高噴灌漿施工技術在水庫中的應用

□彭仁鋒□高春錦（商城縣水利水電工程建設質量監督站；商城縣鐵佛寺水庫管理所）

高噴灌漿施工技術在水庫中的應用

□彭仁鋒1□高春錦2
（1商城縣水利水電工程建設質量監督站；2商城縣鐵佛寺水庫管理所）

近幾年，中國的水利事業受南水北調項目的影響，各水利施工建設項目均取得了很大的進步，在水利工程高速發展的熱潮中，其中防滲技術也尤其顯得越來越重要。文章結合商城樓房洼水庫除險加固高噴灌漿工程實例，通過對庫區內地質分析和庫區地質調查報告的查閱，對該水庫的防滲情況研究，介紹了高噴灌漿施工技術在該水庫除險加固中的應用及質量控制要點。

高噴灌漿施工技術；質量控制

1　工程概況

商城樓房洼水庫位于信陽市商城縣，屬于淮河水系灌河支溝，水庫流域面積0.35 km2，主河長l.05 km，干流平均坡降10.90%。水庫流域屬亞熱帶季風氣候區，多年平均降雨量ll50 mm，年雨量分布不均。據區域地質分析和庫區地質調查，未發現大的構造形跡及新構造運動活動的跡象，穩定性較好。根據庫區內地層分布情況，庫區地下水類型主要為第四系潛水和基巖裂隙水，一般庫區上游周邊山體裂隙水向地下水補給庫水，下游河道內除山體裂隙水補給地下水外，壩址區附近庫水亦補給地下水。壩殼填料主要為大壩附近山坡上的風化巖塊和風化砂，結構稍密，經室內試驗，滲透系數為k=4.50×10-5cm/s。壩基為第四系礫砂和石炭系砂質板巖，根據現場壓水試驗，第②層礫砂透水率為12 Lu，為強透水，第③層砂質板巖為中等透水。

2　設計要求

商城樓房洼水庫除險加固工程施工防滲處理采用高噴灌漿施工技術進行加固，灌漿孔平行壩軸線布置，灌漿方式為擺噴對接方式，單排兩序布孔，一序孔中心距2.40 m，終孔間距1.20 m，擺噴角度≥30°。高噴灌漿優先選用硅酸鹽水泥，水泥標號不低于P.O.42.5。為緩解水泥漿液的沉降速度，在硅酸鹽水泥中摻加3%水泥重量的膨潤土和3%膨潤土重量的碳酸鈉。膨潤土的細度為200目。

3　高噴灌漿施工準備

3.1施工參數

高噴灌漿采用擺噴對接方式，分兩序施工，由上向下進行噴射作業，一序孔距2.40 m，終孔距1.20 m。灌漿采用水泥漿。

為了取得準確的地質資料，施工時把一序孔作為先導孔，通過鉆孔取樣實驗確定地層的范圍、性質、對灌漿孔位置及進尺進行適當調整。

高噴施工設計要求參數如表1所示，再通過現場試驗調整。

表1　高噴灌漿施工工藝參數表（設計值）

根據本工程工期和工作量，高壓旋噴施工采用150型地質鉆機4臺（配合金鉆頭），高噴臺車2臺，配高壓水泵、空壓機及泥漿泵、制漿設備各2套。

3.2施工程序

高噴灌漿的施工程序詳見下圖1所示。

3.3施工現場試驗

為了更加合理地確定灌漿施工參數，獲得理想的灌漿效果，在正式高壓擺噴灌漿之前，選擇施工現場適當的位置布置孔位，進行高壓擺噴灌漿試驗，開挖檢查，調整高壓擺噴施工參數，參數選定后，在施工過程中將根據實際情況對灌漿試驗參數作適當調整。

圖1　高噴施工程序圖

通過現場試驗確定既經濟合理又能滿足設計要求的高壓擺噴各項施工參數，通過現場試驗能夠熟練的掌握高壓擺噴灌漿施工工藝，指導以后的施工。

4　高噴灌漿施工方法

高噴灌漿鉆孔采用地質鉆機（150型）成孔，成孔后利用高噴臺車、75 kW高壓水泵和灌漿泵等設備，采用三管法的技術對壩體進行高壓擺噴灌漿，并按照設計所給壓力流量提升速度等指標執行施工。

4.1施工準備

灌漿施工前，首先要做好施工現場全面規劃與各施工位置的部署工作，為了滿足在施工過程的回漿排放，應提前開挖好灌漿過程中用到的集漿池和排漿溝，及時做好環境保護措施；施工臨時進出場道路應在施工準備過程時修筑完好，以確保設備進出場時的安全順利通行，平整好施工平臺；為了達到設備性能的完好，需要將灌漿施工所需要的設備及配套的配件直接運送到現場，在施工現場進行組裝測試，組裝完成后，做好調試檢查，應確保輸漿管、氣路和水路暢通，全部設備必須處于完好狀態。

4.2測量布孔

灌漿孔位置的確定，應當嚴格按照施工圖紙及規范規定的樁位要求進行放樣定位，各個鉆孔中心的允許偏差應當＜5 cm，對定位確定好的樁號應做好二序孔的編號標識，采用紅、綠色油漆進行標記，二序孔的孔中心的允許偏差不得＞5 cm。標記好的定位樁要注意看護，在開始鉆孔時需要進行校核是否滿足要求。

4.3制漿

根據配合比試驗進行制漿，配合比為1∶1，相應水泥漿比重1.40～1.70，采用P.O.42.普通硅酸鹽水泥，制漿設備采用高速制漿機。在制漿的過程中要注意觀察水泥漿的比重，水泥漿的比重不能偏低，如果發現偏低，應及時加大水泥的使用量。

4.4鉆機就位及造孔

高噴灌漿的機械設備采用地質鉆機（150型）進行回旋鉆進施工，孔徑φ110 mm，開孔孔徑與終孔孔徑均為φ110 mm。鉆頭的選用應符合地質要求，采用合金鉆頭進行鉆進，鉆機在鉆進前，應嚴格按照規范及設計的要求準備并進行鉆進，首先應當預埋孔口管，定位鉆機，現場組裝好鉆機，進行測量定位樁，調整好鉆孔的中心，用相應的儀器檢查其垂直度，防止鉆頭尖出現偏差，以防發生孔斜。為保證不發生孔斜，在施工時應當采用2 m以上的鉆孔工具進行鉆進施工，保證灌漿后的灌漿孔相互對接妥當，達到擋水幕墻效果，并滿足設計深度的要求。用測斜儀在鉆孔過程中及時測量孔斜，在出現孔斜時要及時糾偏，誤差應當＜1%。在鉆孔施工過程中，應當做好鉆孔記錄，發現異常現象時要及時采取相應的糾正措施進行妥善處理，一般情況下發生異常現象多數為卡鉆、掉鉆等情況。在鉆孔的過程中，還應當完整詳細的記錄好地層變化、鉆孔的深度等，在每段鉆孔結束后，不得擅自終孔，應當在監理工程師的指導下進行終孔驗收，合格之后才能夠終孔。

4.5高噴臺車安置就位及試噴

高噴臺車在地質鉆機成孔結束后，將其移到成孔處，在移動就位之后，進行試噴，試噴前應檢查好輸漿管、水路及氣路的通暢性，保證各項指標及噴漿系統滿足要求。

4.6下噴射管

在高噴灌漿鉆孔結束之后，需要將噴射管插入孔內，直到孔底部，為避免噴嘴處被泥砂堵塞，可以采用邊噴射水、邊插噴射管的步驟，在噴射水時水壓力應保持＜1 MPa，也可以用砂布包好噴嘴，做好防砂準備。為保證噴漿系統的運行情況良好，在正式噴射前，應當先進行試噴，試噴狀況良好之后開始進行噴漿。檢查噴漿系統運行良好然后開始按旋噴或擺噴噴漿。

4.7噴射灌漿

根據規范和設計要求確定好的施工參數輸送水泥漿、壓縮空氣及高壓水，等到各項壓力指標達到設計的規定范圍時，可以對孔底進行噴射1-3 min，比重達到12 kN/m3以上且漿液返出孔口，就可以開始自下而上、連續噴射作業，達到施工設計高程之后，再噴1-2 min，即可停止作業。在噴射過程中要做到以下幾點：速度連續、噴漿均勻、計量準、水泥摻入量不少于設計量。并且要注意泥漿泵、風和水的壓力，鉆機的轉速、提升速度、空壓機的風量、漿液流量，以及耗漿量、噴射角度等，并詳細記錄所有施工參數、材料用量、異常情況及處理措施等。

4.8沖洗

每一步工序結束之后需要將各個管路、鉆頭、閥門及噴漿管等設備用清水沖洗干凈，并沖洗至管路出現清水為止，保證各管路的暢通，備下一個工序使用。

4.9回灌

在噴射的過程中，會出現冒漿情況，待噴射結束后，需要將其回灌至孔內，作業要連續，保證孔內的漿液穩定不再下沉為止。

4.10封孔

在回灌情況得到解決之后，需要等待回灌的漿液放置凝固之后，不停的灌漿液，直到施工平臺頂部為止。

5　質量控制與檢查

為滿足高噴灌漿工程的質量控制要求，需要在施工中對各個施工參數嚴格檢查與控制，對各主要參數做好詳細的記錄，發現問題要及時處理。主要記錄參數有：鉆孔時間、孔深、孔位、地層情況、孔距、噴射開始終止的時間、高程、水泥量、提速、角度、返漿情況等。檢查好孔位的中心距、垂直度及噴漿量，要按照監理工程師的指示確定好檢查孔的數量。按照施工的設計要求做好檢查孔試驗，在試驗過程中發現問題要及時采取補救措施，直到該孔滿足設計要求。

6　結論

水庫通過采用三管法對壩體進行高壓擺噴灌漿施工，達到了預期的防滲效果。作為隱蔽工程，工程技術人員在施工過程中應當嚴格按照國家及有關法律法規文件要求組織施工，必須熟悉工程設計、施工工藝及質量標準，控制好各個施工環節的質量問題。在施工中更應該提高全員質量及安全意識，以防出現質量問題。

（責任編輯：趙鑫）

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