1、高壓旋噴注漿工藝 (2007-02-24 20:23:39) 一、材料選擇與準備旋噴注漿是靠高壓液流的沖擊力破壞土層并與土體混合成新的固體，根據(jù)噴射工藝要求，漿液應具備以下特性：注漿液具有良好的可噴性；有足夠的穩(wěn)定性；漿液中氣體應少；能調(diào)解漿液的膠凝時間；優(yōu)良好的力學性能；無毒、無臭、；結(jié)實率高。水灰比一般采用1：11.5：1的水泥漿液。在噴漿之前按施工要求準備好足夠的合格的水泥漿液，二、旋噴參數(shù)的確定1、壓力參數(shù)的確定一般情況下采用加大泵壓力來增加其流量及流速，進而增大噴射力。根據(jù)以往經(jīng)驗，本工程壓力選擇為：03米時，采用25Mpa，3米以下時采用23Mpa。2、旋轉(zhuǎn)提升參數(shù)的確定旋轉(zhuǎn)、提升

2、的速度與噴流半徑有關(guān)，而有效半徑與噴嘴的幾何尺寸和噴射角度有相互聯(lián)系，并直接影響噴流的特性。根據(jù)施工經(jīng)驗，旋噴提升速度宜控制在2528cm/min范圍內(nèi)，旋轉(zhuǎn)速度宜控制在2028r/min范圍內(nèi)。其中在頂部1m應選用較慢的轉(zhuǎn)速和提升速度。一般為2023cm/min速度提升，20r/min旋轉(zhuǎn)。3、噴嘴直徑噴嘴安裝在鉆頭側(cè)面，是旋噴注漿的關(guān)鍵部分，噴粉直徑大小對噴射流速度影響很大。一般單管注漿中噴嘴直徑選用2.03.2mm。三、旋噴注漿參數(shù)確定1、噴射直徑的估計旋噴后的固結(jié)體尺寸由以下因素決定：土的類別及密實程度，高壓旋噴注漿方法，噴射技術(shù)。根據(jù)我國使用的水泥漿液，壓力為20Mpa左右、噴嘴孔徑

3、2.0d2.5mm時。旋噴固結(jié)體直徑（D）可按標貫次數(shù)（N）進行估計：粘性土（適用于0N5：D=0.65/154N21/154N2砂類土（適用于5N15：D=1/770（350+10N-N2）2、布孔形式根據(jù)現(xiàn)場實際情況，本工程采用三角形布孔。矩形布孔四、高壓旋噴注漿施工工藝的技術(shù)要求1、施工工藝1.1鉆機就位鉆機安放在設計的孔位上并應保持垂直，施工時旋噴管的允許偏斜不得大于1.5%。1.2鉆孔單管旋噴常使用76型旋轉(zhuǎn)振動鉆機，鉆進厚度達30m以上，適用于標準貫入度小于40的砂土和粘性土層。當遇到比較堅硬的地層時宜用地址鉆機鉆孔。鉆孔位置與設計位置的偏差不得大于50mm。1.3插管插管是將噴管

4、插入地層預定深度。使用76型振動鉆機鉆孔時，插孔與鉆孔兩道工序合二為一，即鉆孔完成時插管作業(yè)同時完成。如使用地址鉆機鉆孔完畢，必須拔出巖芯管，并換上旋噴管插入到預定深度。在插管過程中。為了防止泥砂堵塞噴嘴，可邊射水邊插管，水壓力不超過1Mpa。若壓力過高易將空壁射塌。1.4、噴射作業(yè)當噴管插入預定深度后。由下而上進行噴射作業(yè)，值班人員必須時刻注意檢查漿液初凝時間、注漿流量、壓力、旋轉(zhuǎn)提升速度等參數(shù)是否滿足設計要求，并隨時做好記錄，繪制作業(yè)過程曲線。1.5、沖洗噴射施工完畢后，應把注漿管等機具沖洗干凈，管內(nèi)、機內(nèi)不得殘存水泥漿，通常把漿液換成水，在地面上噴射，以便把泥漿泵、注漿管和軟管內(nèi)的漿液全

5、部排除。1.6、移動機具將鉆機等機具設備移到新孔位上。五、主要技術(shù)要求1.鉆機或旋噴機就位時機座要平穩(wěn)，立軸或轉(zhuǎn)盤與孔位對正，傾角與設計誤差一般不得大于0.52、噴射注漿前要檢查高壓設備和管路系統(tǒng)，設備的壓力和排量必須滿足設計要求。管路系統(tǒng)的密封圈必須良好。各通道和噴嘴內(nèi)不得有雜物。3、噴射注漿時要注意準備，開動注漿泵，待估算水泥漿的前鋒已經(jīng)流出噴頭后，才開始提升注漿管。自下而上噴射注漿。4、噴射注漿時，開機順序也要遵守第3條的規(guī)定。同時開始噴射注漿孔的孔段要與前段搭接0.1m防止固結(jié)體脫節(jié)。5、噴射注漿作業(yè)后，由于漿液析水作用，一般均有不同程度的收縮，使固體體頂部出現(xiàn)凹穴，所以應及時用水灰比

6、為0.61的水泥漿進行補灌，并要預防其他鉆孔排除的泥土或雜物進入。6、為了加大固結(jié)體尺寸，或深層硬土為避免固結(jié)體尺寸減小，可以采用提高噴射壓力、泵量或降低回轉(zhuǎn)與提升速度等措施，也可采用復噴工藝。7、冒漿的處理，在旋噴處理中，往往有一定數(shù)量的土粒，隨著一部分漿液沿著注漿管壁冒出地面。通過對冒漿的觀察，可以及時了解土層狀況、旋噴的大致效果和旋噴參數(shù)的合理性等。根據(jù)實驗，冒漿（內(nèi)有土粒、水及漿液）量小于注漿量的20%為正常。超過20%或完全不冒漿時，應查明原因并采取相應的措施。若是地層中有較大空隙引起的不冒漿，則可以在漿液中摻入適量的速凝劑，縮短固結(jié)時間，使?jié){液在一定土層范圍內(nèi)凝固。另外，還可以在空

7、隙地段增加注漿量，填充空隙后再繼續(xù)正常旋噴施工。冒漿量無窮大的主要原因，一般是有效噴射范圍與注漿不相適應，注漿量大大超過旋噴固結(jié)所需的漿量所致。減小冒漿的措施有三種：提高噴射壓力；適當縮小噴嘴直徑；控制固結(jié)體形狀。在正常情況下的冒漿可沿公路橫向方向，在相鄰兩個孔之間開挖排漿溝，形成樁與樁之間的系梁，以便提高復合地基總體承載力。 高壓旋噴灌漿施工方法說明1工程簡要概況本工程砂礫石層截滲采用旋噴樁，施工軸線長度283m。分河床段和兩岸段，河床段砂礫石層厚度8-12m，上接心墻粘土，底部為基巖；兩岸段無砂礫石層，心墻粘土以下為基巖。初設旋噴孔距1.0m，鉆孔工作量為8535m，旋噴工作量為2471m

8、。截滲面積2289m2。2施工程序高壓旋噴灌漿孔均分兩序或三序施工（遇串漿、串風現(xiàn)象，分成三序施工），總程序為：施工臨建（包括水管、電纜鋪設、排污系統(tǒng)和集中制漿站建造）、高噴灌漿試驗、高噴鉆孔、高噴灌漿（先封堵河床段，后施工兩岸段）和墻體檢查。高噴灌漿施工程序見圖3-1。圖3-1高噴灌漿施工程序圖3鉆孔施工工藝3.1鉆孔設備擬采用9臺地質(zhì)鉆機造孔，其中重慶探礦機械廠生產(chǎn)的XY-2型鉆機5臺和杭州探礦機械廠生產(chǎn)的SGZ-A型回轉(zhuǎn)式地質(zhì)鉆機各4臺。每臺鉆機配一臺BW200/4型雙作用柱塞泵鉆孔。3.2鉆孔方法鉆進方法采用硬質(zhì)合金回轉(zhuǎn)鉆進、金剛石鉆進、合金牙輪鉆進等方法成孔。心墻粘土層段一般宜采用干

9、鉆取芯成孔，必要時可向孔內(nèi)加入少量清水或泥漿；亦可采用泥漿鉆進，沖洗液選用優(yōu)質(zhì)粘土泥漿或膨潤土泥漿；當壩體心墻粘土適合于自然造漿時，可用清水做為沖洗液，但泵量應根據(jù)需要嚴格控制。各種造孔方式均以不破壞壩體心墻粘土結(jié)構(gòu)為原則。砂礫石層采用硬質(zhì)合金回轉(zhuǎn)鉆進、合金牙輪鉆進，泥漿護壁，基巖段造孔采用硬質(zhì)合金回轉(zhuǎn)鉆進或金剛石鉆進方法。3.3鉆孔基本要求孔徑：高噴鉆孔孔徑不小于110mm?？咨睿航K孔深度以達到設計要求為準，即伸入基巖1.0m?？仔保嚎仔焙细駱藴蕿槠甭?.5%。樁位：根據(jù)施工圖紙規(guī)定的樁位進行放樣定位，其中心允許誤差應不大于1%孔距。3.4孔斜測量與控制孔斜測量測量儀器采用上海地質(zhì)儀器廠制

10、造的KXP-1輕便測斜儀，便于操作，可直接從操作箱刻度盤上觀察到測量結(jié)果，精度可滿足工程使用要求。因鉆孔孔徑比儀器外徑較大，以求測量結(jié)果真實準確，測孔時配加導向，測斜儀安裝在導向管內(nèi)，與導向管（長度3.5-4.0m，外徑與鉆孔鉆具外徑相同）同心同軸。導向裝置如圖3-2所示。圖3-2測斜儀導向裝置圖孔斜控制鉆孔偏斜是影響墻體可靠搭接的關(guān)鍵因素，施工時采取以下措施進行防斜：鉆機加設底座，力求鉆機工作時保持平穩(wěn)。鉆機就位后，應墊穩(wěn)及調(diào)整好鉆機，使開孔鉆具保持鉛垂狀態(tài)。隨時校對立軸垂直度，加長粗徑鉆具，禁止使用彎曲鉆桿和彎曲的粗徑鉆具。除開孔外，不得使用短小鉆具，鉆具長度應保持在3.5m以上，并在鉆進

11、時合理使用鉆進參數(shù)。鉆孔每5-10m進行一次孔斜測量，對鉆孔過程實施檢測，如孔斜偏差較大，應及時采取有效措施糾偏（如鉆具上下往復拉動修復、填孔重鉆、擴孔修復等）。3.5固壁泥漿采用當?shù)貎?yōu)質(zhì)粘土或采用膨潤土做為造漿主要材料。泥漿性能參數(shù)指標按表3-1控制：表3-1泥漿性能指標控制標準表指標泥漿密度(g/cm3)馬氏漏斗粘度(s)含砂量(%)粘土泥漿1.15354010膨潤土泥漿1.08303553.5泥漿凈化及回收鉆孔時，孔口返出的泥漿經(jīng)排漿溝、沉淀池沉淀后，用泥漿泵再次泵入鉆桿循環(huán)使用，排漿溝、沉淀池的漿渣人工挖出，運至指定地點堆放。當泥漿中含砂量增多不能滿足護壁要求時，應采用特殊除砂措施（振

12、動篩除砂）或廢棄。4高噴灌漿施工工藝4.1高噴墻設計方案設計方案高噴墻設計為旋噴樁防滲墻，在防滲墻軸線上單排布置。兩岸段孔距1.4m，伸入基巖1.0m，伸入心墻內(nèi)1.0-2.0m；河床段孔距1.0m，伸入基巖1.0m，伸入心墻內(nèi)4.0-4.5m。旋噴樁布置及墻體搭接型式如圖3.3所示。圖3-3三管旋噴墻體搭接示意圖高噴防滲墻設計要求及性能指標防滲墻有效搭接厚度應不小于60cm。滲透系數(shù)應不大于：心墻粘土層110-6cm/s，壩基砂礫石層510-6cm/s。防滲墻抗壓強度應不小于：心墻粘土層3MPa，壩基砂礫石層8MPa。4.2機具配置擬采用一臺高噴臺車（組裝高噴震動錘，頻率800HZ，沖擊功5

13、.3KN）、一臺高壓清水泵、一臺空壓機和一臺灌漿泵組裝成一套高噴設備進施工，高壓噴射設備組裝見圖3-4。CYP-50高噴機圖3-4高壓噴射設備組裝示意圖3D2-SZ高壓清水泵4.3高壓旋噴施工方案旋噴樁施工采用預先成孔，而后下入高噴管進行。旋噴樁施工采用三管或三重管法實施。三管和三重管法即以漿、氣、水三種介質(zhì)同時作用于地層，使?jié){液與地層顆粒成份混合、攪拌、置換、充填滲透形成固結(jié)體。高壓水嘴布置為直線雙噴嘴（180度夾角），使用定向送液器，高噴作業(yè)時噴嘴對準高噴墻軸線向左右兩方向?qū)嵤[，擺動角度185-190度，從而形成旋噴樁。4.4三管法旋噴施工工藝流程測量放線定點-鉆機就位調(diào)正-鉆孔-終孔

14、驗收-噴車就位-地面試噴-下設噴管-噴射注漿-結(jié)束-孔口靜壓補漿-粘土封孔-下一流程4.5高噴注漿試驗施工試驗區(qū)及旋噴試驗孔布置在現(xiàn)場高壓噴射注漿作業(yè)開始前，按施工圖紙要求和監(jiān)理人指示選擇地質(zhì)條件具有代表性的區(qū)段，按室內(nèi)試驗選定的配合比進行高噴注漿工藝試驗。砂礫石地層高噴注漿試驗在壩后砂礫石地層上進行，布置12個噴射孔構(gòu)成一個長方形圍井，采用不同的孔距、噴射壓力、提升速度、漿液濃度等進行試噴，通過開挖檢查和鉆孔取芯檢測噴射墻體質(zhì)量且通過進行注水試驗取得滲透系數(shù)（K值）；另在粘土層上布置2個噴射孔進行試噴，以選定粘土心墻中的工藝參數(shù)。砂礫石地層高噴注漿試驗孔孔深暫定為8m，粘土層高噴注漿試驗孔孔

15、深為5m。高噴注漿試驗旋噴孔布置見圖3-4。a砂礫石層（圍井試驗）b粘土層（單噴孔）圖3-4高噴注漿試驗旋噴孔布置圖旋噴試驗建議工藝參數(shù)高噴注漿試驗建議工藝參數(shù)如下（供參考），試驗施工時由設計決定：表3-2高噴注漿試驗建議工藝參數(shù)地層砂礫石層粘土層基巖組別12121孔距m1.00.8提升速度cm/min6.88-1010-128-1015-20旋轉(zhuǎn)速度r/min6-88-1010-128-1015-20水壓MPa38-4038-4038-4038-4038-40水量L/min75-120100-120100-120100-12075-120漿壓MPa0.4-0.8漿量L/min70-8070-

16、8070-8070-8070-80風壓MPa0.6-0.8風量m3/min1.2-1.5進漿密度g/cm31.651.601.601.601.60通過對旋噴固結(jié)體鉆孔取芯、注水試驗和圍井開挖檢查成果分析后，對試驗工藝參數(shù)進行優(yōu)化調(diào)整，確定高噴注漿施工工藝參數(shù)。試驗設備表3-3旋噴試驗設備表序號設備名稱型號、規(guī)格單位數(shù)量備注1鉆機SGZ-A臺2鉆孔2高噴機CYP-50臺1三管機下設噴管、提升噴射3高壓清水泵3D2-SZ臺1供高壓水4空壓機6m3臺1供壓縮空氣5漿泵BW200/4臺1供漿6高速攪拌機ZJ-400臺2配制水泥漿液7泥漿攪拌機300L（雙桶）臺1配制泥漿8振動篩臺1回收漿液9水泵IS單

17、級20m3/min臺1供水10排污泵2PN臺1排污4.6高壓噴射灌漿作業(yè)高壓噴射灌漿作業(yè)鉆孔驗收合格后，進入噴漿作業(yè)。首先高噴臺車就位、進行調(diào)平、支撐點墊實墊穩(wěn)；全面檢查噴漿設備是否完好，再進行孔口試噴，檢查各種管路是否暢通；下管時將噴頭進行密封，以防漿、氣、水管道堵塞；下到設計深度后，按漿、水、氣順序依次送入，各種參數(shù)達到設計要求和孔口返漿正常后，再按要求進行正常提升噴射。噴射作業(yè)完成后，通過送漿管路及時向噴射孔內(nèi)補充地層漏矢的漿液，進行靜壓補漿（回灌），直至孔內(nèi)漿液面穩(wěn)定和不在下沉為止?；毓嗫捎脟娚錆{液，亦可用砂礫石層噴射作業(yè)時孔口返漿，但不可使用粘土層噴射作業(yè)時孔口返漿進行補漿。為節(jié)約和

18、降低部分工程成本，高噴施工過程中可以考慮漿液的回收和利用。將孔口返漿集中到壩頂臨時集漿池內(nèi)，經(jīng)除砂器（振動篩）處理后泵回制漿站配制新漿。施工中按監(jiān)理要求采集孔口返漿試樣，每種主要地層應取冒漿試件不少于6組。高噴灌漿結(jié)束后，心墻粘土段孔內(nèi)應用粘土球回填封孔，每填一定高度后，下入粗徑鉆具搗實，使灌漿孔封填密實。施工技術(shù)措施噴射注漿分兩序或三序施工（遇串漿、串風現(xiàn)象，分成三序施工），先施工序孔，后施工序孔，再施工序孔。相鄰孔施工間隔時間不宜少于72小時。先封堵河床段，后施工兩岸段。噴射注漿應連續(xù)進行，噴射提升需要卸管時，復噴段不小于20cm。因停水、停電或機械故障等意外原因造成噴射注漿中斷時間過長，

19、恢復噴漿時，應將噴頭下放原噴頂高程以下不小于0.5m進行復噴，采取重復搭接以保證上下墻體的連續(xù)性。在噴射注漿過程中，如出現(xiàn)返漿異常（返漿量過小、不返漿、斷續(xù)返漿），根據(jù)實際情況可采取降低提速、靜噴、增大漿液密度、孔口填入細砂等辦法進行處理，待孔口返漿正常后恢復噴射。為保證基巖層與砂礫石層、砂礫石層與心墻粘土層、基巖與心墻粘土層接觸段墻體連接緊密，噴射過程中對接觸段采取靜噴或復噴處理；特別是兩岸段旋噴孔距較大，基巖與心墻粘土層接觸段復噴兩次，復噴段長度為0.3-0.5m，有意加大噴射半徑以保墻體有效連接。施工過程中，庫水位和壩下水位差形成壩基滲流會影響旋噴灌漿施工質(zhì)量，為消除和減小壩基滲流對旋噴

20、灌漿施工的不利影響，采取在漿液中摻加速凝劑，以縮短漿液凝結(jié)時間。5材料和漿液制備5.1材料水泥：采用由業(yè)主提供的普通硅酸鹽水泥，水泥標號選用425#。膨潤土：采用優(yōu)質(zhì)鈣基膨潤土，細度應為200目。砂：中細砂，符合有關(guān)規(guī)范要求（特殊情況下使用）。碳酸鈉：符合有關(guān)規(guī)范要求。外加劑：符合有關(guān)規(guī)范要求。工程所需材料設專人負責驗收，不合格材料不準使用，所有材料按規(guī)定要求送檢（由具有國家二級或二級以上資質(zhì)的試驗單位檢驗）。5.2漿液制備高噴漿液：噴射灌漿采用水泥、膨潤土混合漿液，漿液密度不小于1.6g/cm3?？捎霉杷猁}水泥（425#）中加入水泥重量3%的優(yōu)質(zhì)膨潤土和3%膨潤土重量的碳酸鈉，配制成混合漿液

21、。亦可用硅酸鹽水泥摻入高效擴散劑配制。本工程我們傾向于選用普通硅酸鹽水泥配制漿液。漿液配合比試驗：按施工圖紙對漿液性能的要求，施工前需做漿液配合比試驗，測試項目包括漿液拌制時間、漿液密度、漿液流動性、漿液穩(wěn)定性、漿液初凝和終凝時間、以及漿液固結(jié)體密度、強度、彈性模量和透水性等。制漿：漿液采用高速攪拌機攪拌，純拌和時間不應少于30s，且應連續(xù)制漿。已制成待用的漿液應采用低速攪拌機攪拌，以防止沉淀；制成漿液當環(huán)境溫度10以下時，不超過5小時，當環(huán)境溫度10以上時，不超過3小時，漿液存放時間超過有效時間時，應予以廢棄。6質(zhì)量事故預防鉆孔事故預防：鉆孔施工隨時注意和觀察鉆桿、鉆具的可使用性，杜絕使用破

22、損的鉆桿和鉆具，避免斷鉆等孔故發(fā)生。高噴灌漿質(zhì)量缺欠預防：每次噴灌前保證噴灌設備運轉(zhuǎn)狀況良好，水中無堅固砂粒，避免和減少因設備故障或水嘴在噴射中堵塞造成噴灌中斷；檢查施工參數(shù)檢測儀表和器具計量的準確性，保證施工技術(shù)參數(shù)得到有效控制，完全達到和滿足設計規(guī)范要求。7高噴墻體質(zhì)量檢查高噴灌漿施工結(jié)束后，墻體做圍井抽水試驗和墻體取芯及壓水試驗，對施工質(zhì)量進行檢查。做圍井注水或抽水試驗檢查，防滲墻做為圍井的下游邊墻，圍井布置位置和數(shù)量由監(jiān)理工程師根據(jù)實際施工情況確定。墻體取芯及壓水試驗在帷幕灌漿鉆孔時進行，帷幕灌漿鉆孔鉆穿旋噴墻時，應連續(xù)鉆取巖芯，巖樣做抗壓試驗（數(shù)量由監(jiān)理人決定），每10孔取1孔做壓水試驗。墻體取芯應在旋噴墻施工結(jié)束28天后進行。表3-3旋噴試驗設備表序號設備名稱型號、規(guī)格單位數(shù)量用電量（KW）備注1 鉆機SGZ-A 臺 5 18.5*52 鉆機XY-2 臺 5 22*53 高噴機CYP-50 臺 1 13三管機4 高壓清水泵3D2-SZ 臺 1 755 空壓機6m3 臺 1 306 漿泵BW200/40 臺 12 11*127 高速攪拌機ZJ-400 臺 2 5.5*28 泥漿攪拌機300L 臺 2 4.5*29 多級泵 臺 2 15*210排污泵2PN臺215*2總用電容量（KW）