振孔高噴灌漿在三峽工程中的應用

陳秀銅

摘要：三峽工程電源電站施工圍堰防滲采取了振孔高噴防滲墻的形式。振孔高噴防滲墻是采用高壓噴射注漿技術構筑的連續板墻狀凝結體結構。振孔高壓噴射注漿是一種鉆噴一體化的高噴灌漿技術，以大功率的振動錘將帶有特制噴嘴的高噴桿快速向下振孔，同時用高壓設備使漿液、水及氣成為高壓流從噴嘴中噴射出來，沖擊、破壞土體。當鉆桿到達預定巖面后，以一定速度向上提升鉆桿，使漿液與風化砂強制混合，待漿液凝固后，便形成了防滲墻。檢測表明，三峽工程電源電站施工圍堰高噴防滲墻施工質量優量，各項性能均滿足設計要求。

關鍵詞：振孔高噴；施工圍堰；防滲墻；鉆噴一體化

三峽工程電源電站施工圍堰為Ⅳ級臨時建筑物，設計標準按20年一遇，全年最大日平均流量72 300m3/s，相應下游水位為76.95m。圍堰軸線長144.53m(樁號為0+000.00～0+144.53m)，堰頂高程78.5m，堰頂寬12m。下游圍堰防滲采取振孔高噴防滲墻。

振孔高噴防滲墻是采用高壓噴射注漿技術構筑的連續板墻狀凝結體結構，能夠起到很好的阻水作用。振孔高壓噴射注漿是一種鉆噴一體化的高噴灌漿技術，以大功率的振動錘將帶有特制噴嘴的高噴桿快速向下振孔，同時用高壓設備使漿液、水及氣成為高壓流從噴嘴中噴射出來，沖擊、破壞土體。當鉆桿到達預定巖面后，以一定速度向上提升鉆桿，使漿液與風化砂強制混合，待漿液凝固后，便形成了防滲墻。

1 施工技術要求

電源電站下游圍堰防滲施工將在新填筑的結構較松散的風化砂中進行。施工中，堰體可能產生較大的沉陷變形量，漏、串漿的可能性大，應采取與之相適應的措施及設備，確保施工質量、安全和進度。

1.1 高噴墻技術參數

圍堰防滲墻為單排高噴墻，下游側基巖面以上2.0m高度范圍內增加1排振孔高噴墻。基本孔距0.6m，排距0.8m。高噴作業形成的單排旋噴成墻厚度不應小于0.8m，雙排旋噴成墻厚度不應小于1.0m，且必須滿足以下技術指標要求：

(1)抗壓強度R₂₈≥3MPa；

(2)抗折強度T₂₈≥0.8MPa；

(3)滲透系數K₂₀≤1X10-5cm/s;

(4)整體允許滲透坡降J>50；

(5)初始切線模量E₀＝500～800MPa；

1.2 鉆孔技術要求

鉆孔均為垂直孔，孔徑為φ170～180mm，孔位偏差≤5cm，孔底偏斜<1％，孔底伸入弱風化巖0.3～0.5m。

1.3 振孔旋噴灌漿參數

1.4 施工材料

(1)采用強度等級為32.5MPa的普通硅酸鹽水泥。水泥新鮮無結塊，通過0.08mm方孔篩余量≤5％，水泥在使用前應做質量檢測。

(2)攪拌水泥漿所用的水應符合混凝土拌和用水的標準。

(3)高噴作業采用兩管法(漿、氣)，漿液密度為1.4～1.45g/cm3，水泥漿液隨配隨用，并應過濾。漿溫應控制在 5℃～40℃范圍內，一次漿液使用的時間控制在4h以內。

(4)漿液水灰比為1.0:1.0～1.0:1.1。當需要減緩水泥漿液沉淀速度及保持良好的可噴性或改善高噴墻變形適應能力時，可在漿液中加入適量的膨潤土和碳酸鈉。

1.5 旋噴步驟

當振孔噴管鉆至預定深度后，及時按照設計配比配制好水泥漿液，并按以下步驟進行操作：

(1)按設計轉速原地噴射；

(2)按設計旋噴方法，輸入水泥漿和壓縮空氣，待泵壓和風壓升至設計值并孔口返漿比重不小于1.3g/cm3后，開始提升高噴管；

(3)按設計的旋轉和提升速度勻速提升高噴管，進行自下而上的旋噴灌漿作業。

1.6 振孔高噴入巖問題

原則上要求振孔造孔至基巖面(▽58m左右)后人巖0.3～0.5m，如遇完整的、特別堅硬的基巖(弱一微風化花崗巖)

鉆桿強烈反彈時，應堅持強振2～3min才能進行噴灌；對于基巖面頂部裂隙發育或堆積有碎石部位，造孔時雖然有反彈現象但卻有一定的進尺量(如10cm/min左右)，應堅持下振至鉆噴桿產生強烈反彈后才能開始高噴作業。

2 施工方法

2.1 施工工藝流程(圖1)

2.2 施工方法

(1)導槽開挖：用反鏟沿防滲軸線開挖寬1m、深2～3m的導槽，然后人工回填1～2m，減少廢漿等排放的污染。

(2)鉆孔定位：采用參照定位法，即用地面標志定好機架的兩個點，以這兩點來確定孔位，孔的定位偏差≤5cm。

(3)機架定位及調整：機架定位后調整振管垂直度，調整精度為0.2％。

(4)鉆孔及高壓旋噴灌漿：振管達到預定的巖面深度，振錘出現強烈反彈后再慢速旋轉下振0.3～0.5m，然后開始上提和高壓灌漿，提升速度為15～20cm／min。當高噴管提升接近樁頂時，應從樁頂以下1m開始，慢速提升至樁頂，并在樁頂停止提升，噴灌數秒鐘。

2.3 特殊情況處理

旋噴注漿過程中，冒漿量小于注漿量的20％為正常現象，超過20％或者完全不冒漿時，應分析原因，根據實際情況，一般采取以下措施：

(1)當地層中有較大的空隙引起不冒漿時，應立即停止提升，降低水壓減少水量，加濃漿液(必要時加入速凝劑)、增大注漿量填滿空隙待孔口返漿后再繼續旋噴。

(2)當冒漿量過大時，可通過提高噴射壓力或適當縮小噴嘴孔徑，或加濃漿液密度、適當加快旋轉和提升速度，減少冒漿量。高噴灌漿因故中斷，應將高噴管下沉至停噴點以下0.5m，待恢復高噴灌漿后再按要求正常作業，因故停機超過l小時，應對泵體和輸漿管路妥善清洗。

3 質量檢查

3.1 施工過程質量檢查

高噴墻體的施工過程質量檢查包括：孔位、孔斜檢驗，注入的漿液性能檢驗，回漿的漿液性能檢驗，噴嘴下人孔底深度檢驗，噴漿作業過程的壓力、轉速提升速度檢驗等每孔施工作業全過程的檢驗。

3.2 高噴成墻墻體質量檢驗

高噴成墻墻體質量檢驗在成墻7～14d后進行，方法采用鉆孔取芯檢查、壓水試驗檢查、開挖檢查等。防滲墻在圍堰軸線上共布置了4個孔徑為91mm的質量檢查孔(垂直孔)，其樁號分別為0+006.3m、0十061.2m、0十087.6m、0+126.3m，孔深以伸人基巖0.5～lm為準。另外，在位于圍堰的上，樁號為0十057.0～0十060.0m和0+127.2～0+130.2m處各挖一個深2m，長3m的條形槽檢查防滲墻的有效成墻厚度和連續性。

3.3 檢測結論

經土方開挖，防滲墻頭部出露，對其外觀質量檢查表明：墻體成形完整，寬度大于設計要求，其軸線平直，外觀質量優良；取出芯樣檢查，芯樣完整、堅硬，物理力學性能滿足設計要求；根據注水試驗，滲透系數滿足設計要求。檢測表明，高噴防滲墻施工質量優良，各項性能均滿足設計要求。

振孔高壓噴射灌漿技術在三峽工程三期下游土石圍堰防滲施工中，以優質高效的突出優勢首次獲得成功；此次用于電源電站下游圍堰防滲工程，是該項技術的進一步推廣和發展。

振孔高噴防滲墻施工是鉆噴一體化施工，不需分序，連續作業，減少廠施工工序，提高了工效，特別適宜在風化砂地層中進行振孔高噴灌漿作業。它施工速度快、適用范圍廣、施工簡便，有很大的發展空間。