润扬高喷试验报告

1、 中国葛洲坝集团公司润扬大桥基础工程项目部 高压旋喷灌浆试验报告江苏省润扬大桥南汊悬索桥北锚碇基础工程高压旋喷灌浆试验报告一、工程概况江苏省润扬长江公路大桥南汊悬索桥北锚碇基础工程基坑深约50m，采用1.2m厚的钢筋混凝土地连墙围护防水，由于北锚碇地质和水文地质条件及基础结构复杂多变，施工技术难度高。因此基坑开挖前为增加适当可行的安全保证，采取必要的基坑安全保证措施，改善结构受力条件，降低封水风险，确保深基坑开挖顺利进行，为此拟沿地连墙外侧进行高压旋喷灌浆，形成一道高压旋喷防渗墙。其目的是延长渗径，确保在降水过程中，地连墙和长江围堤的安全，增强基坑开挖施工的可靠性和安全性。在正式施工前必须进行

2、生产性试验，为设计和施工提供重要技术参数，以及制定技术先进、经济合理的施工技术措施、科学的检测方法等。1.1地形、地貌特征北锚碇场区位于世业洲尾部偏南侧，属江中滩地，地面高程2.853.49m（黄海高程，下同），场地中心以南125m左右筑有东西向大堤（江堤），堤外滩面高程4.05.0m。12场区岩土构成与特征121第四系覆盖层场区覆盖层为第四纪全新世河流冲积物（Q），总厚度45.748.5m，自上而下依次为：1亚粘土：褐黄灰黄色，上部层理不明显，硬塑状；下部略显水平层理，软塑流塑状，底部一般夹有粉砂或亚砂土；分布于场地表部，层厚一般为1.52.0m。2亚砂土夹粉砂：灰黄灰色，粉砂呈饱和松散状，

3、亚砂土为流塑状，层厚一般为0.5m1.5m，局部达2m左右，分布于1导层亚粘土下。1淤泥质亚粘土：灰色，流塑状，具水平层理，埋深6.08.0m以上质均，其下质不甚均，间夹薄层粉砂，钻进过程中缩孔严重，厚度一般为8.0m11.0m。2淤泥质亚粘土与粉砂互层：灰色，粉砂为饱和松散状，亚粘土为流塑状，呈水平互层状分布，质不均；厚度一般2.04.5m，底界埋深为15.5m17.50m（即高程为-12.1414.03m）。1粉细砂：灰色、饱和、中密、粒匀，成份以石英和长石为主，少量云母等，基本无粘粒，层厚一般为17.0m21.0m。2砾砂：浅灰色为主，饱和、中密、分选性差，夹有含砾粗中砂或粉细砂，最大粒

4、径约1.5cm，粗颗粒多呈次棱角状，成份以石英、长石为主，基本不含粘粒，钻进时易塌孔；该层厚度为1.0m5.0m，顶界埋深约为34.038.0m（即高程-30.034.02m）具北高南低之势。3粉细砂：灰色、饱和、中密，大部粒均，局部夹中砂，成份以石英、长石为主，少量云母等。层厚一般1.05.0m，夹于2层砾砂和3层粉细砂之间。4砾砂：特征与2层砾砂相似，分布于3粉细砂下，厚度为1.0m5.0m。5粉细砂：灰色、饱和、中密，大部粒均，成份以石英、长石为主，局部夹亚砂土，底部含小卵石，分布于覆盖层底部层厚1.05.0m不等，具北厚南薄趋势。1.2.2基岩试验区岩面高程为-46.0m，为燕山晚期侵

5、入岩，岩性以花岗岩为主，穿插后期侵入的花岗斑岩，辉绿岩等岩脉基岩的风化特征主要受岩性及构造影响程度控制，风化差异明显，全风化带缺失，强、弱风化带厚度变化较大。二、试验方法高压旋喷灌浆防渗墙采用旋喷桩连锁成墙施工工艺，高喷试验方法优先采用二管法，同时采用三管法试验，通过试验对二种方法进行比较，验证上述二种方法的经济性、合理性和可靠性。三、试验布置3.1为了减小对其它相关工序的施工影响，高压旋喷灌浆试验选择在北锚区较近，加工厂西侧，锚区北侧的一块空地上，试验布置区见下图:高压旋喷灌浆试验区平面布置图3.2 高压旋喷灌浆试验区共布置7个试验孔（其中四个二管法、三个三管法），5个检查孔。钻孔深度进入基

6、岩内不小于1.0m，基岩面孔深50.5m，高压旋喷以基岩面以下1.0m开喷直至地面下1.0m终喷，即从孔深51.5m开喷至孔深1.0m终喷，平均桩长50.5m，地面高程3.5m。旋喷试验布孔见下图：高压旋喷试验孔平面布置图注：1、 检查孔2、按计算1m孔距其桩径为1.20m；1.20m孔距其桩径为1.40m。在实际施工中，1m孔距其桩径须达到1.2m以上；1.20m孔距其桩径须达到1.4m以上。四、主要机械设备表表一设备名称型号单位数量工作内容备注高压泥浆泵XPB-90型台1高喷压力40Mpa；流量80L/min空压机XU-9-7型台1高喷风压0.7Mpa；风量9m3/min高速搅拌机NJ60

7、0型台1制浆容量600L高喷台车DZJ30型台1高喷提升高度25m岩芯钻机XY-2型台1造孔测斜仪KXP1型台1测斜顶角±0.5度方位角±4度泥浆泵BW200/50型台1造孔压力5Mpa；流量200L/min五、试验时间1、2001年7月10日至2001年8月12日试验结束2、2001年8月25日前提交试验报告六、高压旋喷灌浆试验6.1 施工准备（1）平整场地，清除地面、地下障碍物。当地面低洼时，应回填粘性土料，但不得加填杂土；当地表过软时，应采取防止施工机械失稳的措施。（2）布置开挖冒浆排放沟和集浆坑。（3）进行现场测量放样，定出每一钻孔孔位，并作出明显标示和妥善保护。（

8、4）建好现场施工用的临时设施，如供水、供电、道路、临时房屋、工作平台以及材料库等。6.2 施工工艺流程6.3 工艺技术参数表二注：1、旋转速度：7r/min2、气压：旋喷孔深10m以下为0.60.7Mpa 旋喷孔深10m以上为0.40.5Mpa3、气量：采用6m3空气压缩机供气6.4 高压旋喷灌浆1、为确保高压旋喷墙连续性，钻孔孔位偏差不应大于2cm，钻孔偏斜率不应大于5，每孔进行测斜，对不合格钻孔，要进行纠偏重钻，经验收合格后，方可下入喷射管，进行高压旋喷灌浆。2、为确保底部高压旋喷灌浆墙体与基岩面完整、牢固结合，其孔深必须深入强风化基岩内大于1m。喷灌时，当喷头下至基岩面以下1.0m时，应

9、先进行低压静压注浆，待浆液返出孔口后，再将喷嘴提至基岩面处，按规定参数送浆（水）、气进行回转静喷，待各项参数正常后，方可提升旋喷灌浆。3、高压旋喷灌浆应进行全孔连续作业，因故中断停喷再恢复施工时，应进行复喷，其重叠复喷长度不小于20cm。4、高压旋喷灌浆结束后，应及时进行回灌，直至浆液面不在下降为止。5、高压旋喷灌浆应分排分序进行，相邻孔高压旋喷灌浆间隔时间不宜少于24h。6、高压旋喷灌浆施工，孔口返浆是确保墙体质量重要措施之一，应采取必要措施保证孔内浆液上返畅通，避免造成地层劈裂和地面抬动，若因地层漏浆，出现不返浆时，应立即停止提升，并采取以下措施进行处理，经堵漏处理，孔口返浆正常后，方可恢

10、复正常施工：降低水（浆）压、风压等后原位喷浆。向孔内填砂、土等其它颗粒堵漏材料。7、高压旋喷灌浆采用普通硅酸盐水泥，标号为P.O32.5，其质量必须符合有关质量标准，如遇受潮、结块、过期不得使用。8、水泥浆液经高速搅拌后，必须经过严格过筛，防止堵管。在制备水泥浆液搅拌罐和泥浆泵搅拌罐之间设一道过滤网，在泥浆吸浆管尾部设一过滤器。水泥浆液应随配随用，在作业过程中，应连续搅拌，超过4h的水泥浆液，不能使用，作弃浆处理。9、认真做好试验各项施工记录，若有异常情况及时填写。定期检测各项施工参数，如提升速度、喷射压力、风压、流量、进浆、返浆密度等。10、高压旋喷灌浆施工完毕，应及时冲洗机具。11、认真做

11、好“安全生产”和“文明施工”的工作。6.5 高压旋喷灌浆造孔高压旋喷灌浆施工的第一道工序，就是将钻机安装在钻孔的位置上，使钻具对准孔位中心，同时为保证钻孔达到设计要求和垂直度，钻机就位后，必须做好立轴及机身水平校正，使其钻机轴线垂直对准钻孔中心位置。钻孔的目的是将喷射注浆管插入预定的地层中，由于钻孔较深，平均大于50m，故选用XY-2型地质钻机做造孔机械。钻孔孔位偏差小于2cm。要采取特殊技术措施，确保孔斜偏差率小于5。钻孔采用测斜仪逐孔进行测斜，对不合格的钻孔，重新纠偏或补钻，直至合格，方能终孔。6.6 高压旋喷灌浆1、高压旋喷灌浆是一项综合性、专业性较强的施工工艺。施工时必须注意安全，佩戴

12、安全帽，高空作业要系好安全带，严格遵守各项操作规程和施工工艺。2、统一指挥，明确岗位，各负其责。高喷台车、高压泵、空压机、制浆系统等都要有专人负责，作好施工记录。3、插入喷管前，必须将每节喷管试压，确认无渗漏后，方能插入孔内。在插管过程中，为防止泥沙堵住喷嘴，可用胶布缠住喷嘴。4、认真检查各输送管道、过滤网的畅通情况，插管前必须验证钻孔深度，确认无沉淀后方能将喷管插入孔内。5、喷管插入基岩内1.0m后先旋转，后低压注浆，待孔口返浆后，将喷管喷嘴处深度提至基岩面下0.5m处。然后送高压水、气并达到规定值后，方可按规定速度旋转提升。6、开喷后当喷管还在基岩内，遇有异常情况需停止旋喷时，必须迅速将喷

13、管提出基岩面，以防喷管卡入基岩内。7、开喷后一次提升至24m后，方可按水、气、浆程序停送，并迅速拆装喷管。恢复高喷时，要按浆、水、气程序泵送。8、高压旋喷提至离地面1m处停喷。9、高压旋喷结束后，要彻底清洗管道，严防浆液堵管。七、试验工程量及主要材料消耗表三 试验工程量及主要材料消耗高压旋喷灌浆水泥消耗（T）钻孔取芯检查注水试验孔号孔深（m）总耗量每米耗量孔号孔深（m）个数151.728.350.55J151.21251.813.860.28J248.31352.014.560.28J351.31451.718.350.36J448.51551.818.150.35J551.31651.730

14、.430.59751.735.420.69合计362.4159.120.44250.65八、高压旋喷灌浆试验施工特点及采取主要技术措施8.1 高压旋喷灌浆试验施工特点1、最大特点是基坑开挖深（约50m）水头压力大，防渗要求标准高。本试验段旋喷深度达到51.752.0m。2、地质条件复杂，上部有流塑淤泥质粘土，下部有约35m粉细砂、粗砂，不利于孔壁稳定，造孔困难。底部基岩是花岗岩，裂隙发育、破碎，严重漏水，容易造成卡埋喷管事故。3、钻孔垂直度要求高，偏斜率应小于5。8.2 高压旋喷灌浆试验采取主要技术措施1、采用钻塔架和钻机连接成一整体，确保钻机稳定性和严格安装精度。采用长度不短于5.5m钻具钻

15、进，以利于自身导向。钻孔施工时应采用轻压、吊打操作工艺。采用上海地质仪器厂KXP1型钻孔测斜仪，对每一个钻孔都要严格按10m分段进行测斜，不合格孔要进行纠编，确保钻孔偏斜率小于5。2、采用湖南澧县生产的澎润土，并加入0.5%的纯碱拌制优质泥浆护壁，避免淤泥缩径和粉细砂地层坍孔，确保喷管顺利插入孔底。3、采用高压性能不低于40Mpa，长期稳定可靠运行的高压浆泵及其配套机具。4、采用有较大旋转扭矩的机具和能承受较大扭矩强度的喷管。5、要尽量减少高压旋喷灌浆施工过程中的接管次数，并提高快速接管技术，避免卡埋管事故。6、要有相应快速排除堵管、埋管的机具及相应技术措施，尽快处理故障恢复施工，为此设计了特

16、殊喷头，减少堵管。7、由于基岩破碎、裂隙发育，在基岩内高压喷射，会冲开裂隙，严重漏浆，可能造成卡埋喷管事故，故在基岩内只进行静压注浆，待浆液返出孔口后再提升到基岩结合部位，进行高压旋喷灌浆。九、高压旋喷灌浆试验小结本次四个孔二管法、三个孔三管法孔深达50m的高压旋喷灌浆试验是成功的，不论是高压旋喷灌浆的施工技术，工艺参数选择和施工质量都达到了设计要求和预计效果。为即将进行的高压旋喷灌浆施工提供了设计依据的参数和施工技术经验。9.1 本次试验所拟定孔、排距及制订相应施工工艺技术参数进行施工，均能满足设计要求，施工质量是好的。9.2 在4#、5#孔高压旋喷灌浆造孔时，均取出完整岩芯，证明先于它施工

17、的7#孔高压旋喷灌浆时（三管法，提升速度8cm/min），其扩散半径达到1.0m以上。9.3 根据本工程施工特点，所采用的高压旋喷机械及配套设备性能是可行的，能满足该工程施工需要。9.4 钻孔机械及相应防斜措施及固壁泥浆是可行的，能满足高压旋喷施工对造孔要求。9.5 本次试验喷灌自7月26日开始至8月12日结束，纯灌时间过长其主要原因是由于试验孔仅在3m范围内，无法间隔分序施工，喷灌孔对邻孔地层扰动，致使造孔困难，难以形成孔形，相邻孔间隔时间短。有一孔被迫采取二次喷灌。今后施工可采取分三序施工，相邻孔施工间隔时间不得小于48小时就可避免上述被动情况。根据本次试验情况，每台套施工设备在正常的情况

18、下每天完成二个孔是可行的。十、高压旋喷灌浆施工质量控制10.1 在工程施工过程中，认真做好施工记录和填写每项检测数据。10.2 建立健全质量保证体系，严格执行“三检制”制度。10.3 对施工主要工艺技术参数，如水压、浆压、浆量、浆液进、回浆密度、气压、提升速度等每隔半小时检测一次，现场质检员随时抽查。10.4 钻孔垂直度，直接关系到高压旋喷灌浆桩体之间可靠搭接，是形成高压旋喷防渗墙体的关键，所以做到随机检测孔斜，发现问题及时处理。十一、高压旋喷灌浆防渗墙检查孔施工由于试验时间紧迫，8月12日旋喷施工结束未等待凝固期，即进行先期施工旋喷桩的检查孔钻孔取样，按照试验要求，是在每三个旋喷桩交接处布孔

19、，共布置5个检查孔，均全孔取出岩样，其中J1检查孔在孔深33m处取出长为2.2m的完整柱状岩芯。由于凝固时间短，在亚粘土、淤泥质亚粘土及粘粒含量较多的粉细砂层，仅取出较软未完全凝固的岩样，但在粘粒含量较少的粉细砂层，一般在1820m以下，则取出了搅拌均匀、凝固较硬的完整岩样。检查孔布置图见第四页高压旋喷试验平面布置图。11.1 五个检查孔均全孔取出搅拌均匀的水泥土岩样，说明各高压旋喷桩都已互相交错搭接良好，所采用施工工艺参数均能满足高压旋喷灌浆连锁成墙要求。11.2 从J1、J3、J5三个检查孔均超过高压旋喷桩与基岩结合面的孔深，钻到基岩取出岩芯，说明旋喷桩与基岩结合面是好的。十二、钻孔注水试

20、验及岩样室内试验表四 检查孔注水试验及岩样室内试验综合成果表孔号孔深（m）钻孔、注水日期试段长（m）渗透系数（cm/s）抗压强度（Mpa）弹性模量（Mpa）变形模量（Mpa）J151.22001.8.1451.27.7×10-613.513.690606340J248.32001.8.1948.36.5×10-6/J351.32001.8.1651.37.9×10-6/J448.52001.8.2348.54.6×10-6/J551.32001.8.1351.33.0×10-68.116.0/十三、结语本次生产性高压旋喷灌浆试验，经5个检查孔取

21、芯检查、钻孔注水试验和岩样室内力学、渗透试验等都达到预计效果，所采用施工工艺和技术参数以及试验所采取的技术措施是可行的，为本工程大型超深基坑的高压旋喷灌浆施工提供了设计参数和施工经验。13.1 根据在淤泥和粉细砂地层及超深钻孔的高压旋喷灌浆施工特点，所采用高压旋喷机械及配套设备性能是可靠的，能满足本工程施工。13.2 钻孔机械设备及采取的防斜措施、钻孔垂直度能有效控制在5以内。13.3 采用配制优质固壁泥浆，能避免淤泥层缩径和粉细砂层塌孔，确保喷管一次插入孔底。13.4 要具有足够扭矩的旋转机具和能承受较大扭矩及高强度的喷管。本次试验因时间原因未采用上述喷管，而导致喷管折断、埋管事故。现已制做了大扭矩高强度喷管。13.5 要采用快速接头和30m高的喷架，尽量减少高喷施工中接管次