渗处理的深度为3 0I l l。为了保证防渗效果，控制设计投资及进度，在进行帷幕灌浆、现浇混凝土防渗墙、高压旋喷防渗墙等技术方案的经济、技术评价后，最终确定采取高压旋喷防渗墙防渗处理方案。但选此方案，在施工中须解决成孔难、易塌孔、钻进慢等技术难题。3 高压旋喷技术在九甸峡水电站厂房围堰防渗工程上的实施3 1 工程概况九甸峡水利枢纽位于甘肃省卓泥县境内，电站厂址位于洮河右岸桥道堡沟口南侧洪积扇上，为地面式厂房，总装机容量3 0 0M W。发电厂房工程临时围堰位于尾水区，长1 2 0m，与洮河紧紧相邻，其下部地层主要为冲积砂砾石层，渗透系数较高。为确保厂房基础施工安全，必须对下部地层采取防渗措施，并选定采用高压旋喷防渗墙防渗施工。3 2 施工工艺3 2 1高压旋喷施工参数选择围堰防渗墙施工前期，首先进行了试验孔施工，并进行了钻孔取芯、注水试验和开挖检查。其注水试验计算K 值均n 1 0 c m s，芯体抗压强度平均R 2 8为2 2 6M P a，满足设计提出的技术指标要求。从开挖检查看，旋喷墙最小厚度0 81 1 1，最大部位墙厚1 1 0m，墙体规则平整，成墙连续。根据试验资料，施工时最终选择参数为：孑L 距1 0m；水压4 0M P a；气压0 6M P a；浆压0 4 0 7M P a；注浆率 1 7 0L m i n f 提升速度6 8c m m i n；旋转速度8 1 0r m i n；浆液密度1 6 5g c m 3；浆液水灰比0 8：1。3 2 2 高压旋喷防渗墙施工方法高压旋喷防渗墙钻孔注浆分两序施工，先施工I序孔，后施工序孔，相邻孔施工间隔时间不少于2 4h。注浆采用同轴三管法高压旋喷灌浆(见图1)。即以浆、气、水三种介质同时作用于地层，使浆液与地层颗粒成分混合、搅拌、置换、充填渗透形成固结体。施工程序为：场地平整压实-+造孔(套管跟进)-+下P V C 管护壁_ 拔套管_+高喷台车就位一试喷_+下喷具-+喷灌_ 封孔-+高喷台车移位。(1)造孔。本厂房工程围堰高喷成孔共有2 种方式：一是采用Y G J 一8 0 风动回转钻机配偏心式冲击器冲击跟管钻进；二是采用Q L C N 一1 2 0 履带式多功能岩土钻机跟管钻进。钻孔直径均为6 4 0m l n，造孔效率可达6 0m h。钻机就位后，用水平尺校正机身，使钻杆轴线垂直对准钻孔中心位置，孔位偏差不大于5c m。(2)护壁。造孔结束，将钻杆提出，下设底端透水无纺布包扎t k 2 0P V C 护壁管，进行成孔护壁，护壁套管接头用塑料密封带连接。护壁套管下至孔底后，采用Y G B 液压拔管机将套管分节拔出(见图2)。图1 三管法施工示意图程谁、l _ 7目N 目 H r r 图2Y B G 拔管机拔管示意图(3)喷具组装及检查。喷具由水、气、浆三管并列组成，采用专用螺栓连接，自下而上由喷头、喷管、旋喷三叉管组成，连接处用尼龙垫密封。喷具组装后试运行水、气、浆管的畅通和承压情况，当水压达到设计压力的1 5 倍时，管路无泄漏后再试喷1 5m i n 后结束检查。(4)试喷检查结束后，使喷嘴喷射方向与高喷轴线一致，并设置好旋喷转速下入喷具至设计孔深。为防止在下喷具过程中因意外而堵塞喷嘴，可送入低压水、气、浆并开始喷浆。在初始喷浆时只喷转不提，静喷3 5m i n，待孔口返浆浓度接近1 3g c m 3 时，按参数要求的提升速度和旋转速度自下而上喷射灌浆到设计高程。喷射浆液为灰水比0 8：1 的纯水泥浆。4 特殊情况处理4 1漏浆处理九甸峡厂房围堰高喷灌浆防渗墙的施工中，有部分孔发生了漏浆现象，说明围堰基础存在一定的集中渗流区，对厂房基坑的施工安全十分不利。因此在发生漏浆时，视严重程度采取了停止提升或放慢提升速(下转第8 7 页)6 1 万方数据王颖等：加强丹江口水库区地震灾害的应急措施2 0 0 9 年1 1 月部门，它不仅要考虑水库大坝安全本身的一系列技术问题，还要重点考虑大坝安全与社会、经济发展之间的一系列相互影响、相互作用和协调机制。预警系统的建设和应急计划的制订更是涉及到社会的方方面面，是一个综合社会调查、经济评估、工程技术分析的系统工程，需要社会各部门的协调和支持，才能保证应急预案的科学性、可操作性和可控制性。3 4 尽快完成丹江口水利枢纽升船机系统的改造地震及引发的山体滑坡将造成公路交通损毁或受阻，且往往在短期内难以抢修恢复交通，严重遏制救援人员和物资的运入，以及受伤受困灾民的运出。汶川地震救援时，交通运输部的工作组研究提出的“路水并举，水路先行”抢通战略和“打通水库路，开辟疏运用，为运送救灾物资、人员前往重灾区汶川映秀争取了宝贵时间。丹江口水库广阔的水域提供了打通水上交通运输线的条件，升船机改造后过坝运输能力将提升至3 0 0t 级，若发生地震灾害时也必将成为救援的重要交通生命线。4 结语由于地震预警系统建设的不完善和地震应急工作的社会复杂性，丹江口水库地震灾害应急管理的很多工作不可能一蹴而就。现阶段，要进一步加强地震预测预报设施和能力的建设，认真总结汶川特大地震应急抢险的经验，结合水库实际，制订、完善地震灾害应急预案，使之科学合理有效，并加强与有关地方政府的码头”方案，对加快抢通救灾运输通道发挥了重要作协调配合，做好预案的落实工作。雹雷雹雷8 雷邑雷8 雷电雷雹雷电G 岂雷电雷电雷电雷8 雷电G 8 雷8 雷8 雷邑雷电雷雹雷电雷电雷电雷乜G 电G 电雷电雷电雷雹雷电雷电雷乜G 电雷电雷e 雷e 雷8 雷电G 电G 电雷电雷乜G 屯雷8 雷乜雷电雷电G 8 G(上接第6 1 页)表1 施工设备配置度的办法，让漏浆地层充分灌满水泥浆，从而达到充分固结的目的。图3 成孔护壁管安装示意图4 2 孤石处理九甸峡厂房嗣堰基础以砂砾石为主，存在有个别大的孤石。在高压旋喷过程中，根据钻孔记录，在喷至孤石深度时，采取上、下5 0 c m 加大旋转速度、放慢提升速度的办法，充分将孤石用水泥浆包住，从而使柱体连续完整。4 3 事故停喷在高喷过程中发生停电、停喷事故，均采取霞新扫孔、复喷的办法，扫孑L 底至停喷段以下1 2m，解决因停喷造成的柱体连续性问题。5 资源投入5 1 人力资源的配置施工现场根据实际情况配备专业技术人员2 人，专业技师1 人，熟练工1 2 名，普工2 5 名。5 2 施工设备配置施工设备配置情况见表1。6 成果分析九甸峡水电站厂房工程围堰高压旋喷防渗墙施工段长1 2 0m，成墙35 0 0m 2。注入浆量1 9 9 1 0 6L，耗用水泥14 6 2t，平均耗浆量5 7 0L m，单项工程投资2 2 8 万元。根据高压旋喷处理完成后基坑开挖渗水量判断，高喷防渗效果较好，达到r 预期的目的。7 结论九甸峡发电厂房嗣堰高压旋喷防渗墙施工过程中，针对砂砾石地层选择合理的造孔护壁方式，加快了施工进度，缩短r 工期。高压旋喷注浆施工确定合理的孔距和高喷参数为保证施工质量、减少工程投资提供了有效保证。本工程作为一次尝试，为以后在同类地层的防渗处理积累了一些可靠经验。8 7 万方数据高压旋喷灌浆防渗技术在砂砾石地层中的应用高压旋喷灌浆防渗技术在砂砾石地层中的应用作者：何文菊，金风清，HE Wenju，JIN Fengqing作者单位：中国水利水电第十一工程局,河南,三门峡,472000刊名：湖北水力发电英文刊名：HUBEI WATER POWER年，卷(期)：2009(6)本文链接：http:/