高喷灌浆在毛尔盖水电站围堰防渗中的应用

高永民，宋丽君，黄 芬

(中国水利水电第十工程局有限公司，四川 成都 610072)

1 概述

高压喷射创始于日本，随后传入我国，它是在化学注浆的基础上采用高压水射流切割技术发展起来的。其型式分为定喷、摆喷、旋喷三种。主要适用于软弱地层及岩溶地层的地基加固和基础防渗。近年来，在水利水电行业中，高压喷射技术取得了良好的社会效益和经济效益。

2 工程概况

毛尔盖水电站厂房主机间的基础开挖从高程1874～1850.3 m，由于其紧邻河床，基坑开挖时存在涌水问题，故对基坑开挖的防渗要求相当高。为确保基坑顺利开挖，决定对其围堰采用高压喷射注浆技术进行防渗处理。围堰设计的高喷施工范围为0+000～0+263.99，孔间距1 m，高喷孔深入基岩1 m，最大深度29.7 m，防渗墙体设计顶部高程为1873 m，高喷防渗墙体设计宽度为0.8 m。整个高喷施工共完成造孔265个，8686 m，喷浆265个孔，7308 m。

毛尔盖水电站厂房基础的第③层为含碎砾石粉质壤土，厚2～3 m，结构松散，第②层是冲、洪积堆积的含漂(块)卵(碎)砾石夹砂土层，厚度为11～14 m，属中密卵石层。第②层下伏第①层含漂砂卵砾石层，厚6～15 m。其中第②、①层结构不均一，属中等～较强透水性地层。

3 高压喷射注浆施工与过程控制

3.1 施工准备

(1)现场准备。

在开始施工前，现场应做好以下准备:对围堰进行补勘，核对地质情况;做到‘三通一平’、‘五图一牌’;测设并保护临时水准点;标示高喷防渗轴线及孔位。

(2)施工方法的选择。

根据以往的施工经验与厂区围堰的地质条件及周边环境(紧临河床，最近的仅2.5 m)，施工方法采用三重管法高压旋喷注浆方式;防渗墙体结构形式为折线搭接式板墙结构。

3.2 高喷施工与过程控制

3.2.1 钻机就位与钻进成孔

开钻前，先进行场地平整、夯实、清除杂物，钻机就位，开孔孔位与设计孔位的偏差不大于±10 cm，成孔偏斜率不大于1.5%。采用MZ－200履带液压潜孔钻机钻孔，潜孔偏心锤跟管钻进，钻孔孔径为146 mm，钻孔深入基岩1 m。钻孔、灌浆分Ⅰ、Ⅱ序进行，先钻灌Ⅰ序孔、后钻灌Ⅱ序孔，相邻孔的作业间隔不小于72 h。

严格按坐标放出各旋喷桩的中心位置，定好孔位并做好标识，对标识好的孔位应妥善保护，在每个孔施工前，应重新校核一次孔中心偏差，对偏差超标的孔，应重新放线定位。

钻进过程中，注意钻机响动和钻进感觉，并结合地层情况适当控制钻进速度，确保孔斜质量。

待钻进达到设计深度后，将钻具全部提出孔口，由记录员认真校测钻具长度，看其是否与孔深相符，并由质检员会同监理人员进行复核;钻进结束后，应保护好孔口。

在潜孔钻机跟管钻进成孔并经监理人员验收签证后，在跟进套管内将直径100 mm的特制PVC护壁管下入到孔底，然后拔出跟进套管，并妥善保护孔口。

3.2.2 高喷施工

三重管法高压旋喷注浆机具布置情况见图1。

图1 三重管法高压旋喷注浆机具布置图

钻孔结束后，将喷射机移至成孔处，先进行地面试喷，检查各项工艺参数符合要求后，用橡胶塞将喷嘴堵住，以防止喷嘴堵塞，待现场技术人员认可后方可下喷具进行喷射施工。喷射过程中如遇到特殊情况，如喷嘴堵塞等，应将管提出地面进行处理后再重新下喷具进行施工。

本工程采用的工艺参数如下:

压缩空气:气压0.7 MPa、排量3～5 m3/min。

水 压:36～40 MPa。

浆 压:0.6～0.8 MPa。

浆液配比:水灰比 1∶1～0.6∶1。

进浆比重:1.5～1.7 g/cm3、排量 70～90 L/min。

回浆比重应大于:1.2～1.3 g/cm3。

提升速度:6～20 cm/min。

旋转速度:7～12 r/min。

分次卸管注浆，搭接长度≥50 cm。

为防止施工中影响相邻孔的成墙质量，施工采用隔孔跳跃法的施工顺序。高喷钻孔沿轴线呈单排布置，钻孔和高压喷射注浆分两序施工，先施工Ⅰ序孔，后施工Ⅱ序孔，使各旋喷桩连成一个整体形成防渗墙。三重管自下而上旋喷成墙。

制浆:水泥采用不低于32.5强度等级的硅酸盐水泥，ZJ－400型高速搅拌机制浆，BW250/50型送浆泵送浆，浆液比重为1.6～1.8 g/cm3。

水泥浆液必须搅拌均匀，随拌随用。余浆存放时间:当环境气温为10℃以下时，不超过5 h;当环境气温为10℃以上时，不超过3 h;当浆液存放时间超过有效时间时，应按监理人员的指示，降低强度等级使用或按废浆处理。在制浆过程中若遇见故障，应立即通知喷射人员，待将其处理好后再进行施工。

制浆过程中应随时测量浆液密度，工作结束后，统计该孔的材料用量，浆液制备采用无受蚀水源以确保浆液质量。

喷射提升:将喷射管下至设计深度，开始送入符合要求的气、浆，待注入浆液冒出孔口后，按设计的提升、旋转、搅动速度自下而上边转动喷射、边提升，直至设计终喷高程停喷。

浆液回收:在高喷防渗墙施工过程中，若孔内返浆并从孔口溢出，则采用浆液回收利用的办法进行处理，既可减少水泥材料的浪费，还可降低环境污染，做到文明施工。首先将返出的水泥浆液用自制的过滤装置进行过滤，并利用高差将经过过滤后的浆液用PVC管输送至储浆筒，再用污水泵或泥浆泵将储浆筒里的浆液输送至转浆站，利用高压泵将转浆站的浆液输送回集中制浆站，在集中制浆站，根据回收浆液的比重，掺加一定量的水泥(经过计算得出)，在高速制浆机内将回收浆液配制成所需求的合格浆液，最后将配制好的浆液送至高喷工作面重新利用。

喷射过程中，技术人员应随时检查各环节的运行情况，并根据具体情况采取下列措施:接、卸、换管要快，防止塌孔和堵嘴。

喷射因故障中断时应酌情处理，若因机械故障要尽力缩短中断时间，及早恢复喷射灌浆。如中断时间超过1 h，则需要采取补救措施;恢复喷射时，喷管要多下0.5～1 m，以保证凝结体的连续性。

回 灌:高喷注浆完成后，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，故应在完成注浆后停滞一定时间，根据浆液回落情况直至浆面不再下沉为止，回灌浆液一般由邻孔高喷冒浆自流充填。

4 工程质量及效果分析与评价

4.1 质量控制验收程序

在施工过程中，坚持“三检一验”制度。对于每个施工工序，首先由施工班组自检，合格后再由技术质量组验收，并通知项目质安部会同监理工程师进行最终的检查验收，合格后方可进行下一工序施工。在施工过程中，质检代表和监理工程师随时进行抽查(孔深、浆比、水压、灌浆压力等参数)、监督并指导工作。

4.2 工程质量评定

本工程高压喷射注浆结束后，质检工程师、监理工程师根据灌浆的过程控制，对单孔进行质量评定，合格孔数为265个，合格率比为100%;其中优良孔250个，优良率比为94.34%，满足防渗要求。

4.3 灌浆资料分析及施工效果检查

(1)施工中，每m水泥消耗量为451.10 kg。其中Ⅰ序孔平均每m消耗486.82 kg，Ⅱ序孔平均每m消耗为412.08 kg。两序孔相比，平均每m消耗水泥变化呈递减，符合灌浆规律。

(2)通过Ⅰ序孔造孔及灌浆后，Ⅱ序孔在Ⅰ序孔灌浆龄期7 d后造孔，Ⅱ序孔有少量水从钻孔中喷出;Ⅱ序孔在Ⅰ序孔灌浆龄期14 d后造孔时有微量地下水喷出现象。孔内喷出的岩粉主要为粗砂、石子和未完全凝固的水泥，钻至基岩时有尘土喷出。

(3)单孔平均扩散半径分析。单孔平均扩散半径R采用下述理论公式计算。

式中 R为扩散半径，m;V为单位喷注入体，m3/m，V=g。g为单位喷注入量，kg/m。

(4)从围堰高压喷射注浆成果汇总中分析成墙扩散半径最大值为130 cm，最小值为65 cm，平均值为84.2 cm。从整体上说明高压喷射注浆防渗效果良好，已形成帷幕防渗墙，满足设计要求。

(5)高压喷射注浆检查。在围堰0+140防渗轴线内侧布置坑槽(长×宽×高=3 m×1.5 m×3 m)，从坑槽检查高压喷射注浆搭接成墙的效果。经坑槽开挖后发现，坑槽内水泥结石情况良好，沿围堰中心线墙体搭接直观，防渗墙渗水量很小，满足设计要求。

5 结语

本次围堰在高压喷射注浆施工中，高喷施工与过程控制严密。高压喷射注浆结束后、基坑开挖时，发现除个别部位有少量渗漏水外，其余部位基本不漏水，深基坑开挖正常。实践证明:高压喷射注浆在含漂(块)卵(碎)砾石夹砂土地层中应用，完全可以达到防渗要求，而且施工工期短，防渗效果好。

［1］ 建筑地基处理技术规范，JGJ79－2002［S］.