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1、梨園廠房圍堰深孔高壓旋噴施工工藝研究丁新強 李曉光 丁靜摘 要 為保證梨園電站廠房基坑汛期施工,在廠房尾水渠臨河一側設基坑臨時擋水圍堰，以確保廠房基坑開挖的順利進行。圍堰堰體為土石結構，采用高壓旋噴技術設置防滲墻。高壓旋噴深度均在35m以上，雙排孔布置，布孔間排距為0。8m.經地質勘探及專家論證，從經濟、進度及可行性三方面進行對比分析，最終選擇高壓旋噴防滲的型式進行廠房臨時圍堰防滲施工，本文通過對梨園砂卵石地層深孔高噴圍堰的工藝研究，以期為同類工程的施工應用提供借鑒。關鍵詞 砂卵石地層 高噴圍堰 工藝研究 1 廠房基坑圍堰的布置情況為保證梨園廠房基坑開挖順利進行，需在廠房臨河一側設基坑擋水圍堰2、,以確保廠房基坑開挖的順利進行。圍堰堰體為土石結構,采用高壓旋噴防滲墻。圍堰上部利用基坑開挖料回填形成，底部為原始河床。廠房基坑開挖水下深度為40m，高壓旋噴深度均在35m以上入巖，雙排布置，布孔間排距為0.8m，軸線長397m，高噴成孔36700m.由于工期緊、任務重，選擇高壓旋噴防滲施工速度快，施工強度高,可以保證在短期內形成防滲體,滿足廠房基坑開挖的工期需要.圖1 廠房圍堰平面布置圖圖2 廠房圍堰剖面布置圖2 廠房基坑圍堰施工環境根據設計提供的地質資料，廠房圍堰布置位置的地質情況為沖洪積層和沖積層混合體。沖積層（Qal）中含砂、卵、礫石夾漂石、孤石，在河床部位,厚度一般小于15m；沖洪積3、層(Qal+pl)中含碎塊石、漂石、卵石夾砂土、粉土。下伏基巖為P2d4黑褐色、灰褐色杏仁狀玄武巖、褐鐵礦化杏仁狀玄武巖、致密玄武巖、火山角礫熔巖，巖體以、類為主。根據以上地質描述可知，高壓旋噴部位富含礫石、漂石，且有大量孤石,條件較為惡劣，高壓旋噴對復雜地質情況的適用性有待研究和實施.3 施工重點及難點分析確認從人、機、料、法、環各環節進行分析高壓旋噴施工的難點和重點，確定施工控制中難點為施工過程未按參數施工，塌孔、卡鉆嚴重，成孔困難，孔位布置及樁徑不合理，鉆孔參數控制不合理，高噴參數控制和工藝不合理，異常處理不到位等環節.4 施工工藝研究及質量控制4。1 嚴格按照參數施工現場參數控制是本工4、程質量控制的關鍵，項目部組織人員參與方案討論，學習規范，確定過程控制的重點。要求參與圍堰施工的人員必須熟練掌握施工工藝流程和各項參數，嚴格按照規范和設計要求控制各項參數,進行開孔、終孔、開噴、終噴工序的驗收，未驗收或驗收不合格的禁止進入下道工序施工，漿液配比、漿液比重、高噴的提升速度、旋轉速度、漿壓、氣壓、水壓等各項指標必須符合設計和試驗驗證的參數，否則必須進行停工整改并處理至滿足要求。通過工藝和參數控制來控制工程質量，確保高噴效果。4。2 卡鉆及塌孔處理技術在成孔過程中，由于地質條件差,孔深較深(35m以上）,跟管鉆進，但卡鉆問題較為突出,為解決這一問題，經會議討論研究，決定在鉆孔過程中加膨5、潤土，以增加其潤滑性，經實施解決了卡鉆問題的發生；塌孔現象較為普遍，僅使用PVC管護壁效果有限，安放PVC管后，再采用膨潤土進行注漿護壁，每孔膨潤土的平均用量為11.5t,效果良好。4。3 布孔及樁徑經驗驗算為保證圍堰高壓旋噴效果,慎重施工，對樁徑和布孔進行驗算。根據相關工程的經驗，防滲工程一般布置雙排或三排孔，控制原則是：如果高噴樁徑為R，則孔距為0。866R，排距為0.75R，套接的厚度不小于30cm。高噴樁徑選擇與標準貫入系數相關，但水下部分無法進行試驗.根據設計提供的地質描述和相鄰區域開挖揭露的情況看，河床地質條件接近稍密或中密的粗砂和礫砂，其標準貫入擊數應在1510范圍內，相應三管法6、樁徑為1.21.8m,雙管法樁徑為0.81.3m。因本工程不確定性較多，為減小風險，設計高壓旋噴單樁樁徑1.2m。相應的孔間距為0。8661。2=1.04m，排距為0。751.2=0。9m。本工程高壓旋噴樁徑1.2m，設雙排孔,間排距為0.8m，套接0。4m。從驗算情況看，設計時充分考慮了本工程的地質特點，接近下限的參數選擇為圍堰閉氣提供了較好的實施條件.4。4 鉆孔參數設計調整較大的孔斜使單樁之間的有效套接減少，無法形成連續體,可能產生孔洞,導致滲水甚至管涌。根據規范要求，鉆孔孔斜應1，設計高壓旋噴平均孔深約35m，在最大孔斜的條件下，單孔孔底傾斜35m1=35cm。考慮到雙孔套接時使孔斜影7、響加倍，而雙排孔布置會使孔斜影響減半,兩者影響互相抵消。設計套接厚度為40cm，則最大孔斜的影響仍在可控范圍之內。為盡量減小孔斜對旋噴套接成墻的影響，實際施工中除按照設計和規范控制孔斜外，還做好導正器的加工、率定及校正工作，保證投入施工生產設備滿足鉆孔孔斜控制要求。施工人員還通過鉆機支架校正，鉆進前調整鉆機垂直度和鉆進時隨時檢測等手段，盡可能的減小孔斜。施工過程中，質檢員對鉆機性能進行檢查，發現異常及時停鉆處理，嚴格按照設計要求的孔徑、孔距及孔斜控制。4。5 通過試驗驗證工藝和高噴控制參數在圍堰施工之前，組織專家在2009年12月15日進行方案討論，主要考察工藝的適應性和參數選擇。隨后編制試驗8、大綱，在主體開始施工前，在圍堰上選擇兩處作為試驗段，分別驗證三管法與兩管法的適應性。 試驗段工藝及參數在圍堰上游側軸線轉彎處，鉆孔編號為G-6G+6，使用三管法施工其參數選擇見表1。表1 試驗段參數選擇表項目單位數據編組備注第一組第二組第三組水壓MPa363840氣壓MPa0。60.70。8漿壓MPa0。80。91。0旋轉速度r/min569提升速度cm/min568水灰比110.810.61進漿比重1.51.7；孔位偏差50mm；鉆孔孔斜 1%；孔口回漿密度1.3d/cm3確定其施工工藝為:測量放線鉆機就位跟管鉆孔鉆機移位下pvc套管膨潤土護壁鋼套管拔出高噴臺車就位下噴射管旋噴注漿高噴臺車移9、位質量檢查試驗段鉆孔深度為32.745。2m，平均孔深38.4m，鉆孔總長度1036。8m，水泥總用量669。8t.高壓旋噴每米水泥用量為521.74768.4kg，平均每米水泥用量為627.5kg。4。5。2 試驗物探檢驗梨園水電站物探檢測中心于2009年11月15日20日,采用單孔聲波、跨孔聲波對試驗段進行了檢測.從物探檢測情況分析，G-4存在兩段質量缺陷，長度分別為1.6m和1.4m。從G4的高噴記錄看,提升速度為5cm/min，高噴每米水泥用量為623.19kg，僅略小于平均值627。5kg，其他各項參數均正常,因此問題可能是由于高噴遇到孤石造成的。G4的問題可以采用在G-4與G-5之10、間補孔重新高噴進行處理,仍在可控范圍內. 試驗結果工藝的適應性：圍堰高噴試驗段的試驗基本是成功的，施工選用的各項施工參數均適用于本工程施工。工藝的改進：塌孔現象較為普遍，僅使用PVC管護壁效果有限，安放PVC管后，采用膨潤土進行注漿護壁，最后拔出套管，每孔膨潤土的平均用量為11。5t，效果良好.高噴段地下水豐富，出現漏漿、串漿時在水泥漿液中摻加水玻璃進行高噴灌漿處理。參數確定：根據試驗結果，高噴參數確定見表2。表2 高壓旋噴參數表施工工藝漿液配比水壓氣壓(MPa)漿壓(MPa)旋轉速度(r/min）提升速度（cm/min)三管法0。6：11：132400.50.80.625958兩管法0。7：11、10.9：10。50.8354047464。6 異常情況處理異常處理主要是噴漿中斷后復噴和孤石處理，中斷復噴處理不當會形成斷樁或滲漏通道，孤石處理不當會減小旋噴樁有效直徑.針對這些情況，制定相應的處理措施。中斷處理：若高噴中途要拆卸噴射管時，搭接段應進行復噴，復噴長度應不小于0。2m。因故中斷后再恢復施工時，對中斷段進行復噴，搭接長度不小于0。5m。孤石處理：高噴施工前布置先導孔,選取510個點位試鉆，了解圍堰軸線處詳細的地質狀況。鉆孔時隨時監測鉆進情況，發現孤石后采取孔內爆破的方法處理，確保處理后的孤石不會影響高噴防滲墻的性能.5 效果檢查圍堰高壓旋噴施工在2010年4月15日全部完成,因高12、壓旋噴深度較大且基坑尚未開挖完成,無法進行鉆井檢查或做開挖檢查。為此，梨園水電站物探中心于2010年4月26日5月21日，采用單孔聲波、全孔壁數字成像、電磁波吸收系數層析成像（簡稱電磁波CT)技術對梨園水電站左岸廠房圍堰高壓旋噴樁進行了防滲測試工作。電磁波CT檢測情況見圖3。 圖3 剖面ZK06ZK10電磁波CT反演吸收系數色譜圖 綜合單孔聲波、全孔壁數字成像、電磁波CT檢測情況和施工情況分析：圍堰高壓旋噴整體施工效果良好;個別部位因孤石影響未形成有效套接，可能形成滲水點。從基坑開挖的情況看，圍堰高壓旋噴閉氣效果良好，基坑滲水量控制在了設計范圍內，高壓旋噴施工達到了預期目標。6 總結通過圍堰高壓旋噴施工,可以看出在不良地質條件下進行高壓旋噴施工時，必須做到以下幾點：盡可能充分的掌握第一手的地質資料，確保工藝選擇和參數確定依據充分；施工人員應熟練掌握施工工藝和設計參數，嚴格進行過程控制,尤其是參數控制和工序驗收都必須合格;高噴樁可以適當選擇大樁徑、小間排距以減少風險；高噴可選擇較低的旋轉速度和提升速度,較高的漿壓、水壓和氣壓以利于旋噴樁的形成；編制施工方案時應考慮到可能出現的異常情況并制定相應的處理措施，確保施工時能有效應對各種情況;施工材料應超前計劃、提前儲備、按時供應。本次梨園電站廠房高噴圍堰施工工藝研究與總結，旨在為類似工程提供第一手經驗資料。