1、赣江石虎塘航电枢纽工程 高压旋喷灌浆（二管法）防渗墙施工组织设计 赣江石虎塘航电枢纽工程W7标项目经理部高压旋喷灌浆防渗墙（二管法）施工工艺情况介绍一、工程概况1、概况本标段防护堤全长9.753km，其中K0+000K1+550段为均质土堤，未采用射水造墙防渗，原地面高程60.6857.17m，堤顶高程61.3061.02m；K1+550K2+150段为悬挂式射水造墙防渗，射水造墙顶高程57.1756.75m，射水造墙底高程51.4852.07m；K2+150K9+530为射水造墙防渗，射水造墙深入岩层，射水造墙顶高程56.7554.19m，射水造墙底高程43.7544.19m；K9+530K
2、9+790采用三管法高压旋喷防渗墙，三管法高压旋喷深入岩层。石虎塘航电枢纽工程于2013年3月18日开始正式蓄水，2013年3月23日（坝址水位55.61m）发现堤防K1+510处堤后沟A渠0+070处渗水（去年此处发现泡泉，已经采用干砌片石处理，此处堤后沟离堤防40m，沟底高程54.53m，原地面高程57.31m）；2013年3月24日（坝址水位55.96m）发现堤防K6+425处堤后沟B渠1+300处渗水，此处堤后沟离堤防40m，沟底高程53.25m，原地面高程54.36m），在后续蓄水日常巡视中，两处渗水未停止，详见W7标防汛巡视记录。根据设计通知（编号SHT-YX-SG-40）在堤防K
3、1+300K2+155及K6+250K6+550采用二管法高压旋喷注浆防渗墙进行堤身堤基接触面、堤基处理，全长1155m，孔距80cm，防渗墙上部高程为57.80m，防渗墙渗入基岩大于50cm，其中，钻孔深度为孔底至堤顶的距离，灌浆深度为孔底至标高57.80的距离。2、施工原理及工艺流程高压喷射注浆法是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻进土层的预定位置后，以高压设备使浆液或水、（空气）成为2040MPa的高压射流从喷嘴中喷射出来，冲切、扰动、破坏土体，同时钻杆以一定速度逐渐提升，将浆液与土粒强制搅拌混合，浆液凝固后，在土中形成一个圆柱状固结体（即旋喷桩），以达到加固地基或止水防渗的目的。根据喷射方法
4、的不同，喷射注浆可分为单管法、二重管法和三重管法。二重管法：又称浆液气体喷射法，是以大于35Mpa的高压水泥浆射流通过1.9mm的喷嘴喷出，水泥浆射流四周以压缩空气加以保护，随着喷管的旋转与提升，高压水泥浆射流冲切破坏土体，同时浆射流的能量较大，将水泥浆与粘土掺搅形成桩体；压缩气也起到升扬置换的作用，使切割的部分土体从孔口冒出，水泥浆与粘土混合物固结后，形成所需要加固体。主要优点在于压力大、流量大、能量大、桩径也较大，相对于三管法它直接用水泥浆切削地层，削除了高压水对水泥浆的稀释，节约了水泥从而也保证了成桩质量，减少了废浆的排放。示意图如下：浆桶水箱搅拌机水泥仓旋喷固结体注浆管钻机喷头图2 二
5、重管旋喷注浆示意图空压机高压泥浆泵3、适用范围（1）受土层、土的粒度、土的密度、硬化剂粘性、硬化剂硬化时间影响小，可广泛应用于淤泥、淤泥质土、粘性土、粉质粘土、（亚粘土）、粉土（亚砂土）、砂土、黄土及人工填土中的素填土甚至碎石土等多种土层。（2）可作为既有建筑和新建建筑的地基加固之用，也可作为基础防渗之用；可作为施工中的临时措施（如深基坑侧壁挡土或挡水、防水帷幕等），也可作为永久建筑物的地基加固、防渗处理。（3）当用于处理泥炭土或地下水具有侵蚀性、地下水流速过大和已涌水的地基工程时，宜通过试验确定其适用性。二、施工材料、水泥：采用P.O42.5级普通硅酸盐水泥；、水：高压喷射浆液拌和用的水从赣
6、江渠抽取；、固壁材料：使用泥浆固壁成孔；、浆液存放时间：拌制的浆液及时使用，存放时间不得超过4小时，制浆材料称量误差不大于5%。三、施工方法1、总体施工顺序和流程施工顺序：高压旋喷（二管法）防渗墙计划于2013年4月中旬开工， 2014年5月底完工。按单双号间隔（分二序孔）打孔，单排，间距80cm，高压旋喷入岩不小于50cm，计划进场2台岩心钻机和2套高压灌浆设备。 施工流程：详见施工工艺流程图。高喷台车试喷台车就位完孔钻机移位泥浆护壁钻进钻机就位定位放线送浆压缩空气搅拌制浆旋喷提升喷至设计高程下喷管至设计深度旋喷成桩孔口补浆废浆排放封孔图1 施工工艺流程图2、施工方法2.1 定位放线：按照设
7、计通知单，由控制点用GPS放出高喷轴线，用钢卷尺确定每个高喷孔的孔位。施工开始前采用先导孔（间距10m左右，至少2个孔）探明地质情况，为后续施工提供地质基础资料，根据地质资料，在正式开始高喷施工前，选择有代表性地段做高压旋喷注浆试验，以确定高压旋喷注浆施工参数。2.2 钻机造孔：根据现场放线移动钻机，选用XY-200型钻机，钻孔孔径130mm。堤身土层使用泥浆固壁造孔，鱼尾钻头；堤基砂砾层使用泥浆固壁成孔，合金弹簧钻头；基岩采用金刚石钻头成孔，使钻杆头对准孔位中心。为保证钻机达到设计要求的垂直度，钻机就位后必须作水平校正（校正采用水平管及垂球），使其钻杆轴线，垂直对准钻孔中心位置，保证钻孔的垂
8、直度不超过1%。在校直纠偏检查中，利用垂球（高度不得低于2米）从垂直两个方向进行检查，若发现偏斜，则在机座下加垫薄木块进行调整。钻孔过程中要详细记录好钻杆节数，保证钻孔深度的准确；目前赣江为主防汛期间，钻孔时要记录天气预报，只要满足高压旋喷注浆施工需要，不能太多，防止洪水通过钻孔威胁堤防安全。2.3 制浆：水灰比要按设计进行，严格控制，不得随意改变。在旋喷过程中，应防止泥浆沉淀、浓度降低。不得使用受潮或过期水泥。浆液搅拌完毕后送至吸浆桶时，应有滤网进行过滤，过滤筛孔以小于喷嘴直径1/2为宜。采用搅拌机制浆，在储浆桶安装低速搅拌轴搅拌，防止水泥浆沉淀。2.4 喷射灌浆：喷管为91钢管，空压机为V
9、F-6/7-A，高喷台车为GP-50型，引孔钻好后，插入旋喷管，进行试喷，确定施工技术参数，喷射灌浆要做到：A、施工前预先准备排浆沟及泥浆池，施工工程中应将废弃的冒浆液导入或排入泥浆池，沉淀凝结后集中运至场外存放或弃置；B、旋喷前检查高压设备和管路系统，其压力和流量必须满足设计要求。注浆管及喷嘴内不得有任何杂物。注浆管接头的密封圈必须良好。C、做好每个孔位的记录，记录实际孔位、孔深和每个钻孔内的地下障碍物、注浆量等资料；D、当注浆管贯入土中，喷嘴达到设计标高时，即可按确定的施工参数（气压、气量、浆压、浆量、提升速度、将夜密度等）喷射注浆。喷射时应先达到预定的喷射压力，浆量正常后再逐渐提升注浆管
10、，由下而上旋喷注浆；喷射时注意观察堤防及四周，防止压力过大损坏堤防。E、每次旋喷时，均应先喷浆后旋转和提升，以防止浆管扭断。F、配制水泥浆时，水灰比要求按设计规定，不得随意更改，在喷浆过程中应防止水泥浆沉淀，使浓度降低。每次投料后拌合时间不得少于3min，待压浆前将浆液倒入装有滤网的集料斗中储备。水泥浆应随拌随用，储备时间小于4h。G、高压喷射注浆过程中出现骤然下降、上升或大量冒浆等异常情况时，应查明产生的原因并及时采取措施。H、一旦出现中断供浆、供气，立即将喷管下沉至停供点以下0.5m,待复供后再行提升。I、当提升至设计桩顶下1.0m深度时,放慢提升速度至设计高程。J、喷射作业结束后，用冒出
11、浆液回灌到孔内，直至不下沉为止。2.5 孔口回填补浆及封孔：喷灌结束后，可利用部分回浆或搅拌机制的浆液向喷射孔内补充浆液直至孔口浆面不下降为止，以消除凹穴。2.6 废浆液处理：喷射注浆施工中，将产生不少废弃浆液。为确保场地整洁和顺利施工，在施工前拟在场地内设置泥浆池，泥浆在施工中抽排汇入泥浆池中，待泥浆固结后再外运处理。2.7 冲洗机具：当高压喷射注浆完毕，应迅速拔出注浆管彻底清洗浆管和注浆泵，防止被浆液凝固堵塞（因故停工3h时,妥善清洗泵体和喷浆管道）。2.8 移动旋喷机具至下一孔位，第一序孔与第二序孔灌浆时间间隔不小于48h。3、 质量要求3.1 成墙的质量要求：采用二管法高压旋喷造防渗墙
12、，且满足：有效墙体厚度：不小于50cm；墙体渗透系数：K110-5cm/s；墙体抗压强度：不小于10Mpa。3.2 施工过程的成孔质量要求：孔位偏差小于5cm；钻孔孔径大于喷射管管径2cm以上。喷射直径1.0m，钻孔有效深度超过设计墙底深度30cm。钻孔偏斜度小于1%；材料水泥：采用普通硅酸盐水泥水泥标号P.O42.5级，不得使用过期的或受潮结块的水泥，水泥质量符合规范要求。水：水符合DL/T5144-2001规范中砼拌合用水要求。浆液密度：浆液密度要求不小于1.6g/cm3。高喷参数满足设计要求（见表3.2.4）。表3.2.4 高压旋喷灌浆工艺参数值（二管法）孔 距m0.8压缩气气压Mpa0
13、.6-0.8气量m3/min0.81.5水泥浆液浆压Mpa2540浆量L/min75150提升速度5-10cm/min转动速度（0.81.0）V次/min浆液密度1.6g/cm34 、高喷灌浆质量控制措施高压喷射注浆应自下而上进行，注浆过程中做到：4.1 高压注浆设备的额定压力和注浆量应符合施工图纸要求，并确保管路系统的畅通和密封，高压水管、浆管均采用钢丝编织胶管。4.2 风、浆均应连续输送，水泥浆液的高压喷射作业不得停喷或中断。4.3 二重管机具试运转时的空压机风压保持0.7Mpa左右，泥浆泵泵压按照地质情况保持36Mpa左右。4.4 水泥浆液应进行严格的过滤，防止喷射作业时堵塞，并按监理人
14、指示定期测试水泥浆液密度，浆液密度不应小于1.6g/cm3；由施工员用比重称测试，当施工中浆液密度小于1.6g/cm3时，立即停止喷注，并调整至正常范围后，方可继续喷射。高喷施工时隔两孔施工，防止相邻高喷孔施工时串浆。相邻的旋喷桩施工时间间隔不少于48小时。4.5 因故停喷后重新恢复施工前，将喷头下放不小于50cm，采取重叠搭接喷射处理后，方可继续向上提升及喷射注浆，并应记录中断深度和时间。停机超过3h时，则对泵体输浆管路进行清洗后方可继续施工。4.6 施工过程中，经常检查泥浆泵的压力、浆液流量、空压机的风压和风量、钻机转速、提升速度及耗浆量。当冒浆量超过注浆量20%或完全不冒浆时，应按下列方
15、法处理：当孔内严重漏浆时： 降低喷管提升速度或停止提升； 降低高压泵水压力、流量进行原地喷浆； 加大浆液密度，浆液中加速凝剂，灌注水泥砂浆、水泥粘土浆； 向孔内填细砂、土等堵漏材料。在供浆正常情况下，当孔口回浆密度变小，应加大进浆密度或进浆量。如地下水较丰富，可适当减小风量或降低风压。4.7 喷射作业完成后，连续将冒浆回灌至孔内，或在喷射孔内进行静压充填灌浆，直到浆液面稳定为止。4.8 实行技术人员随班作业制，技术人员必须时刻注意检查浆液初凝时间，注浆流量，风量，压力，旋转提升速度等参数是否满足设计要求，及时发现和处理施工中的质量隐患。当实际孔位孔深和每个钻孔内的地下障碍物、洞穴、涌水、漏水及
16、与工程地质报告不符等情况时，应详细记录，认真如实填写施工报表，客观反映施工实际情况。4.9 根据地质条件的变化情况及时调整施工工艺参数，以确保桩的施工质量。调整参数前应及时向业主、监理、设计部门报告，经同意后调整。5 、质量检查及验收5.1 质量检验按照设计图纸文件要求或监理人员指示，对施工作业过程中及完工后的高喷防渗墙体质量进行检验。5.2 高压喷射注浆作业前，会同监理进行以下项目的质量检查和验收； 桩位的现场放样成果； 材料试验成果；5.3 高压喷射注浆作业过程中进行以下项目的质量检查和验收。 喷射插管插入深度或高程； 现场高压喷射注浆试验成果； 高压喷射作业的工艺检验；5.4 高压喷射注
17、浆施工结束后，按施工图纸规定及监理的指示要求进行以下项目的质量检查和验收： 高压喷射注浆桩（孔）的平面位置； 高压喷射注浆防渗墙的墙体垂直度、连续性、均匀性和搭接程度（相互搭接、与心墙搭接、与基岩搭接）； 高压喷射注浆固结体的强度、透水性。高压喷射注浆固结体及防渗墙整体的质量检验应按施工图纸的要求选用注水试验和围井试验等方法，并符合水电水利工程高压喷射灌浆技术规范DL/T5200-2004的规定。四、高压旋喷注浆施工预案根据高压旋喷注浆施工工艺特点及场区内工程地质情况，为保证旋喷桩施工质量，针对施工中可能出现的问题进行分析并提出预防措施及处理方法：（1）固结体强度不均匀、缩颈产生原因喷射方法与
18、机具没有根据地质条件进行选择。喷浆设备出现故障中断施工。拔管速度、旋转速度及注浆量适配不当，造成桩身直径大小不均匀，浆液有多有少。喷射的浆液与切削的土粒强制搅拌不均匀，不充分。穿过较硬的粘性土，产生颈缩。 固结体强度不均匀、缩颈预防措施及处理方法根据设计要求和地质条件,选用不同的喷浆方法和机具。喷浆前,先进行压浆压气试验，一切正常后方可配浆，准备喷射，保证连续进行.配浆时必须用筛过滤。根据固结体的形状及桩身匀质性，调整喷嘴的旋转速度、提升速度、喷射压力和喷浆量。对易出现缩颈部位及底部不易检查处进行定位旋转喷射（不提升）或复喷的扩大桩径办法。控制浆液的水灰比及稠度。严格要求喷嘴的加工精度、位置、
19、形状、直径等，保证喷浆效果。（2）压力上不去产生原因安全阀和管路安接头处密封圈不严而有泄漏现象。泵阀损坏，油管破裂漏油。安全阀的安全压力过低，或吸浆管内留有空气或密封圈泄漏。塞油泵调压过低。压力上不去预防措施及处理方法应停机检查，经检查后压力自然上升，并以清水进行调压试验，以达到所要求的压力为止。（3）压力骤然上升产生原因喷嘴堵塞。高压管路清洗不净，浆液沉淀或其他杂物堵塞管路。泵体或出浆管路有堵塞。压力骤然上升预防措施及处理方法应停机检查，首先卸压，如喷嘴堵塞将钻杆提升，用铜疏通。其他情况堵塞应松开接头进行疏动，待堵塞消失后再进行旋喷。（4）钻孔沉管困难偏斜、冒浆产生原因遇有地下埋设物，地面不
20、平不实，钻杆倾斜度超标。注浆量与实际需要量相差较多。地层中有较大空隙不冒浆或冒浆量过大则是因为有效喷射范围与注浆量不相适应，注浆量大大超过旋喷固结所需的浆液所致。钻孔沉管困难偏斜、冒浆预防措施及处理方法放桩位点时应钎探，遇有地下埋设物应清除或移动桩钻孔点。喷射注浆前应先平整场地，钻杆应垂直倾斜度探制在0.3%以内。利用侧口式喷头，减小出浆口孔径并提高喷射能力，使浆液量与实际需要量相当，减少冒浆。控制水泥浆液配合比。针对冒浆的现象则采取在浆液中参加适量的速凝剂，缩短固结时间，使浆液在一定土层范围内凝固，还可在空隙地段增大注浆量，填满空隙后再继续旋喷。针对冒浆量过大的现象则采取提高喷射压力、适当缩
21、小喷嘴孔径、加快提升和旋转速度。（5）固结体顶部下凹产生原因在水泥浆液与土搅拌混合后，由于浆液的析水特性，会产生一定的收缩作用，因而造成在固结体顶部出现凹穴。其深度随土质浆液的析水性、固结体的直径和长度等因素的不同而异。固结体顶部下凹预防措施及处理方法旋喷长度比设计长0.31.0米，或在旋喷桩施工完毕，将固结体顶部凿去部分，在凹穴部位用混凝土填满或直接在旋喷孔中再次注入浆液，或在旋喷注浆完成后，在固体的顶部0.51.0m范围内再钻进0.51.0m，在原位提杆再注浆复喷一次加强。五、高压旋喷注浆安全措施（1）高压泥浆泵、空压机、高压清水泵必须指定专人操作，压力表应定期检修检定，以保证正常工作，操
22、作人员进行技术交底及安全交底。（2）钻机操作人员应具有熟练操作技能。（3）施工前应检查高压设备和管路系统，其压力和流量（风量）需满足设计要求，应检查管道的耐久性以及管道连接是否可靠，泵体、注浆管及喷嘴内不得有任何杂物，各类密封圈必须良好，无渗漏现象，否则接头断开、软管破裂，将会导致浆液、高压水流飞散、软管甩出等安全事故。安全阀中的安全销要进行试压检验（试压检验到当地压力容器检验所检验），必须确保在达到规定压力时能断销卸压，绝不能轻易安装未经试压检验的自制安全销。（4）喷射浆自喷嘴喷出时，具有很高的能量，因此人体与喷嘴之间的距离不应小于60cm。（5）喷射注浆的浆液以水泥浆为主，但有时也加入其他化学填加剂，一般说浆液硬化后对人畜均无害，但硬化前的液体进到眼睛里时，必须立即进行充分清洗，并及时到医院治疗。（6）吊、放喷射管路时，严禁管下站人。不得将电缆浸泡在水和泥浆中，防止漏电伤人。六、高压旋喷注浆环境保护（1）水泥细颗粒散体材料，应遮盖存放；运输时必须必须封闭覆盖，不得沿途撒落。（2）制定洒水防尘措施，指定专人负责现场洒水降尘。（3）采取有效降噪措施。（4）不得随意排放废弃的加固料。2013-04-10
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