高喷灌浆技术在水库除险加固工程中的应用

高喷灌浆技术在水库除险加固工程中的应用

高压喷雾液通过大量热水和轴的喷雾干燥切割混合层，并以水泥砂浆等微观材料为原料，形成必要的结构体。过去一直觉得,高喷灌浆技术只适用于均匀细颗粒松散地层,对于其他的地层,大多都是持慎重以及怀疑的态度。但是经过多年的研究以及工程的试验表明,只有控制措施以及工艺参数选择得当,各种松散地层都可以选择这项技术。本文作者以河卵砾石层地下水库建设为实例,探讨了高喷灌浆技术的应用。1截渗坝工程背景和地下水库建设计算本水库是一项可以有效的解决水资源的紧缺、防止河水的入侵、改善生态环境的新建的大型工程,坝线的总长度是2511m。水库控制流域的总面积是2200km2,含水层的厚度为15.5~27.6m,给水度μ=0.35~0.45,总库容2.05×108m3,调节库容0.65×108m3。水库建成后能够增加市区的供水量960×104m3。按照SL252-2000水利水电工程等级划分的标准,地下水库是小(二)型工程,属于二等工程、二级建筑物,工程区的地震烈度是Ⅶ度。经过科学分析,选择使用高压喷射灌浆技术构筑地下水库截渗坝。地下水库截渗坝工程,坝轴线分为东西两坝段,详见图1。东坝段工程:,桩号是3+486.l~4+444.3,长度为958m,其中桩号3+486.1~3+754.4、4+277.6~4+444.3为单排摆喷防渗墙,桩号3+754.4~4+277.6为双排摆喷防渗墙。坝顶高程0.5m。2地下坝结构的形状和设计的主要特点是该结构的形状2.1坝段结构参数根据场地的水文地质的条件,对于东、西坝段的高喷防渗墙选择使用不同的结构形式。东坝段:东坝段的设计的坝顶高程是0.5m,为了保证砂砾石层成墙的质量,在桩号3+754.4~4+277.6段选择使用双排摆喷防渗墙,排距是0.8m,两排钻孔平行对应布置,孔深是22~32m,通过现场试验将孔距确定为1.6m。其余坝段中粗砂层以及粉细砂层选择使用单排摆喷防渗墙,桩号是3+622~3+754.4、4+277.6~4+312段,孔深为12~22m,孔距是1.6m;桩号3+486.1~3+622、4+312~4+444.3段,孔深5~12m,通过现场试验将孔距确定为1.8m。设计允许的最大孔斜率是0.7%。设计与施工之后形成的双排孔平行布置摆喷折线连接菱形结构。西坝段:西坝段的设计坝顶高程为-3.5m,为了保证砂砾石层成墙的质量,在桩号0+630~1+520段选择使用双排半圆喷防渗墙,排距是0.8m,两排孔呈现梅花形的布置,孔深为30~43m,通过现场试验将孔距确定为2.0m。其余的坝段砾粗砂层与粉细砂层都选择使用单排摆喷防渗墙,桩号是1+520~2+149.2,孔深为13~30m,孔距为1.6m,桩号是2+149.2~2+182.2段,孔深是12~13m,孔距是2.0m。设计允许是最大孔斜率是0.7%。2.2旋喷套接的设计设计选择使用高喷灌浆双排孔梅花形布置半圆的相向对喷的结构代替了图1当中的旋喷套接的结构形式。按照比较能够看出,根据旋喷套接灌浆的形式方案施工,一序钻孔钻灌结束之后,因为卵砾石、粗砾砂、粉细砂层等都不属于均质的地层,喷射体的形状并不一定非常规则,在复杂的非均质地层当中旋喷桩直径通常是1~2m,设计孔距是按照现场试验的最小喷射半径来确定的,高喷施工的时候很有可能喷射到二序孔的位置,当二序孔钻灌的时候由于一序孔高喷灌浆凝结体阻隔,孔易钻斜,钻孔穿过一序孔的高喷灌浆凝结体的时候,高喷灌浆无法喷射,形成了“天窗”。防渗墙体无法连续,使得整体防渗效果受到影响,所以旋喷套接在这种地层中用来形成地下截渗坝是不合适的。双排半圆喷每排中的孔距是2m,双排半圆喷孔数量和单排旋喷孔数量一样,相邻孔的间距由1.0m增加到1.28m,第二排孔的钻灌受第一排影响的可能性大大降低,且由单排旋喷改成双排半圆相向对喷后,有效的缩短了工期,使得工程的造价有所降低。3地下坝施工技术的确定见表1.24地下坝的设计和质量控制4.1设备施工用水高喷灌浆施工用的主要设备有地质钻机、钻孔测斜仪、高喷台车、高压水泵、空压机、搅灌机、灌浆泵、螺旋上料机、电焊机等。是425#抗硫盐(免检)水泥,施工时一套设备每天库存80t水泥,施工之后的粘土每天存放20t,施工用水选择使用钻水井抽水,施工的时候一套的设备每小时用水为15m3,一套设备的施工用电需200kW。施工工艺流程见图3。4.2测量机组及安装要求钻机造孔质量的控制指标:(1)定孔坝轴线最大允许偏差1cm,孔位偏差不可以超过2cm;(2)钻孔钻机对准孔位的偏差不可以超过2cm;(3)孔口径开孔口径不能够小于150mm,终孔口径需要大于130mm;(4)钻进机体需要保持平稳、牢固,每钻进5m的测量机体、立轴都需要垂直一次;(5)泥浆的护壁粘土的泥浆容重是1.1~1.25g/cm3;(6)先导孔分层界面取芯,孔深的进入基岩1.3m取芯;(7)钻孔深度根据设计的要求孔深进入不漏浆的基岩全(强)风化层2m;(8)终孔之后使用新浆液将孔内的岩粉全部置换干净,确保高喷能够顺利下管;(9)测斜孔深的东坝段不能够小于20m、西坝段大于30m的孔斜率需要控制在0.7%的范围之内;(10)记录钻进的阶段需要详细的记录地层变化、漏浆的位置、深度、时间,记录表经监理、技术员、机台长签字确认之后当天送到技术组。4.3管和高喷孔的连接东坝段施工中发现的质量问题及处理措施如下:钻孔施工过程中有28个孔是在强风化大理岩中漏浆,有2个孔是在卵砾石层漏浆,采用稠粘土浆堵漏;高喷灌浆施工时因漏浆埋管15孔次,扫孔、重新下管,采用稠水泥浆先静灌充填饱满后高喷灌浆;在第二排钻孔施工时有3个孔遇到第一排防渗墙的水泥凝结体,深度在3.8~15.8m,地层岩性为淤泥质砂和中粗砂,说明该孔岩性密实度松散,高喷半径达到2m,高喷孔遇水泥凝结体是喷不出去的,通过补孔来保证高喷防渗墙体的有效连接。西坝段施工中发现的质量问题及处理措施如下:在施工轴线上地下埋设有管线,在钻孔和高喷灌浆施工过程中有3个孔因掉钻和埋高喷管造成报废,通过移孔和补孔来保证高喷防渗墙体的有效连接。5质量缺陷部位东坝段和西坝段单元工程高喷灌浆结束后,根据工程结构形式和深度选用围井或其他方法进行检查高喷防渗墙的质量。检查部位宜布置在地层复杂的部位、漏浆严重的部位、可能存在质量缺陷的部位。为了能够检查出高喷板墙的最终的效果,通过12个检查围井注水试验以及12个钻孔高喷防渗墙体