论文部分内容阅读
摘要:高压喷射灌浆技术在复杂地层条件下,受多种因素影响,质量可靠性不易把握,一些工程实施的效果不甚理想,较设计指标相差较大,应用时较为谨慎。
关键词: 复杂 地层条件 高喷 技术 研究
1课题项目背景
山西省朔州市右玉县海子湾水库枢纽工程,坝基地层由老至新分别为:
⑴白垩系上统助马堡组(K2zm)
岩性上部以紫红色泥岩为主,含杂色泥岩,夹薄层白色砂岩,下部以灰白色杂色砂岩、含砾砂岩为主,夹杂色泥岩。
⑵第四系上更新统风洪积(Q3epl)、洪冲积(Q3pal)
风洪积(Q3epl)岩性主要为低液限粉土,含砂低液限粉土、部分地段底部常含有少量卵石、砾石,厚度15~25m。
洪冲积(Q3pal)岩性上部为低液限粉土、低液限粘土、含砂低液限粘土,下部为中粗砂、砾砂、砂砾石,粒径2~15cm,厚度5m~30m。
(3)第四系全新统洪冲积(Q4pal)
早期洪冲积(Q41pal),岩性主要为低液限粉土、低液限粘土、粉砂、中粗砂、砂砾石,卵砾石成份为玄武岩、灰岩、片麻岩等,粒径1cm~10cm,分选及磨圆度较好。
晚期洪冲期(Q42pal),岩性主要为低液限粉土、含细粒土砂、砂砾石。含细粒土砂,松散,湿,颗粒不均匀。
大坝防渗处理设计采用高压旋喷灌浆技术,高喷防渗墙深入基岩0.5m,设计防渗K值小于1×10-6cm/s,墙体有效厚度不小于70cm,28d抗压强度≥2MPa。
项目研究的方法主要是:通过围井试验,取得初步施工成果;在此基础上进行優化和调整,用于主体工程施工,通过质量检查成果予以验证。
2围井试验确定高喷参数
高喷防渗墙施工前,先进行生产性试验,设计9个高喷孔构成2个围井,孔距1.2m,深度为伸入基岩0.5m。通过围井试验确定的高压旋喷灌浆参数。
3高压旋喷灌浆施工
3.1钻孔施工
采用泥浆护壁、地质钻机回转钻进工艺。开孔孔径不小于Φ130mm,终孔孔径不小于Φ110mm。孔斜率不大于1%。
孔深控制:沿防渗轴线每30m~36m钻打先导孔,确定基岩面,进而确定各孔的终孔深度,各孔终孔要取芯鉴定。
3.2高喷灌浆施工
3.2.1技术措施
(1)地面试喷:喷浆作业前做好地面试喷,检查旋喷系统完好性和施工技术参数值。
(2)回浆利用:高喷过程中采用除砂和除泥系统对孔口回浆进行净化,净化后水泥浆液添加相应的水泥,配制成新浆再度使用。
(3)墙顶部质量欠缺处理:高喷孔顶部,往往是质量欠缺的多发区,对此喷至上部几米时,采取降低提升速度、加大水压、加大浆量或复喷等工艺技术措施;极个别由于软弱夹泥造成的顶部强度较低,采取挖除,用混凝土回填方式进行处理。
(4)应用自动记录仪高喷灌浆监控系统,准确监控灌浆过程参数的变化情况。
3.2.2特殊情况处理措施
(1)高喷中断处理:喷灌因故中断,对中断时间较短(包括中间卸管)的高喷孔按复喷0.3m搭接处理;对中断时间较长的,进行扫孔并增加搭接长度,不少于1m。
(2)埋管处理:旋喷过程中出现高喷管被埋事故,使用震动器协助起拔埋管;特殊情况未能起拔成功的,采取在此事故孔轴线两侧增加高喷孔的方式进行处理,邻近钻孔的孔位也进行了相应的调整。
(3)返浆异常处理:喷浆过程中出现不返浆或返浆过小,应降低提升或停止提升喷管,待返浆正常后恢复提升,对较长时间不返浆,应从孔口人工向孔内添加细砂,已封堵喷射段漏失通道。
3.3工序质量过程控制
在施工中,严格进行过程工序参数控制。
钻孔过程:整个施工过程未出现钻孔事故,孔位检测826次,合格率100%;孔深、孔斜检测826次,合格率100%;经测量计算钻孔最大偏斜率为0.96%,全部满足孔斜标准要求。
旋喷过程:高喷管下设深度检测2492次,全部合格;高喷参数(水压、水量、风压、风量、浆压、浆量)每10分钟检测一次,全部合格;进浆密度检测7227次,合格率100%;回浆密度检测7227次,全部合格;高喷中断105次,经采取措施,没有质量影响的105次,全部合格。
4高喷施工效果检查
4.1围井检查
高喷防渗墙施工结束,布置了1个围井,检查墙体渗透性能。
检查围井的孔距均为1.2m,与高喷防渗墙的孔距相同。其它施工参数也与高喷墙主体工程的施工参数相同。
在围井中心钻孔做注水孔,注水孔孔径为110mm,采用泥浆护壁钻进,钻孔深度小于形成检查围井的各高喷孔中最小孔深0.5m,然后在注水孔内下设PVC花管,花管的透水孔眼交叉布置,每层不少于三孔,上下最大层间距不大于50cm。
起出钻杆,持续向注水孔内注入清水,水面保持墙顶上下50cm范围内,时间不少于24小时,然后进行注水试验,按式1计算围井周边高喷墙的渗透系数K值。
(式1)
式中:K—渗透系数,m/d; Q—稳定注水量,m3/d; t—高喷板墙厚度,m;
L—围井板墙中心线周长,m; S—围井内外水头差,m;
H—井内注水面至井底的高度,m; h0—地下水位至井底的高度,m。
从围井注水试验检查结果看,墙体渗透系数K值为0.4×10-6cm/s,满足小于1×10-6cm/s的设计防渗要求。
4.2开挖检查
在桩号0+100~0+105段设置开挖检查点。开挖直观检查可看出:墙体连续、致密,墙体最小厚度为81cm,满足设计最小墙70cm的要求。
4.3墙体钻孔注水检查
墙体钻孔注水检查孔数量为总孔数的5%,布置在防渗墙中心线上,在该部位高喷施工结束14天后进行。钻孔可采用清水钻进,钻孔深度小于该部位墙体岩面深度。
4.4高喷凝结体强度检测
通过对三个钻孔注水检查孔进行取芯,分别选取若干芯样检测28天抗压强度,试件抗压强度为2.9MPa~17.0MPa,均满足大于2.0MPa的设计要求。
5结语
从本课题项目的施工成果可以看出,针对此类复杂地层条件,采用三管法高压旋喷灌浆技术能够可靠的构筑地下防渗墙体。
(作者单位:中国水电基础局有限公司)
关键词: 复杂 地层条件 高喷 技术 研究
1课题项目背景
山西省朔州市右玉县海子湾水库枢纽工程,坝基地层由老至新分别为:
⑴白垩系上统助马堡组(K2zm)
岩性上部以紫红色泥岩为主,含杂色泥岩,夹薄层白色砂岩,下部以灰白色杂色砂岩、含砾砂岩为主,夹杂色泥岩。
⑵第四系上更新统风洪积(Q3epl)、洪冲积(Q3pal)
风洪积(Q3epl)岩性主要为低液限粉土,含砂低液限粉土、部分地段底部常含有少量卵石、砾石,厚度15~25m。
洪冲积(Q3pal)岩性上部为低液限粉土、低液限粘土、含砂低液限粘土,下部为中粗砂、砾砂、砂砾石,粒径2~15cm,厚度5m~30m。
(3)第四系全新统洪冲积(Q4pal)
早期洪冲积(Q41pal),岩性主要为低液限粉土、低液限粘土、粉砂、中粗砂、砂砾石,卵砾石成份为玄武岩、灰岩、片麻岩等,粒径1cm~10cm,分选及磨圆度较好。
晚期洪冲期(Q42pal),岩性主要为低液限粉土、含细粒土砂、砂砾石。含细粒土砂,松散,湿,颗粒不均匀。
大坝防渗处理设计采用高压旋喷灌浆技术,高喷防渗墙深入基岩0.5m,设计防渗K值小于1×10-6cm/s,墙体有效厚度不小于70cm,28d抗压强度≥2MPa。
项目研究的方法主要是:通过围井试验,取得初步施工成果;在此基础上进行優化和调整,用于主体工程施工,通过质量检查成果予以验证。
2围井试验确定高喷参数
高喷防渗墙施工前,先进行生产性试验,设计9个高喷孔构成2个围井,孔距1.2m,深度为伸入基岩0.5m。通过围井试验确定的高压旋喷灌浆参数。
3高压旋喷灌浆施工
3.1钻孔施工
采用泥浆护壁、地质钻机回转钻进工艺。开孔孔径不小于Φ130mm,终孔孔径不小于Φ110mm。孔斜率不大于1%。
孔深控制:沿防渗轴线每30m~36m钻打先导孔,确定基岩面,进而确定各孔的终孔深度,各孔终孔要取芯鉴定。
3.2高喷灌浆施工
3.2.1技术措施
(1)地面试喷:喷浆作业前做好地面试喷,检查旋喷系统完好性和施工技术参数值。
(2)回浆利用:高喷过程中采用除砂和除泥系统对孔口回浆进行净化,净化后水泥浆液添加相应的水泥,配制成新浆再度使用。
(3)墙顶部质量欠缺处理:高喷孔顶部,往往是质量欠缺的多发区,对此喷至上部几米时,采取降低提升速度、加大水压、加大浆量或复喷等工艺技术措施;极个别由于软弱夹泥造成的顶部强度较低,采取挖除,用混凝土回填方式进行处理。
(4)应用自动记录仪高喷灌浆监控系统,准确监控灌浆过程参数的变化情况。
3.2.2特殊情况处理措施
(1)高喷中断处理:喷灌因故中断,对中断时间较短(包括中间卸管)的高喷孔按复喷0.3m搭接处理;对中断时间较长的,进行扫孔并增加搭接长度,不少于1m。
(2)埋管处理:旋喷过程中出现高喷管被埋事故,使用震动器协助起拔埋管;特殊情况未能起拔成功的,采取在此事故孔轴线两侧增加高喷孔的方式进行处理,邻近钻孔的孔位也进行了相应的调整。
(3)返浆异常处理:喷浆过程中出现不返浆或返浆过小,应降低提升或停止提升喷管,待返浆正常后恢复提升,对较长时间不返浆,应从孔口人工向孔内添加细砂,已封堵喷射段漏失通道。
3.3工序质量过程控制
在施工中,严格进行过程工序参数控制。
钻孔过程:整个施工过程未出现钻孔事故,孔位检测826次,合格率100%;孔深、孔斜检测826次,合格率100%;经测量计算钻孔最大偏斜率为0.96%,全部满足孔斜标准要求。
旋喷过程:高喷管下设深度检测2492次,全部合格;高喷参数(水压、水量、风压、风量、浆压、浆量)每10分钟检测一次,全部合格;进浆密度检测7227次,合格率100%;回浆密度检测7227次,全部合格;高喷中断105次,经采取措施,没有质量影响的105次,全部合格。
4高喷施工效果检查
4.1围井检查
高喷防渗墙施工结束,布置了1个围井,检查墙体渗透性能。
检查围井的孔距均为1.2m,与高喷防渗墙的孔距相同。其它施工参数也与高喷墙主体工程的施工参数相同。
在围井中心钻孔做注水孔,注水孔孔径为110mm,采用泥浆护壁钻进,钻孔深度小于形成检查围井的各高喷孔中最小孔深0.5m,然后在注水孔内下设PVC花管,花管的透水孔眼交叉布置,每层不少于三孔,上下最大层间距不大于50cm。
起出钻杆,持续向注水孔内注入清水,水面保持墙顶上下50cm范围内,时间不少于24小时,然后进行注水试验,按式1计算围井周边高喷墙的渗透系数K值。
(式1)
式中:K—渗透系数,m/d; Q—稳定注水量,m3/d; t—高喷板墙厚度,m;
L—围井板墙中心线周长,m; S—围井内外水头差,m;
H—井内注水面至井底的高度,m; h0—地下水位至井底的高度,m。
从围井注水试验检查结果看,墙体渗透系数K值为0.4×10-6cm/s,满足小于1×10-6cm/s的设计防渗要求。
4.2开挖检查
在桩号0+100~0+105段设置开挖检查点。开挖直观检查可看出:墙体连续、致密,墙体最小厚度为81cm,满足设计最小墙70cm的要求。
4.3墙体钻孔注水检查
墙体钻孔注水检查孔数量为总孔数的5%,布置在防渗墙中心线上,在该部位高喷施工结束14天后进行。钻孔可采用清水钻进,钻孔深度小于该部位墙体岩面深度。
4.4高喷凝结体强度检测
通过对三个钻孔注水检查孔进行取芯,分别选取若干芯样检测28天抗压强度,试件抗压强度为2.9MPa~17.0MPa,均满足大于2.0MPa的设计要求。
5结语
从本课题项目的施工成果可以看出,针对此类复杂地层条件,采用三管法高压旋喷灌浆技术能够可靠的构筑地下防渗墙体。
(作者单位:中国水电基础局有限公司)