高喷灌浆施工工法地基加固 地基防渗

砂卵石地层跟管钻进PVC管护壁成孔高喷灌浆施工工法1.前言高压喷射灌浆施工技术广泛应用在水工建筑物的地基加固及地基防渗工程中。在砂卵石地层(含漂石)采取高压喷射灌浆进行地基加固、防渗处理，常用的回转钻钻孔易塌孔、难以成孔，影响了高压喷射灌浆防渗墙质量及施工进度。2.工法特点2.1高喷造孔时利用跟管钻进保护已钻成孔道，有效地解决砂卵石地层(含漂石)中钻孔易塌孔、难以成孔等问题。2.2当造孔钻至有效设计深度拔出钻杆后，利用开孔PVC管进行护壁，有效地解决了拔出套管直至喷射灌浆完成孔壁的坍塌问题。2.3喷射灌浆时，开孔的PVC管在高压水的作用下可被击穿破碎（压力20～40MPa时），不影响高喷灌浆成墙质量。3.适用范围3.1砂卵石地层跟管钻进PVC管护壁成孔高喷灌浆施工工法，适用于水工建筑物地基为砂卵石地层(含漂石)的加固及防渗工程中。3.2砂卵石地层跟管钻进PVC管护壁成孔高喷灌浆施工工法，适用于三重管法的各种结构形式的高喷灌浆水泥防渗墙。4.工艺原理4.1砂、卵石地层跟管钻进PVC管护壁成孔施工工艺原理4.2砂、卵石地层跟管钻进PVC管护壁成孔施工工艺操作原理高喷造孔在砂卵石地层(含漂石)施工，利用风动冲击偏心跟管钻具配套管靴及套管进行钻孔施工。钻进时偏心钻头在套管靴下部，钻头在风动作用下正循环作业钻出比套管外径大的钻孔，钻具同时锤击套管靴，使套管与钻孔同步跟进，保护已钻成型孔，避免了孔壁坍塌。钻孔施工完成后，偏心钻具反转收缩拔出，完成开孔PVC管（薄壁、质脆、易碎）的安放，拔出套管利用开孔PVC管进行护壁，直至喷射灌浆完成，避免了孔壁坍塌问题。喷射灌浆时，利用高压水作用击穿特制PVC管（压力20～40MPa时），不影响高喷灌浆防渗墙质量。5.施工工艺流程及操作要点5.1工艺流程工艺流程为：场地平整、测定孔位、钻机就位、套管跟进钻孔、下PVC管、拔套管、高喷台车就位、下喷射管、喷射与提升、静压回灌、冲洗、移机等工序，示意图如下：定孔位定孔位套管跟进钻孔下PVC管拔套管钻机就位测斜下喷射管制浆喷射行摆动与提升成墙冲洗静压回灌浆回浆利用户高压水、气、浆图5.1跟管钻进法高喷灌浆施工工艺流程图图5.1跟管钻进法高喷灌浆施工工艺流程图5.2砂、卵石地层跟管钻进PVC管护壁成孔操作要点5.2.1施工准备根据现场情况，建好现场施工用的临时设施、施工设备和材料，如供水、供电线路、钻机、钻杆、套管及PVC管等检查及准备。5.2.2测量定孔位定孔位，用竹签或钢筋固定，标孔号、序号，妥善保护，对全部钻孔统一编号。轴线上的每一拐点设一固定标志桩。5.2.3钻机就位钻机安放须平稳牢固，钻孔前用垂球校对孔位，用水平尺检查机身水平，并调整好桅杆高低，使机架钻杆垂直，以控制孔斜率（可用测斜仪）。5.2.4砂、卵石地层跟管钻进PVC管护壁成孔1.利用风动冲击偏心跟管钻具配套管靴及套管进行钻孔施工。钻进时偏心钻头在套管靴下部，钻头在风动作用下正循环作业钻出比套管外径大的钻孔，钻具同时锤击套管靴，使套管与钻孔同步跟进，保护已钻成型孔。2.开钻前，将连接好的潜孔及钻头放人带有套管靴的套管内，让偏心钻头伸出套管靴，轻压正转张开偏心钻头。3.钻进时，轻压慢钻，随时观察钻机的工作情况，详尽记录钻及时发现问题并纠正，4.工作气压控制在0.45～0.7MPa，根据钻孔深浅，需满足潜孔冲击器的正常工作，压力不易过大;根据地层性质及设备功能参数等控制转速，一般选为20～40r／min范围内。5.观察套管跟进及孔内排粉、排渣情况，每钻进0.5～1m，稍提起钻具，强力吹孔排渣一次。加接钻杆的同时需加接套管。6.钻具使用维护方法：在正常情况下，每使用25～55h，应拆开清洗维护一次。7.为保证钻头齿刃能与岩石紧密接触，克服冲击器的反弹力，为有效地传递来自冲击器的冲击力，一般在1.5～4KN。施加在潜孔锤上的轴压根据地层不同加以选择：较坚硬岩层为3～4kN，较软地层为1.5～3kN。5.2.5放入开孔PVC管进行护壁1.钻至设计有效深度后，拔出钻杆。2.开孔PVC管孔径大于喷射管外径20mm，施工前应进行击穿试验。3.使用钢锯把每节开孔PVC排水管的一侧端头锯出不小于45度角的尖头，PVC管孔口相连时，将锯有尖头的一端插入另一根未锯尖头的一端，使PVC排水管相连准确、牢固;然后使用胶带缠绕裹紧连接处(普通透明胶带即可）。4.把提前制备好的开孔PVC管连续放入钻孔内进行护壁。当钻孔深度比较深（超过6m时)，制备好的开孔PVC管不易整根放入钻孔内，操作人员需在孔口位置边下放PVC管边进行连接，开孔PVC管相接要仔细、牢固、严密。5.2.6拔套管采用拔管器拔管（拔管顺利时也可使用钻机配合拔管），套管拔出后，清洗堆放整齐，可重复使用。拔管时，尽量减少振动，一次起拔一根，起拔要小心匀速。5.3高喷灌浆操作要点5.3.1下喷射管钻孔经验收合格后，即可进行高喷台车就位，喷射管对准孔口中心，连接好风、水、浆、电等设施，并接通管线，检查各类泵和输出送管路上有压力表是否完好。5.3.2制浆要求高喷灌浆浆液使用水泥浆。宜采用普通硅酸盐水泥，严禁使用过期的和受潮结块水泥，水泥强度及质量需满足设计及GB175规范要求。高喷灌浆用水应符合DL/T5144混凝土拌和用水要求。当需要减缓水泥浆液沉淀速度、保持良好的可喷性及提高浆液的稳定性时，可在其内加入3～5％水泥重量的膨润土和3～5％膨润土重量的碳酸钠。膨润土和碳酸钠添加料先在容器内稀释搅拌均匀，然后倒入水泥浆液内再搅拌均匀。稀释膨润土和碳酸钠的用水量应计入总用水量内，膨润土和碳酸钠重量应计入总用灰量内。5.3.3喷射灌浆地面试喷压力达到规定值时，检查高压射流压力、喷嘴形状和直径、高压管路和高压泵系统工作是否正常。检查供气、水和供浆系统及管路是否畅通。5.3.4灌浆摆动提升喷射管下到设计有效深度，调整好喷射方向，开始喷射，先送浆、后送水，再送风，先进行静喷，待浆液返出孔口、情况正常后方可按规定速度提升高喷灌浆。5.3.5回浆利用5.3.6静压回灌待高喷灌浆结束后，利用孔口回浆或水泥浆液及时连续回灌，直至孔内浆液不再下降为止。5.3.7卵石地层灌浆特殊情况的处理1.冒浆处理1)高喷灌浆时，一部分浆液与地层搅混进入地层，另一部分浆液由孔壁流出地面，俗称冒浆。从冒浆成份和流量大小可了解喷射灌浆情况和地层情况。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现象，应及时分析原因予以处理。2)如因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。3)冒浆量过大，通常是有效喷射范围内与注浆量不相适应有关，可通过提高喷射压力或适当缩小喷嘴孔径或适当加快提升速度解决。2.凹穴处理喷射灌浆后，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，在逐渐凝聚硬化、固结的前期，其表面因析水沉淀而出现一定程度下陷，形成凹穴。凹穴的深度与土质、浆液的性能、凝结体的直径等因素有关。可采用下面方法处理。2)在喷射灌浆完成后，进行二次静压灌浆，浆液的配方内添加适当具有膨胀性的材料。3.在高喷灌浆施工过程中，出现压力突降或骤增，孔口回浆浓度或浆量异常等情况时，应根据不同的情况有针对性的及时处理。4.供浆正常情况下，孔口回浆密度变小不能满足设计要求时，应加大进浆密度或进浆量。5.若发生串浆，应填堵被串孔，待灌浆孔高喷灌浆结束，应尽快进行被串孔的扫孔、灌浆或继续钻进。6.灌浆过程中如遇孤石时，先查明孤石位置及大小，在孤石上下各0.5m段，摆角加大10～150，降低提升速度至80%左右即可。7.孔内严重漏浆时可采取以下措施进行处理。1)减小喷射管提升速度或停止提升。2)降低喷水压力、流量，进行原地灌浆。3)喷射水流中掺加速凝剂。4)加大泥浆浓度或灌注水泥砂浆、水泥粘土浆等。5)向孔内冲填砂、土等堵漏材料。6)如遇漏浆严重采用上述措施均无效时，可先搅拌一定稠度的含有粘土砂粒级配料从孔口倒入，直至灌满，然后继续喷浆，配置浓度大且掺入一定比例速凝剂的水泥浆液，使灌入地层的水泥浆液在短时间内迅速硬化，以控制水泥浆液流动范围。6.材料与设备6.1材料PVC排水管采用直径为110mm(根据套管及喷杆直径确定PVC管直径),选用PVC管，壁厚不大于2.2mm,质地较脆，喷射作业时易破碎。施工前，须做高压水喷射流击穿试验。压力控制按照施工参数中的压力标准进行试验，以确保实际喷射流能够击穿PVC管。实际试验当压力达到20MPa时可击穿PVC管。设备表6.2跟管钻进法施工设备一览表机械名称型号规格功率（KW）备注高喷台车ZGZ—A18—22m45跟管钻机Yxz—1000动力头行程:33m；补偿偿架行程:1m；钻孔孔直径:100—168mmm；输出出转速:15—100r∕min；动力头头扭矩:16KKN.m22冲击器FC110直径90mm套管直径146mmm，长度1..5m套管靴直径146mmm，通径1222mm拔管器YB50－C最大起拔力3000KN，油缸行行程5000mm5.5钻杆直径89mm，长长度1.55m喷孔用空压机V型风冷两级单作作用37钻孔用空压机VHP650EE螺杆式90高压注水泵GZB—D柱塞直径：600mm90中压注浆泵ZB1—1000柱塞直径：455mm7.5搅拌机LJ—90C搅筒直径10000mm47.质量控制7.1工程质量控制执行规范及检验方法执行规范：《水利水电工程高压喷射灌浆技术规范》DL/T5200-2004。7.1.2工程质量检查：详见《水利水电工程高压喷射灌浆技术规范》DL/T5200-2004中第10.1章节。7.2砂、卵石地层跟管钻进PVC管护壁成孔施工的质量控制7.2.1严格按照设计图纸文件要求进行施工放线，认真记录放线过程，经复查核对准确无误后，再进行下一道工序。7.2.2钻孔孔位与设计孔位偏差不得大于50mm，孔序孔号准确无误，由检查人员核实。7.2.3钻孔前用垂球校对孔位，用水平尺或水准仪检查机身水平，立轴垂直，控制孔斜率。钻机安放必须要平稳牢固。7.2.4钻杆和钻具的垂直度偏差不应超过0.5%，施工时应进行孔斜测量，孔深小于30m,钻孔偏斜率不应超过1%。7.2.6选用的特制PVC管，壁厚不大于2.2mm,质地较脆，喷射作业时易破碎。喷射灌浆施工前须做高压水喷射流击穿破碎试验。7.2.7PVC管连接须准确、牢固。成孔后用井斜仪测量孔的偏斜率，若不符合要求，应立即使用粘土对不符合要求的钻孔进行封填，然后重新用垂球校对孔位，用水平尺检查机身水平，立轴垂直，严格控制孔斜率，慢速钻孔来进行补救。7.3高喷灌浆质量控制应符合《水利水电工程高压喷射灌浆技术规范》DL/T5200-2004中有关要求，本工法不再赘述。8.安全措施8.1安全措施编制依据8.1.1《安全标志及其使用导则》GB2894-20088.1.2《施工现场临时用电安全技术规范》（JGJ46-2005）8.11.3《建筑机机械使用安安全技术规规程》JGJ333-200018.11.4《建筑工工程安全生生产管理条条例》(中华人民民共和国国国务院第393号文件)8.22安全管理理措施8.22.1认真贯彻“安全第一一，预防为为主”的方针，根根据国家相相关安全生生产管理规规定及条例例的要求，结结合施工现现场的实际际情况和具具体特点，组组成安全生生产管理体体系，建立立建全以安安全生产责责任制为中中心的各项项安全生产产管理制度度，明确各各级人员的的安全生产产职责，确确保工程安安全施工。安全管理理做到“二严三及及时四不放放过”。二严：：一是严肃肃认真，一一丝不苟；；二是严格格按规程和和制度办事事。三及时时：一是及及时检查；；二是及时时汇报；三三是及时研研究处理。四四不放过：：一是不放放过任何情情况下的违违章；二是是不放过任任何理由下下的改变措措施；三是是不放过任任何形式下下的不安全全状态和行行为；四是是不放过任任何程度的的异常情况况。8.33施工工现场安全全措施8.33.1施工现场场按符合防防火、防风风、防雷、防防洪、防触触电等安全全规定及安安全施工要要求进行布布置，并按按《安全标标志及其使使用导则》GB22894--20088要求布置置各种安全全标志（禁禁止标志、警警告标志、指指令标志、提提示标志）。3场用照机安规30规1.机械在寒寒冷季节使使用，应符符合《建筑筑机械使用用安全技术术规程》规规程规定。2.乙炔站、氧氧气站、空空气压缩机机房、发电电机房、等等易于发生生危险的场场所，应在在危险区域域界限处，设设置围栅和和警告标志志，非工作作人员未经经批准不得得入内。3.使用机械械与安全生生产发生矛矛盾时，必必须首先服服从安全要要求。4.高喷台车车在就位后后，一定要要使四只支支撑腿支于于坚硬的地地面上，避避免工作过过程中产生生倾斜。5.高压水和和高压水泥泥浆输送一一定要使用用优质钢丝丝胶管，满满足施工压压力要求，且且高压水泵泵和泥浆泵泵的安全阀阀必须安全全可靠。8.33.3施工现场场的临时用用电严格按按照《施工工现场临时时用电安全全技术规范范》（JGJ446-20005）有关规规定执行。9.环境保护护措施9.11施工现现场应建立立健全各项项卫生管理理制度，应应明确专（兼兼）职人员员负责管理理。9.22应保持持施工场地地平整，道道路畅通，无无积水。9.33设备机机具应按规规定位置布布设，工具具、材料、成成品、半成成品分类分分规格堆放放整齐，不不得侵占场场内道路。9.44市内施施工作业时时，现场应应设置噪声声监测仪，白白天施工不不得超过70分贝，夜夜间施工不不得超过55分贝。9.55禁止将将废弃物乱乱扔、乱放放，或者作作为土方回回填。9.66禁止在在作业区焚焚烧油毡、油油漆、沥青青等，杜绝绝因人为因因素造成对对空气的污污染。9.77工程完完工后，做做到“工完，料料尽，场地地清”，工棚及及时清除。施施工期间的的回浆经两两次过滤沉沉淀后大部部分得到回回收利用，小小部分废弃弃的残渣被被留在沉淀淀池中，待待施工结束束后，用机机械挖运至至监理工程程师指定的的弃土区。10.效益分分析10..1经济效益益固工喷关线缩喷期工根据缩短短工期产生生的效益及及施工发生生费用的对对比、综合合分析，每每平方米高喷喷灌浆截渗渗墙降低工工程造价90元，节82险程高在作缩喷期总缩根据缩短短工期产生生的效益及及施工发生生费用的对对比、综合合分析，每每平方米高喷喷灌浆截渗渗墙降低工工程造价110元，节3纽固工喷关线缩喷期总缩根据缩短短工期产生生的效益及及施工发生生费用的对对比、综合合分析，每每平方米高喷喷灌浆截渗渗墙降低工工程造价120元，节410.1.4在宣城城市黄村泄泄洪闸、双双桥闸工程程及溪口枢枢纽除险加加固工程施施工中，采采用了砂、卵卵石地层跟跟管钻进PVC管护壁成成孔技术，使使成孔率达达100%，大大提提高了高喷喷灌浆施工工工效，缩缩短了高喷喷灌浆施工工工期，有有效降低了了施工成本本，三个工工程施工单单位共计节节约成本约约122..262万万元。另外外黄村泄洪洪闸、溪口口枢纽工程程配套纪村村电站总装装机3.4万千瓦，年发发电量1.65亿千瓦.时，进度的提提前，为建建设单位增增加约3000万千瓦.时发电量。在在卵石地层层高喷施工工中，采用用砂、卵石石地层跟管管钻进PVC管护壁成成孔技术产产生了十分分显著的经经济效益。10.2环环保、节能能效益砂卵石石地层高喷喷灌浆施工工中，采用用砂、卵石石地层跟管管钻进PVC管护壁成成孔技术，避免了由由于塌孔而而重复钻孔孔的施工浪浪费，提高高了工效，节省了施工电能；同时，增加了建设单位无污然的水资源发电利用。采用砂、卵石地层跟管钻进PVC管护壁成孔技术，产生了显著的环保、节能效益。10..3社会效益益分析宣城市市黄村泄洪洪闸、溪口口枢纽等水水利工程，具具有灌溉、发发电、城镇镇供水等综综合效益的的大中型水水利工程。其中有效灌溉面积72.37万亩；纪村电站总装机3.4万千瓦，年发电量1.65亿千瓦.时。采用跟管凿孔施工工艺，提高了工作效率，缩短了施工工期，确保国家大型水利工程能尽早发挥灌溉、发电、城镇供水、防洪保安及生态供水等社会效益。采用砂、卵石地层跟管钻进PVC管护壁成孔技术工艺产生了十分显著的社会效益。11.应用实实例11.1应应用实例111.1.1工程名称:宣城市双双桥闸土建建工程施工工11.1.2工程位置置及结构形形式双桥闸位于安徽徽省宣城市市宣州区双双溪镇境内内，建设用用地属宣城城市城市规规划用地范范围。其主主要作用是是控制汛期期水阳江干干流通过双双桥河分洪洪入南漪湖湖的水量，是是水阳江中中游南漪湖湖治理工程程的三大控控制建筑物物之一，是是一座分洪洪闸。工程程规模属大大（2）型，工工程主要建建筑物级别别为2级。次要要建筑物级级别为3级。本工程闸址区地地层上部为为第四系全全新统冲积积层，下伏伏为第三系系砖红色泥泥质粉砂岩岩，地层自自上而下分分别为：第第①层：填筑筑土、腐殖殖土；第②层：粉质质粘土、中中（重）壤壤土夹重粉粉质壤土，层层厚一般为为2.7～7.5m。一一般呈可～～硬塑状，属属微弱～极极弱透水层层；②-1亚层：淤淤泥质重粉粉质壤土，软软～流塑状状，局部分分布于河右右岸，厚度度1.2～3.9m，对对工程影响响不大；第第③层：中细细砂夹中（重重）壤土，棕棕黄色，松松散状，局局部含粉砂砂及少量砾砾石，厚度度0.5～2.0m；第④层：砂卵卵（砾）石石，稍密～～中密状，局局部松散状状，粒径0.2～6cm，大者达122cm，卵砾石成成分以硅质质岩块为主主，呈亚圆圆、浑圆状状，含量约约30～50%，厚度3.7～6.9m，层层底高程1.60～4.00mm，闸基就就坐落在该该层土上，承承载力较高高，但透水水性较强；；第⑤层：泥质质粉砂岩，承承载力较高高，埋藏较较深，有遇遇水软化的的特点。11.1.3开竣工日日期:2002年11月26日～2004年6月30日11.1.4工作量:双桥闸工工程高压摆摆喷截渗墙墙工程量约约938m2。11.2应应用实例211.2.1工程名称:安徽省宣宣城市黄村村泄洪闸除除险加固工工程土建施施工11.2.2工程位置置及结构形形式黄村泄洪闸位于于宣城市泾泾县黄村镇镇，是青弋弋江灌区总总干渠与青青弋江支流流徽水河交交叉位置拦拦河建筑物物，具有灌灌溉、发电电、城镇供供水等功能能，同时具具有防洪保保安、生态态供水等综综合效益的的大（2）型水利利工程。黄黄村泄洪闸闸工程共设设13孔，每孔孔净宽100.0m,,闸墩厚1..2m，闸闸室总宽1144.44m。本工程闸基地层层分为上下下层两部分分：上部以以砾卵石为为主，夹含含中粗砂，砾砾卵石成分分为砂岩、硅硅质岩，粒粒径0.3～10cm，部分大大于15ccm，呈次次棱角一次次圆状，含含量