高压摆喷灌浆技术在水库土坝防渗工程中的应用

摘要：结合xx市xx水库除险加固工程高压摆喷灌浆实例，探讨高压摆喷灌浆技术应用和施工过程中可能遇到的情况及处理方法。1工程概况xx水库位于xx市xx镇xx村南1km处的xx流域中上游，距xx镇6km。总库容305.5万m3，是一座以防洪、灌溉为主的小（Ⅰ）型水库，设计标准为50年一遇洪水，校核标准为500年一遇洪水，灌溉设计保证率为75%。xx水库主体工程包括大坝、溢洪道和放水洞。大坝为混合土坝，坝长310m，溢洪道为开敞式侧堰，堰长37m，放水洞为坝下埋管式砼箱涵，洞长42m。xx水库始建于1958年大跃进期间，由群众队伍进行施工，工程质量相对较差，虽然经过几次维修改造，但仍存在坝体、坝基渗漏严重等诸多问题，被鉴定为三类坝。xx水库除险加固工程于2008年3月1日开工建设，对土坝渗漏采用高压摆喷灌浆技术进行处理，通过试验检测，土坝渗透指标由施工前的10-3cm/s提高到10-6cm/s，防渗效果良好。2高压摆喷灌浆技术要点2.1技术原理。高压摆喷灌浆技术是采用三管法，喷射介质为水、水泥基质浆液和压缩空气，使喷射管做一定角度的摆动和提升运动，利用高压水形成高速喷射流束，冲击、切割、破碎地层土体，并以水泥基质浆液充填、掺混其中，形成扇形断面板墙状的凝结体，以提高坝体防渗能力的施工技术。2.2施工工序和设备。高压摆喷灌浆施工工序为：布孔、钻孔、制浆、高压灌浆、静压回灌。主要施工设备有：钻机、高喷台车、制浆机、高压水泵、空压机、灌浆泵。2.3布孔与钻孔。布孔分三个阶段。第一阶段布先导孔，沿坝体灌浆轴线方向每30米左右布置一个先导孔，利用先导孔采取芯样，可摸清各坝段坝体土质类别、地层变化、漏浆程度、基岩深度等情况。第二阶段布试验孔，根据工程地质报告和先导孔钻孔情况在大坝一端按设计孔距布置试验孔，进行现场试验确定合适的孔距和灌浆参数。第三阶段布灌浆孔，按现场试验确定的孔距沿防渗墙轴线布灌浆孔，先导孔可作为灌浆孔之一。钻孔可采用任意一种钻进方式。xx水库布置了9个先导孔，9个试验孔，共210个灌浆孔（含先导孔和试验孔），采用回转钻进并泥浆护壁。钻孔孔距为1.5m，孔径为130mm，设计深度为进入基岩以下1m，实际孔深超出设计深度0.3mm.。2.4制浆。高压摆喷灌浆浆液为水泥浆。使用水泥为32.5级普通硅酸盐水泥，水灰比为1.2：1～0.8：1，浆液密度为1.55g/cm3～1.7g/cm3。水泥浆采用二级搅拌，二级过滤。一级搅拌时间不少于90s，经过滤后进入二级搅拌机，边搅拌边过滤边使用，过滤筛网眼尺寸为2mm。2.5高压灌浆。高压摆喷灌浆在钻孔施工完成并检验合格后进行，采用二序施工，先喷Ⅰ序孔，后喷Ⅱ序孔。注浆前先进行地面试喷，检查机械及管路情况，如水、气、浆是否畅通，各种参数是否满足设计要求，并调准喷射方向和摆动角度。一切正常后，垂直下入喷管至设计深度，先送水泥浆液，后送水和气，按规定参数进行原位喷射，待孔口返出浆液密度达到1.2g/cm3后再按设计的提升速度由下至上进行连续摆喷作业，如果中途因故中断后恢复施工时，应对中断孔段进行复喷，复喷搭接长度不小于0.5m。灌浆施工的各种技术参数见表1。2.6静压回灌。当喷杆提升至距地面40cm高度时，先停止水和气，再停水泥浆，由于孔内浆液会发生析水、沉淀和凝固收缩，高喷墙体的顶部会产生凹穴，需用水泥浆及时进行静压回灌填补。静压回灌要间断进行，直至填筑到孔口，浆液不再下沉时为止。每孔完成高喷灌浆后，要对水泥浆管道系统进行冲洗，防止管道堵塞。3施工记录委在高喷灌穷浆施工中必须质每天做好施工陈记录，记录中玩按造孔和灌浆柳分别记录，记俩录主要内容如拜下：一、造孔停记录：造孔记担录内容包括孔妥号、序号、桩效号、钻孔时间株（包括开钻时征间和完成时间铸）、钻孔深度块、基岩深度、永地质分层描述感以及钻孔过程援中出现的问题阀等项内容；二山、高喷灌浆记念录：包括孔号调、序号、桩号藏、灌浆时间、根提升速度、旋戏转速度、摆动旗角度、水、气牵、浆的压力和束流量、浆液密咸度、孔口返浆境情况以及出现诵特殊情况的处驳理等内容稼。浆狗4组舍施工中特殊情惑况的处鸣理干躲高喷灌浆贵施工中，在钻慰孔和灌浆过程淡会出现塌孔、断漏浆、冒浆、殊串孔等问题引冷起压力突降或展骤增、孔口回质浆密度或回浆秃量异常等情况馅，此时，必须瓦查明原因，及帖时进行处理。沿xx植水库在高压摆替喷灌浆中，以疗上情况都有不姻同程度发生，垦经过及时恰当技的处理，确保狱了施工进度和抓质量观。逼搜认朽4.制1壮塌孔。塌孔是飞在成孔后，由渣于在钻孔部位理的地层中含砂炭或砾石较多时瞧，会出现坍塌华、脱落，导至小灌浆时喷射管门无法下到设计佩深度铁。闲舰解决方法发：可采取加大绝泥浆浓度或在奔泥浆中加入火嫩碱、膨润土护障壁，必要时可桑采用套管护壁毫法钻进抚。后哭角室4.旨2唉漏浆。漏浆是严由于地层中存取在砂、砂砾石领或通道，主要集表现在钻孔或料灌浆时孔口不菌返浆或返浆量确降低剑。萌戏解决方法江：钻孔时可采糟取加大泥浆浓救度、泥浆中掺品加细砂或向孔哄内填充水玻璃采等堵漏材料。滥灌浆时发生漏筛浆可采取停止伴喷杆提升或降刺低提升速度、壁降低喷射压力喝和流量、在浆辰液中掺入速凝济剂、加大浆液逝密度、灌注水脾泥砂浆或水泥扭黏土浆等措施窃。不论是在钻凡孔还是灌浆过叶程中，必需待银孔口返浆正常她后才能正常提掀升钻杆或喷杆锻。喇劣体壁4.锤3过冒浆。冒浆是演指在灌浆过程航中浆液在坝坡紧、地面或库区荡底部流出或喷滥出见。带民解决方法对：可采取在冒膛浆点加覆盖、忘降低灌浆压力同、间断灌浆等秩措施中。缘之梅芬4.现4过串孔。串孔是腥指在某一孔口剖正常灌浆时，呼浆液从相临孔卧口返出，说明躲钻孔在地下有转通道相通箩。荷田解决方法三：可将串孔孔需口开挖清理后礼封闭并压重、虑降低灌浆压力横等措施。灌浆却孔结束后，应搜尽快对串浆孔阅进行复钻至设赠计高程脏。狱暖毫收5拌喜高压摆喷墙质感量检艘查寺盾在高压摆效喷灌浆施工过浅程中，应对水枕泥、浆液和各朴道工序的质量耗严格进行控祸制和检查，灌班浆结束后，可露采用大开挖检仓查法、钻孔取擦芯检查法、围励井试验检查法奶等方法对防渗夕墙体进行质量勒检查和综合质叛量评定臭。东帆骆啄5.翻1接大开挖检查法脾。沿摆喷墙体再两侧或一侧进树行开挖，挖深般一蹦般疫2吨～具2.5训m退。用肉眼直观毅检辫查悔Ⅰ留序弟、宁Ⅱ腰序孔喷射距离慢、衔接情况，禽在不同部位横便向打孔取芯检丝查墙体厚度、铺强度等项指标吉。葛xx底水库共开挖坟了销5顷段小27眨m饺对高压摆喷墙舟进行检查粘。贸越降缩5.根2粗钻孔取芯检查质法。高压摆喷对墙完盾成终1懒4骤天后，可在墙拔体上布置钻孔援取芯。检查孔严孔位布置在墙汪体中心线上的市相邻两孔高压消摆喷墙体的搭败接处，自上而摩下分段钻孔、她取芯和进行静寄水头压水试验摆。每个单元工睛程可布旺置尾1革个检查孔。字xx兽水库按单元工体程划分共布按置异5貌个检查孔，共寿取裕3酱8寿个芯样雨。疮年村痰5.票3教围井试验检查睛法。围井检查轧需在高压摆喷兰墙完叙成匙7售天后进行，围瞎井宜布置在地棋层复杂、漏浆造严重或可能存住在质量缺陷等晌部位，以高压友摆喷墙为一侧址井壁，进行布伍孔和灌浆形成致井型封闭式墙妹体，并对井底胜进行封闭，在召围井内钻孔进渔行注水或抽水荡试验。围井各奇面墙体轴线围政成的平面面积贿，砂土、粉土生层中不小垫于沸3m犁2唯，砾石、卵石策层中不小途于逮4.5m之2走。漂xx愈水库共布置本了朗2颗个围井，检测旱结果高压摆喷碗墙体渗透系惠数桌k=1.48剑×10-6c旱m/湖s醉，小于设计渗