高喷灌浆施工方1

1、中 国 水 利 水 电 第 八 工 程 局华电常德电厂水泵房项目部 致：湖南电力建设监理咨询有限责任公司常德电厂监理部 编号：八局-常电-2007-002 日期：03/12/2007电话： 签发：王志刚 关于报送循环水泵房取水口施工围堰防渗高喷灌浆施工方案的函湖南电力建设监理咨询有限责任公司常德电厂监理部：根据我项目部施工的循环水泵房目前施工进度，即将全面展开取水口施工围堰及防洪堤防渗高喷灌浆施工，我项目部拟采用高压摆喷的方式对基坑进行封闭止水，以保证基坑能在干地顺利施工，现报上取水口围堰防渗高喷灌浆施工方案共15张。请审批！ 良好的祝愿！ 中国水电八局华电常德电厂水泵房项目部签 发： 抄送：

2、湖南华电常德发电有限公司湖南华电常德电厂循环水泵房工程取水口围堰防渗高喷灌浆施工方案审定： 审查： 校核： 设计： 中国水电八局华电常德电厂水泵房项目部2007年12月3日取水口围堰防渗高喷灌浆施工方案1 基本情况本工程位于沅江南岸堤外坡、I级阶地，地层沉积韵律呈现二元结构。级阶地含水体（分两层：粘性土孔隙水和砂卵石层孔隙水），第二层地水下（砂卵石层孔隙水）赋水地层为砂卵石层，层顶高程21.3527.75m，水位高程在2127m之间，该地下水与河水有直接的水力联系。另外上层粘土层中存在上层滞水。根据湖南省电力勘测设计院岩土工程勘测报告，3粘土（Qa14）：浅绿色、灰绿色，湿，硬塑，粘性好，在8

3、6和108号钻孔中揭露，揭露厚度1.33.8m，层顶高程2.719.22m。2 高喷的选型 2.1 围堰防渗概况依据取排水建筑物的实际情况，目前枯水期河床的水位为27.5m，并受上游五强溪水电站的影响以及考虑到超高水位影响，故围堰戗堤初定高程为28.5m。戗堤28.5m高程以下围堰采用高喷灌浆止水，28.5m以上采用粘土心墙防渗。根据围堰处河床地质情况，拟采用悬挂高喷墙止水，高喷钻孔设计高程拟定为3粘土（Qa14）层，该层揭露厚度1.33.8m，层顶高程2.719.22m，高喷钻孔孔底伸入3粘土（Qa14）层1m，高程为1.718.22m，平均孔深23.54m，根据在卵（碎）砾石地层中，深度小

4、于25m时，一般采用摆喷对接或折接型式，故拟定采用摆喷折接，摆角不小于30。2.2 工艺选择工艺选择上由于单管法形成凝结体的范围（桩径或延伸长度）较小。一般桩径为0.50.9m，板状凝结体的延伸长度可达12m，三管法工艺复杂，取水工程基础下含水十分丰富，以及土石围堰水下部分为饱和土故不宜用；二管法（JSG法）利用高压浆液射流和外围环绕气流的共同作用下破坏泥土的能量显著增大，比单管法形成的凝结体长度可增加一倍达11.5m，板墙体延伸可达23m，且工艺简单造价低，故选用二管法施工。 本工程虽为临时工程，但高喷防渗止水关系到总个工程的成败。从高喷形式来看，旋喷形成的凝结体防渗性能差，定喷最强，摆喷介

5、于二者之间。而定喷在施工过程中比较难控制，故选用摆喷。综合上述选用二管法摆喷折接的施工工艺。3 施工准备3.1 施工内容高喷灌浆主要施工内容为水泵房围堰高压摆喷灌浆、排水口围堰高压摆喷灌浆。初步估算主要工程量为：水泵房取水口围堰高喷灌浆约11905m，钻孔约12343m。3.2施工前的准备工作施工前的准备工作做的充分与否，关系到整个施工任务完成的好坏，施工前做好以下工作：1）、施工队的组建施工队组织素质好、有一定经验的熟练工人组成。队伍组成后安排专业技术人员对其进行技术讲解，安全操作训练，使其能够了解整个施工工艺过程、技术要求、各种机械性能及安全操作规程。2）、施工机械的检查对选择的机械设备要

6、先进行全面的配套状况和运行能检查和检修，在进行施工现场前，应进行先期试车运行，以检验其设备组装和运转情况。3）、现场平整平整场地应根据工程设计和施工方案要求进行，并将有碍施工的障碍物移走，场地整好后，按设计要求布设施工孔位，机具设备开始就位，接通电源和水路，进行现场试车。4）、搭设临时性工棚，备好材料施工时，需要搭设临时设施见制浆系统布置及工艺流程图。3.3 施工布置3.3.1 制浆站布置由于本项目围堰灌浆量大，集中在两个点（取水口和排水口），为保证灌浆施工机动灵活地适应施工要求，拟布置临时制浆站，以供高喷灌浆使用或者后期帷幕灌浆等其它工程使用。临时制浆站采用脚手架钢管搭设，面积约40m，制浆

7、平台上铺30mm松木板，边墙、房顶均采用篷布围盖，水泥及掺合材料存放处地面采用油毛毡隔水防潮。制浆站内配置1台800L高速搅拌机、1台1.0m储浆桶及1台BW250/50型输浆泵。临时制浆站不用时及时拆除。制浆系统布置及工艺流程见制浆系统布置及工艺流程图。3.3.2 输浆管路输浆管路采用50的钢管架设，输浆管路用丝扣联接，为方便管路检修拆装，每2030m的距离用活接头联接。制浆站制备0.5:1的浓浆输送至各工作面，由工作面配制所需比例的浆液。3.3.3 风、水、电供应施工用风采用12m3/min移动式柴油空压机供风。施工用水直接用抽水机从沅江抽取。施工用电就近搭接。3.3.4 废渣废水处理灌浆

8、施工产生的废水、废浆等通过地表排水沟引至集水坑，经沉淀后，排至监理工程师指定地方，废渣清理后运至指定堆渣场。3.4 灌浆材料高喷灌浆最常用的材料为水泥浆。有时防渗要求时采用黏土（膨润土）水泥浆等。为了提高浆液的流动性和稳定性，改变浆液的凝胶时间或提高凝结体的抗压强度，可在水泥浆液中加入外加剂，对地下水位较高或要求早期承担荷载的工程，需在水泥浆中加入氯化钙、三乙醇胺等速凝早强剂。其用量为水泥用量的24。纯水泥浆与土的凝结体的抗压强度(1d)为1MPa，而掺人2氯化钙的水泥一土的凝结体的抗压强度为1.6MPa，掺人4氯化钙后为2.4MPa。在水泥浆中掺人24的水玻璃，其凝结体渗透性降低，如下表所示

9、。如工程以抗渗为目的，最好使用“柔性材料”。可在水泥浆液中掺人1050的膨润土（占水泥重量的百分比）。掺入水玻璃的水泥浆凝结体的渗透系数表土的类别水泥品种水泥含量(%)水玻璃含量(%)渗透系数（cm/s）细砂32.5硅酸盐水泥4002.310-64028.510-8粗砂32.5硅酸盐水泥4001.410-64022.110-8注：水玻璃模数2.43.0,浓度3045波美度。浆液配比通过试验确定。每批进场的水泥、外加剂和掺和料等材料，其质量标准按设计要求执行，并附有生产厂家的质量证明书。每批材料入库前均按规定进行检查验收，并及时将检验成果报送监理工程师。总之，灌浆材料与浆液控制视高压喷射过程中一

10、个重要环节，其好坏将直接影响灌浆质量。为此，再施工之前，应对浆材及浆液做现场配方试验，选取最优的浆液，以满足工程质量要求。4 高喷灌浆4.1 施工特性取水口、排水口处围堰轴线处河床砂卵石层厚，透水性强，围堰28.5m以下拟采用粘土心墙加高喷灌浆防渗闭气，28.5m以上部分采用粘土心墙防渗。施工时经监理工程师批准后按监理工程师指示执行。4.2 施工设备的选用和布置高压喷射灌浆设备的选用与所选用的喷射类型和喷射形式以及所完成的工程量有关。不同的喷射类型的喷射形式，其使用的设备有所不同。本工程采用二管法：只需钻孔、高压泥浆泵等设备、注浆管路制浆和压气系统。1）机具和设备钻孔设备主要采用XY-2PC地

11、质钻机及MGY80锚固钻机，这种钻机机械化程度高，对地层的适应能力强，尤其在复杂的卵砾石地层造孔工效较高；高压喷射灌浆设备是按高压喷射灌浆施工工艺要求，由多种设备组合而成，本工程主要采用BW100/100泥浆泵、BW120/32高压泥浆泵及GP-高喷台车等；本工程搅浆机采用JJS-2B(800L) 双层搅拌桶；空气压缩机采用12m柴油空压机；喷射装置采用双介质（也称两管）、三介质（也称三管），由高压水龙头、喷射管及喷头三部分组成。喷头上装有（高压）喷嘴，喷嘴装在喷头的一侧、两侧或底部。两管喷射装置中浆液和压缩空气分别输入喷射管内两根不相通的管道，使压缩空气从喷头的外环形喷嘴喷出而包围在高压喷浆

12、射流的外侧。由水龙头、喷射管和喷头三部分组成。两管水龙头由外壳和芯管组成。外壳用45号钢制成，内侧与橡胶管接触部分的光洁度较高。外壳上有两个卡口接头，通过橡胶软管，分别与高压泥浆泵和空气压缩机连接。喷射时，外壳不动，芯管随喷射管转动或摆动。两管喷射管由两种不同介质通过，它上接水龙头，下接喷头。两管喷头的侧面设置两个浆、气同轴喷射的喷嘴，在高压浆液喷射嘴的外面是环状的空气喷嘴，环状间隙为12mm。三管喷射装置是由三管水龙头、高压喷射管及喷头组成。三管高压水龙头是由外壳与芯管两部分组成。外壳上有活接头，用软管与高压水泵、空气压缩机、泥浆泵连接。旋、摆喷射时，芯管旋转，外壳不动。外壳由上、中、下底壳

13、及底盖组成，用4号钢制成。三管法的喷射管能同时输送水、气、浆三种介质而不互相串通。它有两种型式，一种是三列管（图3-3-9a），即用直径108mm套管内套3根平行放置的直径不同的管子加工制成，每节喷射管内3根管子用管接头压胶圈连接。三管规格为：水管直径19.5mm，气管直径12.7mm，浆管直径25.4mm。另一种是三重管 ，由三个不同直径的同心管套装在一起。喷射管上口与水龙头连接，下口与喷头连接。主要施工设备见本章第7条施工设备配备表。高压喷射灌浆其设备是成套组装的，并要配备相应的施工人员，本工程共配备2套班组，每班组人员配置见下表。高压喷射灌浆施工劳力组合表（每班组）职名工作内容人数二管法

14、班长全面掌握施工质量安全1泵工或司机操作高压主泵或水泥车1钻工钻孔或兼喷射4泵工操作系统（高压或低压）1司机操作空压机1电工设备、工地用电装修1喷灌工喷射管的拆装、下管提升、旋转、摆动1（与钻工配合）机修工设备保养维修1普工倒运灌浆材料5技术员控制施工质量、现场记录1合计174.3 施工工艺本工程高喷灌浆围堰段采用二管法，防洪堤段采用三管法施工，施工工艺流程见下图。高压旋喷灌浆工艺流程框图孔位放样钻 孔送压缩空气送水泥浆下花管、注泥浆、拔套管孔口充填注浆回浆利用提 升旋 转旋喷灌浆试压、下喷杆下一个循环旋喷台车就位4.4 施工方法（1）产性试验1）先导孔的深度大于孔深5.0m，未达设计要求地层

15、时，再超深5.0m，还未达设计要求地层时，及时将情况汇报监理人，根据监理人的指示进行施工。2）在施工堤段采用不同的水灰比，按水泥掺入比大于12%的要求注入水泥浆，并在高压喷射灌浆提升时，孔口仍保持轻微返浆为参考进行试验检测，要求造墙面积大于100m2，墙深接近最大设计孔深。通过挖槽检验，进行质量评价，将上述过程记录，汇报监理人，监理人选择适合的施工参数。3）工艺技术参数的选定高压喷射灌浆质量的好坏、工效和造价的高低，不仅受工程类型地形及地质地层条件的影响，更重要的是取决于施工工艺参数的合理选用。主要工艺参数据目前的国内有关资料，综合实践经验，不同喷射类型的高压喷射灌浆施工工艺技术参数和配合见高

16、压喷射灌浆主要工艺技术参数表。（2）施工顺序高喷灌浆分序进行。同一排内采用钻、喷分别进行的程序施工时，先施工序孔，后施工序孔。先导孔最先施工。高喷墙的合拢段当选择在地层条件相对较好的部位。（3）钻孔1）钻机就位将使用的钻机安置在设计孔位上，使钻杆对准孔位中心，孔位偏差不大于5cm。钻机就位后，用水平尺校正机身，使钻杆轴线垂直对准钻孔中心位置，钻杆的垂直度偏差不得大于0.5%，以确保钻孔达到设计要求的垂直度。高压喷射灌浆主要工艺技术参数表高喷灌浆种类单管法二管法三管法适用土质砂土、粘性土、黄土、杂填土、小粒径砂砾浆液材料及配方以水泥为主材，加入不同的外加剂后具有速凝、早强、抗腐蚀、防冻等特性，常

17、用灰度比为1:1，也可使用化学材料。高喷灌浆参数水压力（Mpa）20流量（L/min）80120喷嘴孔径（mm）及个数23（12）空气压力（Mpa）0.70.7流量（m3/h）1212喷嘴间隙(mm3)及个数12(12)12(12)浆液压力（Mpa）20200.23流量(L/min)801208012080150喷嘴孔径（mm）及个数23(2)23(12)102(1或2)灌浆管外径（mm）42或4542,50,7575或90提升速度（mm）20251030520摆喷频次（次/min）约3010305202）钻孔在相同的工艺参数情况下，在中细砂、粉砂地层，孔距可大些，一般2.02.5m左右；在砾

18、卵石及卵漂石地层，孔距多采用1.01.5m；在中粗砂、壤土或杂填土层，孔距多采用1.52.0m。但针对本工程，最优的孔距及布置应通过现场试验确定。暂定为1.0m。在二重管和三重管高喷中，为了提高工效，降低造价，采用地质钻机钻孔，泥浆护壁。3）下喷射管在砂卵石地层采用跟管钻进，钻孔达到设计孔深后注入护壁泥浆，再拔出套管。护壁泥浆根据施工机械、工艺及穿越土层情况进行配合比设计和试验，在现场配制使用。膨润土泥浆按下表的性能指标制备。钻孔护壁膨润土泥浆的性能指标表项 目性 能 指 标检 验 仪 器相对密度（g/cm3）1.11.15泥浆密度计粘度（s）1825500/700漏斗含砂率（%）6胶体率（%

19、）95量杯法失水量（mL/1min）10失水量仪泥皮厚度（mm/30min）13失水量仪静切力（Pa）1min，2310min，510静切力计稳定性003pH值79pH试纸4）喷射喷射管下到设计深度后，开始时先送高压水，再送水泥浆和压缩空气（在一般情况下，压缩空气可迟送30s）。之后原地静喷13min，待达到预定的喷射压力和喷浆量，且孔口冒出浆液后，再按预先定好的提升和摆动速度，自下而上进行喷射作业，直到设计高度方可停送水、气、浆，提出喷射管。喷射过程中必须时刻注意检查浆液的流量、压力、气量以及旋、摆、提升速度等参数是否符合要求，并随时做好记录，绘制作业过程曲线。喷射灌浆开始后，值班设计人员必

20、须时刻注意检查注浆的流量、气量、压力以及旋、摆、提升速度等参数是否符合设计要求，并且随时做好记录。5）冲洗当喷射管提升到设计标高后，喷射完毕，及时将各管路冲洗干净，管内、机内不得残存水泥浆，以防堵塞。通常把浆液换成水，在地面上喷射，以便把泥浆泵喷射管内的浆液全部排出，直至出现清水为止。6）充填灌浆喷射结束后浆液凝固析水，凝结体顶部会出现凹陷，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。7）移动机具喷射灌浆结束后，把钻机等机具设备移到新孔位上，进行下一孔的施工作业。4.5 施工过程中特殊情况处理（1） 特殊工艺。凝结体具有有特殊的形式，可通过调节喷射压力和流量，改变喷嘴移动方向和速度加

21、以控制。当喷嘴只旋转提升或少量提升，可呈圆饼状；当底部、中间和顶旋转喷时慢速提升，并有意加大压力或重复喷射，而其余按一般参数旋喷时，可呈大底圆桩状、糖葫芦状和大顶圆柱。同样，定喷、摆喷也可喷成各种形状的凝结体，而旋、定、摆之间还可由单孔或多孔互相搭配，组合成更多形状的凝结体，以满足特殊工程的不同需求，如要在具有多种地层结构组成的深厚地层构筑性状较为均一的凝结体时，则可依据各种土质种类、紧密度等情况，采取上述类似的工艺措施来实现。（2）复喷。在喷射灌浆中，为了增加喷射长度或喷射范围，除通过增加喷射压力，减慢喷嘴移运速度外，还可在第一次喷射灌浆完毕后，将喷射管再下入进行第二次喷射（又称复喷），以达

22、到要求。一般在松散地层复喷的效果稍低于粘性土层。实践中多用复喷来进行第一次喷射灌浆中出现了质量事故的修补工作。（3）冒浆处理。喷射灌浆中，有部分土颗粒随着一部分浆液沿着喷射管壁冒出地面，俗称冒浆。从冒浆成份和流量大小可大致了解喷射灌浆质量和地层情况。冒浆量的大小与喷射类型、被灌地层和进浆量有关。冒浆量过大和过小均属不正常，应及时分析原因予以处理。1）若系地层中有较大空隙引起的不冒浆，可灌注粘土浆或加细砂、中砂，待填满空隙后再继续正常喷射。2）冒浆量过大，通常是有效喷射范围与注浆量不相适应有关，可通过以下措施来解决：提高喷射灌浆压力；适当缩小喷嘴孔径；提升速度适当加快。由于冒浆中含有地层颗粒和浆

23、液的混合体，目前对冒浆中的水泥的分离回收尚无适宜的方法，在施工中多脂取过滤、沉淀，回收调整浓度后再利用。（4）凹穴的处理。喷射灌浆后，由于重力作用和浆液性能本身的特性，喷射灌浆形成的浆、气、土混合液，在逐渐凝结硬化的前期，其表面因析水沉淀而出现了一定程度下陷形成所谓凹穴。凹穴的深度与土质、浆液的性能、凝结的直径喷射类型等因素有关，一般深度为凝结体总长（高）的3%10%，对纯水泥浆、砂质土地层和三管法施工其值偏大。处理时可以用以下两种方法：1）在喷射灌浆完毕时即连续或间断地向喷射孔内静压灌注浆液，直至孔内混合液凝固不再下沉。2）在喷射灌浆完成后，向凝结体与其上部结构之间的空隙进行第二次静压灌浆，

24、浆液的配方应为不收缩且具有膨胀性的材料，如采用水泥：水：铝粉的配比为9.8:6.9:0.3的浆液。（5） 喷射过程中遇到孤石的上下界面时（根据钻孔资料记录），进行静喷处理，且周围孔在相应孔深段必须降低提升速度。（6）其他操作工艺：1）下管前准确确定喷射方向和摆动角度，确保凝结体的有效连接。2）下管时采取换低压送水、气、浆等方法，防止喷嘴的堵塞。3）严把“冒浆”关口，冒浆不正常或不冒浆时不能提升。4）喷射时严密监视各系统的运转情况，发现异常及时处量。5）接、卸换管时要迅速防止坍孔和堵塞。6）喷射中，接、卸换管及事故处理后再下管时，要比原停喷高度下落50cm以上，以使板墙（桩）的上下连贯。7）深层

25、喷射时，为防止注浆管的扭断或埋管，在喷浆开始时即转动的提升。8）施工结束，应立即拔出注浆管，彻底清洗注浆管路，以防堵塞。5 质量检查和验收5.1施工质量的检查高压喷射灌浆工程是用于防渗加固为目的的隐蔽性工程，其施工质量的好坏，一般不易直接观察，而须采取必要的方法和手段进行检查。5.1.1质量检查项目根据凝结体本身的性能、形状、作用，主要检查以下几个项目：（1）力学特性包括密度、相对密度、抗压、抗折和抗剪强度、弹性模量、溶蚀性等。（2）抗渗性（渗透系数）。（3）整体性（连续性）和均匀性。（4）形状和尺寸。从由多个单孔喷射形成整体的凝结体看，主要检查单孔单元的质量及其整体的连续性和与周边建筑连接的

26、密闭牢固性。作为防渗工程主要是检查凝结体的抗渗性、抗折强度和弹性模量及检查整体的连贯密闭性。加固工程则以检查其强度特性为主。具体到某一工程，可视工程情况和重要程度，有针对性确定其项目，并结合施工前后地层地下水位的变化，施工期间的自检和施工后的效果进行观测分析，对工程质量做出全面评价。5.1.2 质量检查的方法高喷灌浆目前国内检查的方法有室内检验、钻孔检查、围井检查、电探、载荷试验等。本工程主要采用开挖检查、钻孔检查及围井检查、整体效果检查等。（1）开挖检查现场喷射施工完成，当凝结体具有一定强度时，即可挖坑检查。这种方法可直接描绘观察和用回弹仪、测波仪、声波仪等仪器进行测试，但因受开挖工程量所限

27、，常用于浅孔检查。（2）钻孔检查当喷射凝结体具有相当强度后，利用钻机在其上钻孔，可做三种检查（多用于旋喷桩）：1）取出样品观察分析和加工，然后送入室内进行物理力学性能试验，检查施工质量是否达到设计要求。2）在钻好的凝结体内进行压水、注水试验，测定其渗透系数。3）对凝结体通过钻孔进行标准贯入度试验，测其坚硬密度程度。除此之外，还可在防渗墙体上、下游钻孔进行水位或抽水观测，通过喷射灌浆前后的水位变化分析其防渗效果，通过置于防渗板墙两侧钻孔中的超声波发生接收器，也可检测防渗板墙的整体连贯性。（3）围井检查防渗工程的定喷和摆喷板墙，其整体防渗性能多采用施工板墙一侧加喷2-3个孔，与原板墙形成四边形围井

28、，待凝结体一定时间后，在井内打孔，进行压水或注水试验，。其结果将直接反映该施工段质量。由于围井后加的二面或三面板墙，质量再好也不会弥补检查施工段的缺陷或质量事故，故已成为目前较为常用的检查方法之一。（4）整体效果检查作为防渗工程来讲，最终应检查其施工前后渗漏量的大小，基坑防渗的闭气抽水试验效果，或渗流原则观测，这一条极为重要。因为上述几种方法都是局部的、随机的，尽管检查效果不错，但最后渗流量的抽水量仍很大，说明防渗未达到要求，质量就不合格。所以最后应用整体防渗效果作为最后验收的依据。（5）其他检查方法配合上述方法进行强度及防渗性能检查的还有激光法、电探法和同位素法，后两种方法能间接判断集中渗漏带、渗流流速、流向，全面检查防渗处理技术的防渗效果。高喷结束两个星期后，按规范要求和监理工程师指示进行以下项目的检查：1）喷射孔平面位置：采用经纬仪测量已施工的孔位中心线，检查孔位误差是否在控制范围内。2）墙体外观检查：根据监理工程师指令，随机开挖几处断