高压旋喷灌浆施工实例

高压旋喷灌浆施工实例高压旋喷灌浆施工方法说明工程简要概况本工程砂砾石层截渗采用旋喷桩，施工轴线长度283m。分河床段和两岸段，河床段砂砾石层厚度8-12m,上接心墙粘土，底部为基岩；两岸段无砂砾石层，心墙粘土以下为基岩。初设旋喷孔距1.0m，钻孔工作量为8535m，旋喷工作量为2471m。截渗面积2289m2。施工程序高压旋喷灌浆孔均分两序或三序施工（遇串浆、串风现象，分成三序施工），总程序为：施工临建（包括水管、电缆铺设、排污系统和集中制浆站建造）、高喷灌浆试验、高喷钻孔、高喷灌浆（先封堵河床段，后施工两岸段）和墙体检查。高喷灌浆施工程序见图3-1。图3-1高喷灌浆施工程序图钻孔施工工艺3.1钻孔设备拟采用9台地质钻机造孔,其中重庆探矿机械厂生产的XY-2型钻机5台和杭州探矿机械厂生产的SGZ-IIIA型回转式地质钻机各4台。每台钻机配一台BW200/4型双作用柱塞泵钻孔。3.2钻孔方法钻进方法采用硬质合金回转钻进、金刚石钻进、合金牙**钻进等方法成孔。心墙粘土层段一般宜采用干钻取芯成孔，必要时可向孔内加入少量清水或泥浆；亦可采用泥浆钻进，冲洗液选用优质粘土泥浆或膨润土泥浆；当坝体心墙粘土适合于自然造浆时，可用清水做为冲洗液，但泵量应根据需要严格控制。各种造孔方式均以不破坏坝体心墙粘土结构为原则。砂砾石层采用硬质合金回转钻进、合金牙**钻进，泥浆护壁，基岩段造孔采用硬质合金回转钻进或金刚石钻进方法。3.3钻孔基本要求孔径：咼喷钻孔孔径不小于①110mm。孔深：终孔深度以达到设计要求为准，即伸入基岩1.0m。孔斜：孔斜合格标准为偏斜率＜0.5%o桩位：根据施工图纸规定的桩位进行放样定位，其中心允许误差应不大于1%孔距。3.4孔斜测量与控制⑴孔斜测量测量仪器采用上海地质仪器厂制造的KXP-1轻便测斜仪，便于操作，可直接从操作箱刻度盘上观察到测量结果，精度可满足工程使用要求。因钻孔孔径比仪器外径较大，以求测量结果真实准确，测孔时配加导向，测斜仪安装在导向管内，与导向管（长度3.5-4.0m,外径与钻孔钻具外径相同）同心同轴。导向装置如图3-2所示。图3-2测斜仪导向装置图⑵孔斜控制钻孔偏斜是影响墙体可靠搭接的关键因素，施工时采取以下措施进行防斜：钻机加设底座，力求钻机工作时保持平稳。钻机就位后，应垫稳及调整好钻机，使开孔钻具保持铅垂状态。随时校对立轴垂直度，加长粗径钻具，禁止使用弯曲钻杆和弯曲的粗径钻具。除开孔外，不得使用短小钻具，钻具长度应保持在3.5m以上，并在钻进时合理使用钻进参数。钻孔每5-10m进行一次孔斜测量，对钻孔过程实施检测，如孔斜偏差较大，应及时采取有效措施纠偏（如钻具上下往复拉动修复、填孔重钻、扩孔修复等）。3.5固壁泥浆采用当地优质粘土或采用膨润土做为造浆主要材料。泥浆性能参数指标按表3-1控制：表3-1泥浆性能指标控制标准表指标泥浆密度（g/cm3）马氏漏斗粘度（s）含砂量（%）粘土泥浆<1.1535〜40<10膨润土泥浆<1.0830〜35<53.5泥浆净化及回收钻孔时，孔口返出的泥浆经排浆沟、沉淀池沉淀后，用泥浆泵再次泵入钻杆循环使用，排浆沟、沉淀池的浆渣人工挖出，运至指定地点堆放。当泥浆中含砂量增多不能满足护壁要求时，应采用特殊除砂措施（振动筛除砂）或废弃。高喷灌浆施工工艺4.1高喷墙设计方案⑴设计方案高喷墙设计为旋喷桩防渗墙，在防渗墙轴线上单排布置。两岸段孔距1.4m，伸入基岩1.0m，伸入心墙内1.0-2.0m；河床段孔距1.0m,伸入基岩1.0m，伸入心墙内4.0-4.5m。旋喷桩布置及墙体搭接型式如图3.3所示。图3-3三管旋喷墙体搭接示意图⑵高喷防渗墙设计要求及性能指标防渗墙有效搭接厚度应不小于60cm。渗透系数应不大于：心墙粘土层1x10-6cm/s，坝基砂砾石层5x10-6cm/s。防渗墙抗压强度应不小于：心墙粘土层3MPa，坝基砂砾石层8MPa。4.2机具配置拟采用一台高喷台车（组装高喷震动锤，频率800HZ,冲击功5.3KN）、一台高压清水泵、一台空压机和一台灌浆泵组装成一套高喷设备进施工，高压喷射设备组装见图3-4。CYP-50高喷机图3-4高压喷射设备组装示意图3D2-SZ高压清水泵4.3高压旋喷施工方案旋喷桩施工采用预先成孔，而后下入高喷管进行。旋喷桩施工采用三管或三重管法实施。三管和三重管法即以浆、气、水三种介质同时作用于地层，使浆液与地层颗粒成份混合、搅拌、置换、充填渗透形成固结体。高压水嘴布置为直线双喷嘴（180度夹角），使用定向送液器，高喷作业时喷嘴对准高喷墙轴线向左右两方向实施对摆，摆动角度185-190度，从而形成旋喷桩。4.4三管法旋喷施工工艺流程测量放线定点钻机就位调正钻孔终孔验收喷车就位地面试喷下设喷管喷射注浆结束孔口静压补浆粘土封孔下一流程4.5高喷注浆试验施工⑴试验区及旋喷试验孔布置在现场高压喷射注浆作业开始前，按施工图纸要求和监理人指示选择地质条件具有代表性的区段，按室内试验选定的配合比进行高喷注浆工艺试验。砂砾石地层高喷注浆试验在坝后砂砾石地层上进行，布置12个喷射孔构成一个长方形围井，采用不同的孔距、喷射压力、提升速度、浆液浓度等进行试喷，通过开挖检查和钻孔取芯检测喷射墙体质量且通过进行注水试验取得渗透系数（K值）；另在粘土层上布置2个喷射孔进行试喷，以选定粘土心墙中的工艺参数。砂砾石地层高喷注浆试验孔孔深暂定为8m,粘土层高喷注浆试验孔孔深为5m。高喷注浆试验旋喷孔布置见图3-4。a砂砾石层（围井试验） b粘土层（单喷孔）图3-4高喷注浆试验旋喷孔布置图⑵旋喷试验建议工艺参数高喷注浆试验建议工艺参数如下（供参考）,试验施工时由设计决定：表3-2高喷注浆试验建议工艺参数地层砂砾石层粘土层基岩组别12121孔距m1.00.8提升速度cm/min6.88-1010-128-1015-20旋转速度r/min6-88-1010-128-1015-20水压MPa38-4038-4038-4038-4038-40水量L/min75-120100-120100-120100-12075-120浆压MPa0.4-0.80.4-0.80.4-0.80.4-0.80.4-0.8浆量L/min70-8070-8070-8070-8070-80风压MPa0.6-0.80.6-0.80.6-0.80.6-0.80.6-0.8风量m3/min1.2-1.51.2-1.51.2-1.51.2-1.51.2-1.5进浆密度g/cm3<1.65<1.60<1.60<1.60<1.60通过对旋喷固结体钻孔取芯、注水试验和围井开挖检查成果分析后,对试验工艺参数进行优化调整,确定高喷注浆施工工艺参数。⑶试验设备表3-3旋喷试验设备表序号设备名称型号、规格单位数量备注1钻机SGZ-IIIA台2钻孔2高喷机CYP-50台1三管机下设喷管、提升喷射3高压清水泵3D2-SZ台1供高压水空压机6m3台1供压缩空气浆泵BW200/4台1供浆高速搅拌机ZJ-400台2配制水泥浆液7泥浆搅拌机300L（双桶）台1配制泥浆振动筛台1回收浆液水泵IS单级20m3/min台1供水排污泵2PN台1排污4.6高压喷射灌浆作业⑴高压喷射灌浆作业钻孔验收合格后,进入喷浆作业。首先高喷台车就位、进行调平、支撑点垫实垫稳；全面检查喷浆设备是否完好,再进行孔口试喷,检查各种管路是否畅通；下管时将喷头进行密封,以防浆、气、水管道堵塞；下到设计深度后,按浆、水、气顺序依次送入,各种参数达到设计要求和孔口返浆正常后,再按要求进行正常提升喷射。喷射作业完成后，通过送浆管路及时向喷射孔内补充地层漏矢的浆液，进行静压补浆（回灌），直至孔内浆液面稳定和不在下沉为止。回灌可用喷射浆液，亦可用砂砾石层喷射作业时孔口返浆，但不可使用粘土层喷射作业时孔口返浆进行补浆。为节约和降低部分工程成本，高喷施工过程中可以考虑浆液的回收和利用。将孔口返浆集中到坝顶临时集浆池内，经除砂器（振动筛）处理后泵回制浆站配制新浆。施工中按监理要求采集孔口返浆试样，每种主要地层应取冒浆试件不少于6组。高喷灌浆结束后，心墙粘土段孔内应用粘土球回填封孔，每填一定高度后，下入粗径钻具捣实，使灌浆孔封填密实。⑵施工技术措施喷射注浆分两序或三序施工（遇串浆、串风现象，分成三序施工），先施工I序孔，后施工II序孔，再施工III序孔。相邻孔施工间隔时间不宜少于72小时。先封堵河床段，后施工两岸段。喷射注浆应连续进行，喷射提升需要卸管时，复喷段不小于20cm。因停水、停电或机械故障等意外原因造成喷射注浆中断时间过长，恢复喷浆时，应将喷头下放原喷顶高程以下不小于0.5m进行复喷，采取重复搭接以保证上下墙体的连续性。在喷射注浆过程中，如出现返浆异常（返浆量过小、不返浆、断续返浆），根据实际情况可采取降低提速、静喷、增大浆液密度、孔口填入细砂等办法进行处理，待孔口返浆正常后恢复喷射。为保证基岩层与砂砾石层、砂砾石层与心墙粘土层、基岩与心墙粘土层接触段墙体连接紧密，喷射过程中对接触段采取静喷或复喷处理；特别是两岸段旋喷孔距较大，基岩与心墙粘土层接触段复喷两次，复喷段长度为0.3-0.5m，有意加大喷射半径以保墙体有效连接。施工过程中，库水位和坝下水位差形成坝基渗流会影响旋喷灌浆施工质量，为消除和减小坝基渗流对旋喷灌浆施工的不利影响，采取在浆液中掺加速凝剂，以缩短浆液凝结时间。材料和浆液制备5.1材料水泥：采用由业主提供的普通硅酸盐水泥，水泥标号选用425#。膨润土：采用优质钙基膨润土，细度应为200目。砂：中细砂，符合有关规范要求（特殊情况下使用）。碳酸钠：符合有关规范要求。外加剂：符合有关规范要求。工程所需材料设专人负责验收，不合格材料不准使用，所有材料按规定要求送检（由具有国家二级或二级以上资质的试验单位检验）。5.2浆液制备高喷浆液：喷射灌浆采用水泥、膨润土混合浆液，浆液密度不小于1.6g/cm3。可用硅酸盐水泥（425#）中加入水泥重量3%的优质膨润土和3%膨润土重量的碳酸钠，配制成混合浆液。亦可用硅酸盐水泥掺入高效扩散剂配制。本工程我们倾向于选用普通硅酸盐水泥配制浆液。浆液配合比试验：按施工图纸对浆液性能的要求，施工前需做浆液配合比试验，测试项目包括浆液拌制时间、浆液密度、浆液流动性、浆液稳定性、浆液初凝和终凝时间、以及浆液固结体密度、强度、弹性模量和透水性等。制浆：浆液采用高速搅拌机搅拌，纯拌和时间不应少于30s，且应连续制浆。已制成待用的浆液应采用低速搅拌机搅拌，以防止沉淀；制成浆液当环境温度10°C以下时，不超过5小时，当环境温度10C以上时，不超过3小时，浆液存放时间超过有效时间时，应予以废弃。质量事故预防钻孔事故预防：钻孔施工随时注意和观察钻杆、钻具的可使用性，杜绝使用破损的钻杆和钻具，避免断钻等孔故发生。高喷灌浆质量缺欠预防：每次喷灌前保证喷灌设备运转状况良好，水中无坚固砂粒，避免和减少因设备故障或水嘴在喷射中堵塞造成喷灌中断；检查施工参数检测仪表和器具计量的准确性，保证施工技术参数得到有效控制，完全达到和满足设计规范要求。高喷墙体质量检查高喷灌浆施工结束后，墙体做围井抽水试验和墙体取芯及压水试验，对施工质量进行检查。做围井注水或抽水试验检查，防渗墙做为围井的下游边墙，围井布置位置和数量由监理工程师根据实际施工情况确定。墙体取芯及压水试验在帷幕灌浆钻孔时进行，帷幕灌浆钻孔钻穿旋喷墙时，应连续钻取岩芯，岩样做抗压试验（数量由监理人决定），每10孔取1孔做压水试验。墙体取芯应在旋喷墙施工结束28天后进行。表3-3旋喷试验设备表序号设备名称型号、规格单位数量用电量（KW）备注钻机SGZ-IIIA台518.5*5钻机XY-2台522*53高喷机CYP-50台113三管机高压清水泵3D2-SZ台175空压机6m3台1306浆泵BW200/40台1211*12高速搅拌机ZJ-400台25.5*2泥浆搅拌机300L台24.5*2多级泵台215*2排污泵2PN台215*2总用电容量（KW）上下游围堰防渗墙施工方案上下游围堰高喷防渗墙施工方案一、 工程概况：施工是在上下游围堰的保护下进行，围堰填筑采用粉质粘土，经分层回填压实。由于河道内土层结构由渗透性较强的砾石、砂组成，还有孤石存在，为防止围堰基础的渗漏涌水影响枢纽施工，在围堰顶部沿中心线做高压喷射灌浆防渗墙，墙体采用摆喷形式，墙体设计最小厚度20cm，高喷孔距为1.5m。上游围堰上游坡比为1：3,下游坡比为1：2.5,堰顶高程为+9.5m，顶宽10m。下游围堰上游坡比为1：2.5,下游坡比为1：3,堰顶高程为+9.0m，顶宽10m。上、下游围堰的迎水坡设置一层草袋土，起保护和防冲刷作用。二、 工程地质情况：本标段工程底板多坐落在al+lQ24粉沙层上。上部为粉质粘土，下部土层为饱和砂性土，其中局部存在粉砂液化，需要地基加固；边坡稳定性较差，开挖过程中边坡极易坍塌，局部粉细沙土存在流沙现象。含水层呈带状分布，在区域上成层展布。在15-20m深度范围内，主要有全新统中段al+IQ24和下段aIQ24两层富水且渗透性相对较强的含水层。中段砂层呈透镜体状分布，且连续性较差，而下段砂层则稳定性相对较好，该两层砂层往往互相沟通。潜水含水层的厚度不均，最薄处不足2m,最大厚度超过16m。三、 高喷防渗墙设计沿围堰轴线布置（见图），采用摆喷形式。四、 工程质量目标：1、工程质量目标：优良2、 安全质量目标：一般事故控制在0.2％以下，杜绝重大伤亡事故的发生。3、 文明施工目标：市级文明工地。五、 施工工艺流程：本工程采用地质钻机钻孔，高喷台车喷射注浆形成墙体的施工工艺，其工艺过程如下：平整场地，挖排泥沟-放线定位―钻机就位-钻孔-钻机推出-高喷台车就位下喷管-定喷射方向-送水、送气、喷水泥粘土浆液-高喷台车退出-注浆回灌。六、 施工准备：1、 平整场地：将围堰顶部进行平整，便于钻机、台车就位。2、 挖排泥沟：沿围堰内侧挖排泥沟和排泥池的设置要便于高喷灌浆防渗墙的施工。3、 建立制浆站七、施工方法：1、 放线定位：测量放线，定出孔位和中心线，用小木桩做好标记，孔位误差不大于20mm。经监理验收合格后，方允许进行下一步工序的施工。2、 钻孔：钻孔采用XY-2型地质钻机进行。将钻机移至所定桩位，使钻机钻头对准孔位中心。为保证达到设计要求的垂直度，钻机就位后必须对钻机底盘进行调平，四角的水平误差应控制在1mm以内。调整水平度采用水准尺进行，并用水平尺检查钻杆的垂直度，其误差应控制在0.5mm以内，使钻杆与钻机底盘保持垂直。采用0150合金钻头，单管钻进，钻进中采用泥浆护壁，钻进到设计高程下0.4m，如在钻进过程中，出现泥浆严重漏失，孔口不返浆时，应重新调整泥浆比重，直到孔口返浆为止。钻进时，必须详细记录孔位、孔深、地层变化等情况，钻进暂停或终孔待喷时，孔口应加盖保护。3、下管喷射：钻机移开后，将高喷台车就位，在地面上试验喷射方向，调整喷射的水压、气压，下入喷射管至设计深度。在下管过程中，为防止泥砂堵塞喷嘴，可边射水边下管，水压一般不超过1mpa。4、喷射作业：当喷射管下到设计高程后，由下至上进行高压喷射作业，使用的施工参数见附表（高压喷浆技术参数）高喷灌注分序进行，一序施工与二序施工的间隔时间不小于48小时，灌浆应全孔连续作业，每次拆卸喷射管后，应进行复喷，其长度不小于0.2m。操作人员及值班人员必须随时注意浆液的初凝时间、注浆量、水、水压、气压、提升速度及冒浆量等参数，并做好施工记录，同时保证孔内浆液上下畅通，注意观察冒浆情况，对冒浆情况进行严格控制，将汽油桶设置在排泥池边坡上，使排泥槽内的废浆直接流到油桶内，根据油桶内的废将量的体积与灌浆量的体积进行对比，控制冒浆量在灌浆量的20％以内，以此判断地层变化情况，选定合理的技术参数，确保板墙的质量。喷射作业完成后，应将注浆泵的吸水管移到水箱内，在地面上喷射，以便把泥浆泵、注浆管和软管内的浆液全部排除，防止残存的水泥浆将管路堵塞。5、回灌：注浆完成后，由于浆液的析水作用，一般固结体均有不同程度的收缩，使固结体顶部出现下沉现象，故应在完成摆喷后，停滞一定时间，根据浆液回落情况，利用孔口回浆或混合浆液及时进行回灌，直至不下沉为止。八、技术要求：1、所采用的水泥为普通325＃水泥，施工中按规范要求进行抽样检查，不使用过期、不合格产品。2、 制浆时采用重量法，误差不大于5％。水泥浆、粘土浆的搅拌时间不小于90秒。储浆罐内的浆液每次用完时间不大于4小时，浆液应过筛后使用，并定时检测其比重，控制在1.7以上。3、 注浆前，要检查高压设备和管理系统，浆管、水管、气管及喷嘴内不得有任何杂物，所用管接头的密封必须良好。4、 高喷灌浆技术参数要求（见附表）：5、 高喷灌浆分两序施工，相邻孔灌浆时间间隔不小于48小时，灌浆时应全孔连续进行作业，当拆卸喷射管时应进行不小于0.2m的复喷，因事故中断后，回复施工时，应进行长度不小于0.5m的复喷，同时检查已喷射过的浆液强度情况和原定位孔的成孔情况。特殊问题应争得监理的意见后再处理。九、施工用水、用电：施工用水采用水泵抽取围堰外侧州河水。施工用电采用发电机进行供电。十、施工人员配备、机械设备及材料计划:1、施工人员配备：质检员：2名 安全员：1名 资料记录：1名采购员：1名 电工：2名 钻工：12名技术工：6名 壮工：20人2、施工机械设备：序号设备名称规格型号数量1引孔钻机XY-22台高喷台车2台高压水泵3W-6B12台4空压机0.7MPa2台注浆泵HB80/10-D2台搅拌机NJ-1002台7排污泵2台8运输车4辆9高压胶管019-022100米10电焊机2台11潜水泵2寸2台3、施工材料计划：水泥：0.6t/m十、质量保证体系及质量保证措施：本工程严格按照IS09002质量标准进行运作，针对工程实际情况，建立质量保证体系（见附图）和制定如下质量措施：根据工程的特点，采取施工前控制、施工中控制、施工后控制的质量管理办法，确保质量目标的实现。1、 施工前的质量控制：施工前质量控制是将工程做好的基础。首先，对进场的原材料进行控制，检查进场的原材料的质量，做好原材料的检验和试验，确保不合格的原材料不被使用到工程中。其次，各施工人员熟悉技术规范，并由主任工程师进行技术交底工作，对施工图纸和技术规范进行详细的讲解，按施工方案的要求，对施工顺序、施工工艺标准进行讲述，使参建人员都了解施工情况，同时明确每个人员的职责，确保施工的正常进行。再次，对进场的机械设备进行能力确认，使用符合工程情况的机械设备，做好机械设备的检查、保养工作，确保施工中机械设备的正常运行。2、 施工中的质量控制：施工中的质量控制是干好工程的关键。首先，对施工放线、钻机稳固、钻杆的垂直度、钻机底盘的平整度进行检查控制，对拌制的浆液的质量及掺和比例按设计要求进行控制。其次，钻机进行引孔作业时，开孔时，必须使钻头对准桩位，其误差不大于3cm，应轻压慢转，经常校准钻杆的垂直度，误差控制在0.5mm以内，利用比重仪检查护壁泥浆的比重，护壁泥浆的比重控制在1.1左右，同时注意观察孔口的返浆情况，对护壁泥浆的比重进行调整，确保成孔的质量。钻机引孔完成后，利用测斜仪测量钻孔的孔斜率，控制在0.6％以内，不合格孔必须进行返工后方可进行下一工序施工。再次，摆喷作业前，应先对台车、泵组及管线进行全面检查，在确保设备完好的情况下，在地面上进行试喷并调准喷射方向，方可下管旋喷。在各泵和输送管路上必须安装压力表对施工使用压力进行监控。在旋喷过程中，严格按照预定的技术参数进行操作，控制回浆量在注浆量的20％以内，注浆比重控制在1.7以上，回浆比重控制在1.2以上。施工中必须如实记录高喷注浆的各项参数，浆液的用量、异常情况和处理情况等。注浆应全孔连续进行，每次拆管应进行复喷，长度不小于0.2m。因事故中断后，回复施工时，应检查已喷射过的浆液情况及原孔的成孔情况，无特殊情况，进行长度不小于0.5m的复喷，特殊情况应与监理联系后进行处理，并做好记录。第四，为避免对已形成的帷幕产生不利的影响，采用跳打方式两序施工。两序孔施工的间隔不小于48小时。第五，在高喷注浆过程中，当出现压力突降和骤增、孔口回浆浓度过低或不回浆等异常情况时，应查明原因，及时处理。3、 施工后的质量控制：施工完成后，对施工质量进行检查和验收，认真履行“三检制”即施工班组自检、项目部质检员专检、监理工程师核检。对每一道检验，不合格时，均应进行返工。工程全部完成后，由业主、监理、监督进行联合检查验收。4、 为了使质量控制得到有效的进行，施工现场设两名专职质检员，对每一工序及时进行检查验收。建立质量例会制度，每周对已施工段的质量情况进行总结分析，对下周的工作进行布置，并根据上周施工质量情况对下周的施工质量提出具体要求。5、 按照质量保证体系的人员配备，对每个人员的职责进行明确分工，制定每人的质量目标，建立奖罚制度。