高压喷射灌浆技术在围堰防渗处理中的应用

高压喷射灌浆技术在围堰防渗处理中的应用

1厂区地面高程和地下水位二龙山黑龙山位于甘肃省肃南市玉固族自治县。位于张家城西南约70公里处的黑河峡谷中段。它是黑河峡谷水的第四个级水电站。主要任务是发电，属于三级职业。厂房区位于黑河右岸漫滩上,厂区地面高程为2147～2152m,地下水位2145m,厂房基础开挖至建基面高程2128.7m,基坑边坡一般高18.3～23.3m,厂房建基面位于地下水位以下15.87～16.3m处。该工程将对基坑外围进行防渗处理,以防止厂房开挖过程中边坡渗透破坏及减少厂房基坑渗水量。厂房地基以含漂石的卵砾石为主,并夹有漂卵石和含卵砾石粉细砂层透镜体,总体为中等透水性,局部为强～中等透水性(漂卵石层)和弱透水性(含卵砾石粉细砂层)。颗粒以粗大为主,分布不均匀,透水性差异较大,且易产生管涌型渗透破坏,局部产生流土型渗透破坏。2防渗板墙设计指标工程采用悬挂帷幕式高压摆喷防渗板墙,墙顶高程2146～2144m,墙底高程2122.5～2126.7m。主要设计指标为:孔间距1.0m,单排布设;防渗板墙平均墙厚不小于25cm;渗透系数i×10-6cm/s(1≤i<10);抗压强度R28≥3MPa,且防渗板墙本身不得有集中渗流通道。高喷防渗板墙结构型式采用折线形式摆动连接,接头形式为搭接法,喷射中心线与板墙轴线夹角30°。防渗板墙分Ⅲ序孔施喷,喷浆摆动角度为45°。3高喷灌木设计3.1喷管摆动提升管回填工艺流程:定位→造孔→下脆性PVC护壁管→起拔套管→高喷台车就位→地面试喷→下喷管→始喷→摆动提升→回浆→终喷→提出喷管→人工回填→管路冲洗→高喷台车移位,如图1所示。注浆分Ⅲ序施工,相邻次序孔的喷射间隔时间大于24h,使Ⅰ序孔在喷射后其凝结体具有一定强度,然后再喷Ⅱ,Ⅲ序孔,这样凝结体才能形成切割式或焊接式连接。施工参数见表1。3.2施工步骤(1)标记和控制管在防渗轴线上对高喷孔一次性进行放样,利用木桩作标记,并在典型断面布设若干个控制点,妥善保护,以便校核布放孔位。钻孔应按设计图纸统一编号,孔位偏差控制在5cm以内。(2)垂直度校核开孔前,选定与高喷管径相匹配的钻孔孔径,钻孔孔径为∅150mm,套管直径为∅146mm,丝扣连接。钻孔时首先用水平尺和吊锤对钻具和推进梁的垂直度进行校核,钻孔过程中随时复校,保证成孔偏斜率一般控制在1%以内。钻孔采用阿特拉斯460-PC跟管钻机钻进成孔工艺,钻杆安有扶正器,以确保钻孔精度。(3)下刚性混凝土保护墙的特性造孔完成后,将脆性PVC护壁管下入预留在孔内的钻机套管中,起到保护钻孔孔壁,钻孔不易坍塌的作用。(4)拔销脆性PVC护壁管安装完毕后,利用液压拔管机,将预留在孔内的钻机套管拔出。孔底沉淀控制在20cm以内。(5)孔敏试验钻孔结束后,对钻孔孔深、孔斜进行验收,不符合要求的孔重新造孔,符合要求的孔及时转入下一道工序。(6)摆动系统正常高喷台车应检查提升、制动、管路、电路、摆动等系统是否正常,管路应畅通无阻、连接正常。喷嘴应与高喷要求相适应,喷嘴内不得有杂物,注浆接头应密封良好。(7)试喷管及管路的情况喷管下入前,应先送浆、气试喷,把各种压力加到喷射要求的压力和流量。通过试喷可以了解各种管路是否畅通。为防止喷嘴堵塞,下管前,可用胶布包扎。下喷浆管时保持一定浆压、浆量,防止堵塞浆管,减小摩擦。下到设计深度后再送气。不能到达设计深度的提出钻具,重新钻孔。(8)原浆制备工艺水泥经检验合格后,才能使用。高喷所需水泥浆存放的有效时间应符合下列规定:浆液使用前必须充分过滤,自制备到用完时间不超过4h,如超过规定时间,应降低标号使用,如不允许降低标号使用,则应废弃。浆液存放时间应控制在浆体温度在5～40℃范围内,否则应废弃。浆液水灰比0.5∶1～0.8∶1。当需要减缓水泥沉淀速度保持良好的可灌性时,可加入适量的水玻璃。(9)喷管过程控制1)注浆前应弄清孔序,确定摆动方向,要防止发生错误造成断墙。当注浆管下至预定孔深,开始送入符合要求的气、浆。待孔口返浆比重符合要求后,可自下而上边喷射、边摆动、边提升,直到终喷高度。喷浆过程中,随时检查施工机具运转情况和施工参数是否符合要求。2)提升速度除按现场试验确定的参数控制外,还要注意孔口返浆且返浆密度符合要求。3)接、卸换管时,速度要快,防止埋管和堵管。换管后,重新进行高喷作业,搭结长度不应小于0.3m。因故恢复喷射时,复喷0.5m,保证凝结体的连续性。4)喷射管接头的密封圈应经常检查、更换。5)喷射采用P.O32.5级普通硅酸水泥,进浆比重1.65,返浆比重不小于1.2。(10)液体收集施工前开挖好导浆沟和集浆坑,对高喷返浆进行回收处理,减少水泥废弃浆液对环境造成的污染。(11)压块和取样喷射结束后,向孔内进行静压灌浆或导流返浆进行回填,回填到孔内液面不再下沉为止。防止孔口出现“凹穴”、“空洞”等现象。(12)管道清洁压浆回填后,及时对喷射管路进行清洗,防止堵塞喷浆管路。3.3特殊情况下(1)喷具恢复机械故障要尽力缩短中断时间。若短时间不能恢复的,提出喷具,用水冲洗干净。待故障处理后,将喷具下入原中断位置以下0.5m继续进行喷射灌浆。(2)当高喷过程中喷嘴堵塞时，应提出喷嘴处理，并记录中断深度处理完毕后,若孔深能满足深度要求,下入喷具到中断深度以下0.5m继续进行喷灌作业,不能满足要求的,重新造孔。(3)在灌溉过程中，如果孔口未提取污泥，则应立即停止稀释，直到孔口反浮液提升速度根据地层和返浆情况做适当调整,在地层交界处停止提升,静喷2～3min并增大供浆量。(4)高压喷射+“凝胶浆液”①喷具停止提升,静压注浆,使架空地层全部充填密实,孔口返浆符合要求后才能恢复提升喷具;②降低喷射浆压和风压,浆压、风压分别降至5MPa和0.3MPa,加浓浆液,增大供浆量,孔口掺砂、锯末和速凝液等措施;③下喷具前在PVC管护壁的钻孔内注入“凝胶泥浆”;④为了防止喷具被埋住,采用间隔提升的方法(即全参数切割地层→静喷→全参数切割地层),待返浆后将风、浆等参数调整至正常值。4质量控制和施工效果4.1现场质量控制措施(1)以现代企业模式进行施工管理1)组织有能力、有经验的施工技术人员学习掌握设计技术文件及有关规程规范,编制施工组织措施,确保技术先进、工艺简单、经济合理;2)强化管理,规范制度:“以质量求生存,向管理要效益”,强化内部管理,制定全方位的项目管理办法,优化项目部运作机制,以现代企业模式进行施工管理;3)及时、果断作出决策:项目经理将常驻现场,对有关问题及时做出决策,确保施工顺利进行,为保质、保量完成任务提供可靠的保证。(2)质量控制的要点1)对所购材料和施工设备进行到货检验;2)对天然建材进行物理性能试验,以检验其性能是否满足设计要求,严防不合格材料进入施工流程;3)按照施工工艺要求对每一工序质量进行控制,严防不合格工序进入下一工序,每一工序找出质量控制要点进行重点控制,施工过程执行“三检制”;4)对所有原始记录、中间成果资料及最终成果资料进行质量控制,以完备的质量“三检制”和成果资料逐级审签制度保证工程资料的质量;5)在每个分项工程施工中,对各环节所涉及的工程项目试验,按照试验大纲计划进行取样试验,并将试验成果报送监理工程师审查。(3)质量检验报告的种类原材料供应选用有足够生产能力和良好信誉的厂商,所有材料均有出厂合格证和材质检验单,使用前进行严格的检验,并要有全面、详实的材质检验报告。(4)预防重大质量事故发生的措施严格执行质量“三检制”,坚决杜绝不合格工序进入下一道工序,有效地防止重大质量事故的发生。由于客观原因造成质量缺陷时,及时上报并作详细记录,征得有关各方同意后,严格按照批准的补救措施进行处理,确保工程不留质量隐患。4.2施工期间的质量控制(1)水泥性能检测对进场的共计2859.05t水泥,按要求抽取了水泥样品,委托张掖市甘州水利水电勘测设计院试验室进行水泥性能检测,检测成果如表2。检测成果资料证明,水泥各项技术指标满足规范要求。(2)中间产品在工程施工过程中,严格按表1控制喷浆各项参数,孔位、孔斜均满足设计要求。(3)防洪堤墙开挖检测结果高喷墙体围井检查和开挖检查是评定工程质量的重要依据。该工程共进行了2组墙体围井注水试验,注水试验结果见表3。检测成果表明墙体渗透指标满足设计要求。在防洪堤施工过程中,用挖掘机对堰体高喷板墙进行了开挖检查,开挖位置见表4,开挖检测结果:墙体厚度50～60cm,大于设计厚度25cm,开挖出的墙体墙面垂直,胶结密实(见图2～4);墙体取试块做抗压强度,墙体抗压强度大于3MPa,质量满足设计要求。4.3围井群众水保质量检测(1)通过对墙体进行探槽开挖,墙体厚度平均在50～60cm,大于设计墙厚25cm,墙体连续,胶结密实,满足设计要求。(2)通过对墙体进行2组围井注水试验检查:WJ1渗透系数为K1=1.029×10-7cm/s,WJ2渗透系数为K2=4.42×10-7cm/s,均满足设计渗透指标K≤i×10-6cm/s的要求。(3)整个工程施工,严格在监理、业主、施工单位质检人员的受控过程中,各项参数、指标均满足设计要求,工程质量达到优良标准。经工程验收会议综合评定工程质量等级为优良。4.4渗墙设计及排水该工程实施后就进行了基坑开挖,开挖过程的渗流和排水情况表明,工程取得了很好的预期效果。防渗墙设计为悬挂式,基坑积水包括山体内部的裂隙水、基坑内土体自身的饱和水、墙体底部的绕渗