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摘要：高压喷射灌浆在水利水电工程中一般起防渗作用，本文介绍通过采用高压旋喷灌浆处理向家坝水电站深厚覆盖层作为承重结构基础的经验，通过该工程的成功运用，为类似条件下的深厚覆盖层处理后作为承重结构基础提供一些参考。
关键词：高压旋喷灌浆；柔性结构；基础；向家坝水电站
Abstract: high pressure jet grouting in water resources and hydropower engineering general seepage prevention effect, in this paper by means of high-pressure rotating spray irrigation plasma processing of xiangjiaba hydropower station bearing structure as the foundation of deep overburden experience, through the success of this project is applied, for the similar conditions of processing bearing structure as the foundation of deep overburden to provide some reference.
Keywords: high pressure rotating sprinkler irrigation slurry; Flexible structure; Basis; Xiangjiaba hydropower station
中图分类号：[TM622]文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
一、工程概况
向家坝水电站二期纵向围堰上游接头段与导水段右侧坡脚地基是砂层，为了提高地基承载性能，提高上部钢筋石笼的柔性结构的可靠性，设计要求对砂层进行高压旋喷灌浆加固处理，以高喷体作为引水段围堰的柔性基础。
二期纵向围堰上游柔性结构段，河流冲积层厚度在45m～62m，上游厚、下游薄，其层次结构特征及物理力学特性具有三层结构，上部砂卵砾石层厚8m～13m，下界面高程249m～252m；中间砂层厚14m～24m，下界面高程237m～253m；底部含崩（块）石砂卵砾石层厚度8m～22m。此外还有少量透镜状展布的含砂壤土卵砾石或淤泥质粉砂，厚度2m～10m，底板高程228m～243m。240m～225m高程以下将遇到随机分布有崩（块）石，块径较大。
高压旋喷灌浆处理的底高程为▽250m，高喷深度为3.2～19.0m。高喷孔顺水流方向共布置25排，共167个孔。
二、主要设计技术参数
1、布孔形式：孔距3.0m，排距2.0m，呈正方形布置。
2、主要技术参数
高压旋喷灌浆施工采用排间分序、排内加密、分I、II序孔进行施工，单排为一序排、双排为二序排。高压旋喷施工参数见表1。
表1 高压旋喷施工参数表
三、施工工艺与方法
1、施工工艺
采用70型和MZ200跟管钻进行造孔，孔深达到设计孔深后，在套管内下入PVC管，再拔出套管后，下管喷灌。高压旋喷桩采用两重管法。施工工艺流程如图1：
2、施工方法
（1）钻孔、孔位、孔斜与孔径
选用70型和MZ200跟管钻进行造孔。钻孔孔径Φ127～146mm，钻孔深度为深入设计孔底0.5m。
跟管钻机造孔时，套管跟进，成孔后向孔内下入PVC管，再拔出套管。PVC管的内径不小于Φ110mm。壁厚不小于2.5mm。
钻孔孔位偏差应控制在5cm以内,其孔斜控制在1%内。
为确保高压旋喷桩的连续性，防止钻孔偏斜，将钻孔周围场地整平、压实，使钻机钻孔时平稳、牢固；钻机对准孔位后，校准机身水平，垫稳、垫牢、垫平机架，控制孔位偏差≤5cm；钻进过程中，用KXP-1型测斜仪跟踪测斜，发现超标，及时纠偏，确保钻孔偏斜率控制在1%以内。
检查孔采用XY-2型地质钻造孔，孔径不小于127mm。取芯、装箱、编号、素描。
（2）下喷射管：
跟管钻机造孔完成、PVC管下至孔底、套管拔出后、下喷管过程中，为防止喷嘴堵塞，可采用塑料薄膜包裹喷头或边低压送浆边下管的方法。下放喷射管之前，要进行全面试压，一切正常后才能下放入孔；喷管下到孔底时，确认具备灌浆条件，然后开喷。
（3）浆液配制
① 水泥：高压旋喷浆液采用强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥，运至现场的水泥为新鲜无结块。不得随意混用不同厂家和品种的水泥。
② 浆液
A、浆液水灰比为：0.8∶1～0.5∶1，水泥浆比重为1.6～1.8g/cm3。
B、浆液存放时间：当环境气温10℃以下时，不超过5h；当环境气温10℃以上时，不超过3h；当浆液存放时间超过有效时间时，按废浆处理。
C、浆液存放时间应控制浆体温度在5～40℃范围内，如超出上述规定按废浆处理。
（4）喷射灌浆
喷射管下放到设计深度后，送入合乎要求的气、水泥浆，喷射1～3min，待注入的浆液冒出地面后（冒浆量正常范围为10%～20%注浆量，比重不小于1.3），按设计的提升速度、旋转速度，自下而上边喷射、边转动、边提升，直到设计高度，停送气、浆液，提出喷射管。喷射灌浆开始后，必须经常检测高喷气、水泥浆的流量、浆液比重、压力以及旋转速度、提升速度等各项施工技术参数是否符合设计要求，并且随时做好记录。
（5）静压回灌
为解决旋喷凝结体顶部因浆液析水而出现凹陷现象，喷射结束后，随即在喷射孔内进行静压充填灌浆，直至孔口液面不再下沉为止。
水泥浆液严格过滤，并按喷嘴直径设置两道过滤装置。在制备水泥浆液搅拌罐和泥浆泵吸浆搅拌罐之间设一道过滤网，在泥浆吸浆管尾部设一过滤器。
旋喷注浆过程中，经常检查、调整高压注浆泵的压力、浆液流量、空压机风压和风量、喷机旋转和提升速度、实际的浆液耗用量等。
（6）清洗
当喷射到设计高程后，喷射完毕，及时将各管路冲洗干净，不得留有残渣，以防堵塞。将浆液换成清水进行连续冲洗，直到管路出水澄清为止。
（7）移动机具
喷射结束后，把喷管设备移至下一孔进行施工。
四、施工过程中特殊情况的处理
（1）漏浆量大，孔口返浆小的处理
①在浆液中加入速凝剂、絮凝剂等；
②向孔内加砂、黏土、炮花、锯末等堵漏材料；
③加大浆液比重；
④降低提升速度或停止提升；
⑤降低喷射压力、流量，进行原位复喷。
（2）孔口返浆量过大的处理
采用提高喷射压力或減少注浆量或加快提升速度和旋转速度进行处理。
（3）喷灌中断的处理
因故停喷后重新恢复施工前，在中断处以下0.5m处开喷，中断前后搭界处进行复喷。停机超过3h时，应对泵体输浆管路进行清洗后方可继续施工。
（4）串通孔的处理
高压喷射灌浆过程中发生串浆时，应填堵串浆孔，待灌浆孔高喷灌浆结束8小时后，对串通孔扫孔进行高喷灌浆或继续钻进。
五、施工质量分析与评价
1、主要工序验收及质量控制
（1）灌浆材料的质量控制
灌浆采用42.5#强度等级的普通硅酸盐水泥，对进场的水泥进行送样检测。水泥检测满足新鲜无结块，细度应满足80µm方孔筛筛余量不大于5%的要求。
（2）施工过程钻孔灌浆工艺质量控制
① 孔位控制
施工现场钻机迁移至新孔位后，必须再次对孔位进行测放和校对，确保孔位偏差不大于10cm。
② 孔斜控制
开孔定位时确保准确、垂直。前10米跟管钻进时必须反复校对钢管的铅直度。发现孔斜过大，应立即采取纠偏措施。
③ 孔深控制
当跟管跟至设计深度，当班现场负责人通知現场监理和质检人员对孔深进行核定。
④ 喷射深度控制
在放置喷浆管的全过程中，通知现场质检人员和现场监理到场共同监督，确保喷浆管放置到设计深度。
如果在放置喷浆管的过程中出现无法放到位的情况，要采用钻机扫孔的措施，如果扫孔失败则需要重新造孔。
⑤ 浆液控制
现场必须配置并备用比重计，在喷浆过程中随时检查浆液比重，必须确保浆液比重满足设计要求，并在原始资料上作好相应纪录。
⑥ 喷射作业
在喷射过程中，要随时检查并确保各种施工参数要符合要求，孔内出现异常情况及时汇报监理并按监理指示处理。
2、检查孔成果分析
灌后检查孔芯样连续完整，全为水泥浆硅结石。芯样抗压强度试验共进行2组，抗压强度分别为43.4MPa、47.2MPa，满足设计要求。
3、施工质量总评价
（1）从水泥进货、现场指标检测以及灌浆浆液配比的检测的结果表明，灌浆浆材的各项主要技术指标、质量指标均符合有关部颁规范与设计要求。
（2）严格执行“三检”制，施工的各个工艺环节均在三检检查、监理抽检满足施工技术要求及规范的情况下进入下一个工序，各工序施工质量满足要求。
（3）从孔口返浆取样试验情况来看，最低抗压强度为18.8MPa，满足设计要求。
（4）从检查孔施工情况来年，检查孔芯样完整连续，水泥浆硅结石密实，物理力学指标满足设计要求。
（5）从单元工程质量评定来看，优良率达100%，满足优良工程标准。
综上所述，柔性结构段高压旋喷灌浆施工质量满足要求且达到优良等级。
六、结语
柔性结构基础高压旋喷灌浆2008年11月份完成后，经过数后的运行，证明高压旋喷灌浆体作为柔性结构的承重基础完全满足工程的需要，表明设计参数合理，施工方法可行，为高压旋喷灌浆处理深厚覆盖层作为承重基础积累了一点经验，对类似的深厚覆盖层处理提供了可参考经验。
关键词：高压旋喷灌浆；柔性结构；基础；向家坝水电站
Abstract: high pressure jet grouting in water resources and hydropower engineering general seepage prevention effect, in this paper by means of high-pressure rotating spray irrigation plasma processing of xiangjiaba hydropower station bearing structure as the foundation of deep overburden experience, through the success of this project is applied, for the similar conditions of processing bearing structure as the foundation of deep overburden to provide some reference.
Keywords: high pressure rotating sprinkler irrigation slurry; Flexible structure; Basis; Xiangjiaba hydropower station
中图分类号：[TM622]文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
一、工程概况
向家坝水电站二期纵向围堰上游接头段与导水段右侧坡脚地基是砂层，为了提高地基承载性能，提高上部钢筋石笼的柔性结构的可靠性，设计要求对砂层进行高压旋喷灌浆加固处理，以高喷体作为引水段围堰的柔性基础。
二期纵向围堰上游柔性结构段，河流冲积层厚度在45m～62m，上游厚、下游薄，其层次结构特征及物理力学特性具有三层结构，上部砂卵砾石层厚8m～13m，下界面高程249m～252m；中间砂层厚14m～24m，下界面高程237m～253m；底部含崩（块）石砂卵砾石层厚度8m～22m。此外还有少量透镜状展布的含砂壤土卵砾石或淤泥质粉砂，厚度2m～10m，底板高程228m～243m。240m～225m高程以下将遇到随机分布有崩（块）石，块径较大。
高压旋喷灌浆处理的底高程为▽250m，高喷深度为3.2～19.0m。高喷孔顺水流方向共布置25排，共167个孔。
二、主要设计技术参数
1、布孔形式：孔距3.0m，排距2.0m，呈正方形布置。
2、主要技术参数
高压旋喷灌浆施工采用排间分序、排内加密、分I、II序孔进行施工，单排为一序排、双排为二序排。高压旋喷施工参数见表1。
表1 高压旋喷施工参数表
三、施工工艺与方法
1、施工工艺
采用70型和MZ200跟管钻进行造孔，孔深达到设计孔深后，在套管内下入PVC管，再拔出套管后，下管喷灌。高压旋喷桩采用两重管法。施工工艺流程如图1：
2、施工方法
（1）钻孔、孔位、孔斜与孔径
选用70型和MZ200跟管钻进行造孔。钻孔孔径Φ127～146mm，钻孔深度为深入设计孔底0.5m。
跟管钻机造孔时，套管跟进，成孔后向孔内下入PVC管，再拔出套管。PVC管的内径不小于Φ110mm。壁厚不小于2.5mm。
钻孔孔位偏差应控制在5cm以内,其孔斜控制在1%内。
为确保高压旋喷桩的连续性，防止钻孔偏斜，将钻孔周围场地整平、压实，使钻机钻孔时平稳、牢固；钻机对准孔位后，校准机身水平，垫稳、垫牢、垫平机架，控制孔位偏差≤5cm；钻进过程中，用KXP-1型测斜仪跟踪测斜，发现超标，及时纠偏，确保钻孔偏斜率控制在1%以内。
检查孔采用XY-2型地质钻造孔，孔径不小于127mm。取芯、装箱、编号、素描。
（2）下喷射管：
跟管钻机造孔完成、PVC管下至孔底、套管拔出后、下喷管过程中，为防止喷嘴堵塞，可采用塑料薄膜包裹喷头或边低压送浆边下管的方法。下放喷射管之前，要进行全面试压，一切正常后才能下放入孔；喷管下到孔底时，确认具备灌浆条件，然后开喷。
（3）浆液配制
① 水泥：高压旋喷浆液采用强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥，运至现场的水泥为新鲜无结块。不得随意混用不同厂家和品种的水泥。
② 浆液
A、浆液水灰比为：0.8∶1～0.5∶1，水泥浆比重为1.6～1.8g/cm3。
B、浆液存放时间：当环境气温10℃以下时，不超过5h；当环境气温10℃以上时，不超过3h；当浆液存放时间超过有效时间时，按废浆处理。
C、浆液存放时间应控制浆体温度在5～40℃范围内，如超出上述规定按废浆处理。
（4）喷射灌浆
喷射管下放到设计深度后，送入合乎要求的气、水泥浆，喷射1～3min，待注入的浆液冒出地面后（冒浆量正常范围为10%～20%注浆量，比重不小于1.3），按设计的提升速度、旋转速度，自下而上边喷射、边转动、边提升，直到设计高度，停送气、浆液，提出喷射管。喷射灌浆开始后，必须经常检测高喷气、水泥浆的流量、浆液比重、压力以及旋转速度、提升速度等各项施工技术参数是否符合设计要求，并且随时做好记录。
（5）静压回灌
为解决旋喷凝结体顶部因浆液析水而出现凹陷现象，喷射结束后，随即在喷射孔内进行静压充填灌浆，直至孔口液面不再下沉为止。
水泥浆液严格过滤，并按喷嘴直径设置两道过滤装置。在制备水泥浆液搅拌罐和泥浆泵吸浆搅拌罐之间设一道过滤网，在泥浆吸浆管尾部设一过滤器。
旋喷注浆过程中，经常检查、调整高压注浆泵的压力、浆液流量、空压机风压和风量、喷机旋转和提升速度、实际的浆液耗用量等。
（6）清洗
当喷射到设计高程后，喷射完毕，及时将各管路冲洗干净，不得留有残渣，以防堵塞。将浆液换成清水进行连续冲洗，直到管路出水澄清为止。
（7）移动机具
喷射结束后，把喷管设备移至下一孔进行施工。
四、施工过程中特殊情况的处理
（1）漏浆量大，孔口返浆小的处理
①在浆液中加入速凝剂、絮凝剂等；
②向孔内加砂、黏土、炮花、锯末等堵漏材料；
③加大浆液比重；
④降低提升速度或停止提升；
⑤降低喷射压力、流量，进行原位复喷。
（2）孔口返浆量过大的处理
采用提高喷射压力或減少注浆量或加快提升速度和旋转速度进行处理。
（3）喷灌中断的处理
因故停喷后重新恢复施工前，在中断处以下0.5m处开喷，中断前后搭界处进行复喷。停机超过3h时，应对泵体输浆管路进行清洗后方可继续施工。
（4）串通孔的处理
高压喷射灌浆过程中发生串浆时，应填堵串浆孔，待灌浆孔高喷灌浆结束8小时后，对串通孔扫孔进行高喷灌浆或继续钻进。
五、施工质量分析与评价
1、主要工序验收及质量控制
（1）灌浆材料的质量控制
灌浆采用42.5#强度等级的普通硅酸盐水泥，对进场的水泥进行送样检测。水泥检测满足新鲜无结块，细度应满足80µm方孔筛筛余量不大于5%的要求。
（2）施工过程钻孔灌浆工艺质量控制
① 孔位控制
施工现场钻机迁移至新孔位后，必须再次对孔位进行测放和校对，确保孔位偏差不大于10cm。
② 孔斜控制
开孔定位时确保准确、垂直。前10米跟管钻进时必须反复校对钢管的铅直度。发现孔斜过大，应立即采取纠偏措施。
③ 孔深控制
当跟管跟至设计深度，当班现场负责人通知現场监理和质检人员对孔深进行核定。
④ 喷射深度控制
在放置喷浆管的全过程中，通知现场质检人员和现场监理到场共同监督，确保喷浆管放置到设计深度。
如果在放置喷浆管的过程中出现无法放到位的情况，要采用钻机扫孔的措施，如果扫孔失败则需要重新造孔。
⑤ 浆液控制
现场必须配置并备用比重计，在喷浆过程中随时检查浆液比重，必须确保浆液比重满足设计要求，并在原始资料上作好相应纪录。
⑥ 喷射作业
在喷射过程中，要随时检查并确保各种施工参数要符合要求，孔内出现异常情况及时汇报监理并按监理指示处理。
2、检查孔成果分析
灌后检查孔芯样连续完整，全为水泥浆硅结石。芯样抗压强度试验共进行2组，抗压强度分别为43.4MPa、47.2MPa，满足设计要求。
3、施工质量总评价
（1）从水泥进货、现场指标检测以及灌浆浆液配比的检测的结果表明，灌浆浆材的各项主要技术指标、质量指标均符合有关部颁规范与设计要求。
（2）严格执行“三检”制，施工的各个工艺环节均在三检检查、监理抽检满足施工技术要求及规范的情况下进入下一个工序，各工序施工质量满足要求。
（3）从孔口返浆取样试验情况来看，最低抗压强度为18.8MPa，满足设计要求。
（4）从检查孔施工情况来年，检查孔芯样完整连续，水泥浆硅结石密实，物理力学指标满足设计要求。
（5）从单元工程质量评定来看，优良率达100%，满足优良工程标准。
综上所述，柔性结构段高压旋喷灌浆施工质量满足要求且达到优良等级。
六、结语
柔性结构基础高压旋喷灌浆2008年11月份完成后，经过数后的运行，证明高压旋喷灌浆体作为柔性结构的承重基础完全满足工程的需要，表明设计参数合理，施工方法可行，为高压旋喷灌浆处理深厚覆盖层作为承重基础积累了一点经验，对类似的深厚覆盖层处理提供了可参考经验。