关于高压旋喷防渗墙在水库大坝的试验及应用研究.docx

关于高压旋喷防渗墙在水库大坝的试验及应用研究 巩转定摘 要：为了解决李桥水库大坝的渗漏稳定问题和其它坝体存在的安全隐患，发挥水库应有的效益，根据李桥水库实际险情，按设计以及施工经验参数对该工程做高压旋喷防渗墙试验首先实地勘察确定试验地点和试验孔数量；其次确定工艺流程及质量控制，然后在试验中处理特殊情况，最后得出合适的技术参数试验结果表明：高压旋喷墙墙体搭接较好，表面光滑，满足设计要求及规范规定为除险加固提供可靠依据，确保施工质量，缩短施工工期关键词：高压旋喷；除险加固；防渗墙；水利工程：TV543 ：A ：1671-2064（2017）23-0067-02高压旋喷法是20世纪60年代末到70年代初在日本单管旋喷法的基础上发展来的，于20世纪70年代初我国开始研究，到80年代，高压旋喷法逐步在国内工程中被采用[1]高压旋喷防渗墙是利用高压喷射技术，在软基中钻孔内喷射水泥浆与被搅动的砂砾土颗粒混合凝结硬化而建成的地下连续墙，改变松散地层渗透系数和力学性质，从而达到防渗防漏的目的一般来说，高压旋喷防渗墙技术在较细的土质结构中应用广泛，它作为目前最有效的混凝土防渗墙施工技术之一，能有效起到防滲加固，防止坍塌等作用[2]。

本文结合李桥水库工程实例，采用高压旋喷防渗墙进行除险加固试验，为除险加固提供可靠依据，佐证了合理参数1 高压旋喷试验技术方案的确定1.1 试验目的（1）通过试验，验证高压旋喷灌浆是否满足李桥水库除险加固防渗设计标准2）提前进行试验可极大的缩短施工工期，节省投资；为正常施工提前做好准备3）验证高压旋喷灌浆的方法及其适用性通过试验验证设计确定的有效桩径、喷射介质的合理性4）论证高压旋喷灌浆孔孔距、孔序的合理性及质量的可靠性5）通过试验确定技术参数：水压和水量、气压和气量、浆压和浆量、浆液配合比、喷管提升及旋转速度6）通过试验验证所取参数的合理性，为工程施工提供指导意见和合理参数1.2 试验段的选择正确地选择灌浆试验地段，可以正确指导高压旋喷灌浆施工有着重要的意义选择试验地段时，一般应考虑了下面几个条件：（1）试验地段的地质情况应具有代表性高压旋喷灌浆试验段应选在高压旋喷灌浆施工防渗线相同地质的区域或中等偏劣的地质条件的地段根据设计提供的地质情况，将高压旋喷灌浆试验选择在以下两个区域内进行，试验一区选择在坝基壤土心墙处，试验二区选择在砂砾石坝壳处2）高压旋喷灌浆试验钻孔数目由于灌浆试验目的不同。

试验一区布设试验孔7个，孔位布置由单排孔组成，其中Ⅰ序孔4个，Ⅱ序孔3个；试验二区布设试验孔5个，孔位布置由单排孔组成，其中Ⅰ序孔3个，Ⅱ序孔2个1.3 试验参数选择根据技术规范及以往的施工经验，结合工程库区地质情况，高压喷射灌浆试验拟采用以下技术参数：（1）壤土心墙试验一区试验参数：YS1、YS2号孔：水压力35MPa流量80L/min，压缩空气压力0.6MPa，流量0.8m3/min，水泥基质浆液压力0.2～1.0MPa，流量70L/min密度1.51～1.60g/cm3，水灰比0.8：1，喷射管提升速度6cm/min，转动速度8r/minYS3、YS4号孔：水压力38MPa，流量75L/min，压缩空气压力0.7MPa，流量1m3/min，水泥基质浆液压力0.2～1.0MPa，流量80L/min，密度1.51～1.60g/cm3，水灰比0.8：1，喷射管提升速度8cm/min，转动速度10r/minYS5、YS6和YS7号孔：水压力40MPa，流量80L/min，压缩空气压力0.8MPa，流量1.0m3/min，水泥基质浆液压力0.2～1.0MPa，流量85L/min，密度1.51～1.60g/cm3，水灰比0.8：1，喷射管提升速度10cm/min，转动速度10r/min。

2）砂砾石段试验二区试验参数：ES1、ES2号孔：水压力38～40MPa，流量75～80L/min，压缩空气压力0.7MPa，流量1.0m3/min，水泥基质浆液压力0.2～1.0MPa，流量70L/min，密度1.51～1.60g/cm3，水灰比0.8：1，喷射管提升速度8cm/min，转动速度10r/minES3、ES4和ES5号孔：水压力38～40MPa，流量75～80L/min，压缩空气压力0.7～0.8MPa，流量1.0m3/min，水泥基质浆液压力0.2～ 1.0MPa，流量60～70L/min，密度1.51～1.60g/cm3水灰比0.8：1，喷射管提升速度6cm/min，转动速度10r/min2 高压旋喷试验步骤和过程控制2.1 工程概括该工程是一座以灌溉为主的年调节中型水库2012年3月13日下午17时，发现桩号0+315m后坝坡顶部和桩号0+330m后坝坡坡脚两处各出现一个塌陷坑在3月14日在坝体桩号0+200～0+250m范围内坝体下游滩地发现渗水出逸点水流有浑浊现象，局部已出现孔穴点，带出的土料为粉细砂颗粒坝区中、东段为白垩系下统紫红色粗砂岩与灰绿色砾岩互层或夹层，坝区西段为上第三系上新统砖红色粉砂质粘土岩，两者不整合接触。

地震动峰值加速度为0.10g，地震动反映谱特征周围期0.45s，相应地震基本烈度为Ⅶ度[3]2.2 工艺流程2012年6月18日至7月20日在桩号0+309～0+315处（坝基壤土心墙）和桩号0+008～0+011.8处（砂砾石地层）进行了高压旋喷灌浆试验endprint试验主要工艺流程为：钻孔→高喷台车就位→地面试喷→下入喷射管→提升喷射→浆液回灌→管路冲洗→高喷台车迁移1）高喷台车就位：高喷台车就位过程中，应检查提升、制动、管路、电路、旋摆状况、转向等系统是否正常2）地面试喷：地面试喷前检查管路是否畅通、连接情况是否正常，检查机械及管路运行情况无误后进入下一步工序3）下入喷射管：喷射管下入前，应先送水、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、水嘴和风嘴的加工质量水射流过早离散、雾化或过小的水嘴不宜使用，待各项参数符合要求后才能下管为防止水、气喷嘴堵塞，下管前，可用胶布包扎4）提升喷射：将喷射管下到预定位置后，依次送水、送气、送浆，待水压、风压和浆压升至设计值，待孔口返浆密度≥1.20g/m3后开始提升水泥浆密度控制在1.51～1.60g/m3高喷过程中，每隔30min进行一次进浆和回浆密度测试，当其达不到设计要求时，立即暂停喷浆作业并立即调整水灰比，尽快恢复喷浆作业。

5）浆液回灌：高喷灌浆结束后，利用回浆或水泥浆及时回灌，回灌时间不少于30min，直至孔口浆面不下降为止2.3 質量控制在高压喷射灌浆试验过程中，严格控制既定技术参数[4]，认真负责地完成了各孔段高压旋喷灌浆试验1）施工中孔位偏差≤3cm，钻孔倾斜率不超过1%，保证了高喷墙的连续性2）材料控制：采用普硅P0 42.5级水泥3）详细记录钻孔班报表，详细记录孔位、孔深、地层变化和漏浆掉钻等特殊情况及其处理措施，便于高喷灌浆时针对不同的地层条件和孔内情况采取相应的技术措施4）施工中采取跳打法，先进行Ⅰ序孔试验，再进行Ⅱ序孔试验，相邻桩孔间隔施工时间12～72小时5）严格控制进浆、回浆密度，进浆密度控制在1.51～1.60g/m3，返浆密度≥1.20g/m36）水泥浆存放时间当气温在10℃以下时不超过8h，10℃以上时，不超过5h7）喷射灌浆后应及时不间断进行浆液回灌直至浆液面不再下沉为止2.4 特殊情况处理高喷时孔口返浆是确保高喷墙质量的重要措施之一，在高喷过程中，有一定数量的土粒，随着浆液沿喷射管壁冒出地面通过对孔口回浆的观察，及时地了解土层情况、高喷的大致效果与高喷参数的合理性1）孔内发生严重漏浆，采取下列处理措施：1）孔口不返浆时，立即停止提升；孔口少量返浆时，降低提升速度。

2）降低浆压，增大浆液浓度及浆量恢复返浆后，再将浆压调至设计值进行高喷3）降低提升速度，上下重复喷灌4）加大水泥浆密度和在浆液中掺入速凝剂2）返浆量小于灌浆量20%者为正常情况，超过20%或完全不返浆时，及时查明原因，采取措施1）若地层中有较大孔隙而不返浆，可在浆液中加入适量的速凝剂，缩短固结时间，使浆液在一定时间内凝固；也可增大进浆量2）冒浆过大的主要原因，一般是有效喷射范围与灌浆量不相适应，灌浆量大大超过高喷固结所需的浆量减少冒浆的措施有三种：①提高喷射压力或减少灌浆量；②适当缩小喷嘴孔径；③加快提升或旋转速度3）中断喷浆的处理在本次试验过程中，各孔段发生中断喷浆的情况，在恢复试验时，对中断孔段进行了复喷，搭接长度均大于0.50m4）串浆在高喷灌浆试验中，各次序孔均发生串浆及地面冒浆，现场尽快对被串浆孔、冒浆点进行了填堵2.5 试验结果2012年7月3日对高压旋喷灌浆试验区域进行了开挖检查，从开挖出的高压旋喷防渗墙凝结体搭接较好，墙体表面平整，不存在空洞及夹渣现象，桩径及搭接厚度均可以满足设计要求及规范规定（具体详见《表1：高压旋喷防渗墙凝结体实测表》）试验一区高压旋喷防渗墙凝结体单桩直径最大145cm，最小125cm，搭接厚度最大100cm，最小89cm。

试验二区高压旋喷防渗墙凝结体单桩直径最大130cm，最小120cm，搭接厚度最大71cm，最小62cm3 结论和建议（1）根据试验区开挖检查，从开挖断面查看发现高压旋喷墙墙体搭接较好，表面光滑，不存在空洞及加渣现象；高喷旋喷墙墙体有效厚度最大145cm，最小120cm，搭接厚度最大100cm，最小62cm满足设计要求及规范规定2）通过对试验区域开挖检查，YS4、ES2号孔高喷凝结体桩径、搭接厚度最大，根据施工记录表记录的试验参数，推荐在壤土心墙采用YS4号孔参数，砂砾石及基岩采用ES2号孔参数3）针对本次试验二区（砂砾石地层）高压旋喷防渗墙厚度不均匀的情况，为保证工程施工质量，于2012年7月7日至8日采用ES2号孔参数进行了砂砾石地层验证试验，通过开挖检查发现高压旋喷墙桩径均在1.30m以上，可以满足设计要求4）为了确保工程质量建议在试验参数的基础上适当提高施工标准，推荐采用如下参数：水压力38～40Mpa，流量80L/min，压缩空气压力0.70MPa流量1.00m3/min水泥浆液压力0.80～1.20MPa，流量60～80L/min，浆液密度≥1.51g/cm3，回浆密度≥1.2g/cm3，浆液配比0.8：1、0.6：1，喷射管提升速度：基岩及砂砾石地层5～6cm/min，壤土心墙8～10cm/min，转动速度10r/min。

5）本工程所采用的一些方法值得在以后工程中同行借鉴参考文献[1]牛虹.高压旋喷法的施工特性及设备[J].工业建筑，2002，32（10）：52-55.[2]牟德昆，角志祥，王勇.高压旋喷防渗墙工程施工技术及效果分析的探讨[J].建筑知识：学术刊，2014（B03）：395-395.[3]中国地震动参数区划图（GBl8306—2001）[S].[4]水电水利工程高压喷射灌浆技术规范（DL/T5200-2004）[S].endprint -全文完-。