高压旋喷工艺在卵石层围堰防渗处理中的应用

■董苏龙 ■江西省核工业地质局二六七大队，江西 九江 332000

在一般基坑支护桩间止水或者船闸围堰填料较好的地层采用普通的三管摆喷桩搭接形成防渗墙效果不错，但是在本工地由于围堰的填料较差，灌浆成桩难，透水性极强，基本与围堰外水位相通，普通摆喷桩成桩效果差，由于水泥浆体初凝时间长极易被水流洗刷掉，为达到预期的围堰防渗效果以利开挖，以往类似工程施工经验总结来看采用三管摆喷桩加水玻璃喷浆施工的工艺进行围堰防渗处理。

1 摆喷技术分析

1.1 水玻璃添加

一般的情况下三管摆喷桩施工出现孔口不返浆，大致分以下几种情况添加水玻璃;a.通过孔口直接往孔底加水玻璃来加速水泥浆体凝固的效果不好而且浪费极大，很可能出现把摆喷喷杆抱死的情况，从而导致喷管管路堵塞，处理起来极为麻烦浪费时间。更为严重的是有可能出现假返浆的现象，由于直接倒水玻璃到孔底，用量控制不好，倒多了直接把喷头底部小范围内水泥浆体迅速凝固，水泥浆体迅速凝固有一定强度，导致继续喷射桩体往四周扩散不了，形成死角。达不到设计的桩与桩间搭接形成防渗墙，失去防渗的目的。b.通过改装设备喷杆，将三管变成四管(浆、水、气、水玻璃)，但是改动设备的地方太多(喷杆、动力等、)，投入较多，经济效果不佳。c.往高压水里面加合适比例(一般开始添加时用水和水玻璃体积比例为6:1，如果长时间用水玻璃还不返浆或者说效果不好，可以提高为4:1，根据施工的情况达到此比例都能成功返浆)的水玻璃，所用水玻璃浓度为35 到45 波美度之间比较好，此种比例的水玻璃加在高压水中，对高压水的压力增加不大在应许范围内。这就是我们今天想讲的一种施工效果比较好，比较经济的方法。在施工三管摆喷桩时往水箱中添加预先定好比例的水玻璃，高压水泵将水玻璃和水一起通过水管路送到孔底，在孔底和水泥浆以及卵石颗粒充分搅拌，提高桩体的初凝时间，以防水泥被围堰体内动水带走，出现桩体空洞或者断桩。这种办法能有效防止由于水玻璃加的过多导致喷杆抱死从而喷头堵风及水泥浆的回吸喷杆内管堵死。由于高压水在孔底的充分切割搅拌，利于水玻璃和水泥的有效接触，大大减少了水玻璃的浪费，设备无需改动施工方便，有效保证桩体的直径及质量，达到防渗的效果。

1.2 其它的防渗施工要点

摆喷有效成桩形成防渗墙除了在特殊情况下要有效添加水玻璃外，比如成孔垂直度，摆喷的角度、压力及摆喷桩每米的水泥用量等都至关重要。我们会在以下结合工程实例讲述到。

2 工程实例

2.1 工程概况

安仁铺船闸围堰位于衢州市衢江区高家镇松旺村，围堰段河床水位深度在4 米(上游发电站关闸门蓄水)到6 米(上游放水)，围堰段填料主要是附近河边所挖鹅卵石(5 -30cm)，级配差。围堰体水下部分透水极强。设计围堰采用单排桩，桩的摆角为45 度角，桩与桩对接搭接形成防渗墙止水。河床底部为强风化红砂岩，摆喷桩桩底进入强风化红砂岩1 米，平均桩长为9 米，开挖深度为11 米，桩与桩间距为1.3米，摆喷桩采用分序施工，形成摆喷墙体厚度不小于30cm，水泥用量每米500Kg.

2.2 摆喷工艺

本工程采用的三重管摆喷注浆法。所谓三重管摆喷注浆法是在预先成好的钻孔中下入三重管喷杆，高压泵以极高的压力输送高压水射流(不返浆时参加合适比例水玻璃)喷射切割围堰体;压缩空气以环状环绕高压水射流同轴喷射，不仅起到保护增强水射流的作用，更由于其升扬作用使高压水切割能力增强;水泥浆液则是从喷杆底部流出，沿高压水射流形成的强大负压区拌和在砂砾石体中，形成水泥砂砾石固结体。喷杆边提升边按角度摆转则形成扇柱状固结体，从而起到砂砾石层中防渗的目的。

2.2.1 施工参数

2.2.2 跟管机钻孔

跟管机设备性能好，动力强劲，在卵石层地层中施工效率高，对引孔方面垂直度也有好的控制。工作原理:由于砂砾石层松散且级配差(抛填石)，CH-150 型跟管机钻进时，外套管，内钻杆同时回转振动冲击施工，动力为柴油机液压传动.外套管直径为146mm，内钻杆钻头直径122mm，钻至设计深度后，取出内钻杆，再可下110PVC 管(防止钻好的孔踏)，最后拔出外套管，在施工过程中有22KW 水泵高压孔内循环排杂。

钻孔施工时，由孔口至卵石层顶部段，跟管机靠自身动力及水泵配合排杂冲到位，到卵石层，跟管机靠液压动力及水泵压力把大部份大卵石挤到外管周边，小卵石得由外管与内钻杆间隙返出地面，钻穿卵石层后，靠钻机动力效应击碎岩层到设计深度，取出内钻杆，下PVC 管到设计深度位置，拔出外管，移机到下一个孔位置。

2.2.3 浆液制备

采用PO42.5 普通硅酸盐水泥，水泥应新鲜无结块，通过0.08mm方孔筛的筛余量≤5%，每批次进场水泥必须具有产品合格证和出厂检验报告，进场后按规定进行抽检。

制备水泥浆液时，按照浆液配比准确计量。水泥浆采用高速搅浆机制浆，搅拌时间不小于30s，水泥浆拌好后必须过筛放入储浆桶，防止杂物进入浆管堵塞喷咀。为使水泥浆不发生离析，储浆桶内设慢速搅拌装置，且水泥浆液存放不超过4h，否则作为废浆处理。

2.2.4 高喷作业

(1)高喷台车就位:高喷管下入前，校正高喷台车水平及高喷管垂直，控制好摆角，确保成桩的倾斜偏差在1/150 以内。

(2)下喷射管:检查高压清水泥浆泵、水泥浆输送泵、空压机运行良好，检查高压管道畅通及完好，准备就绪后下入喷浆管。为防止下管过程中堵塞喷嘴，可将喷嘴包扎或低压力送浆下管。

(3)喷射提升:高喷管下至设计深度后，输送高压水、水泥浆和压缩空气，待水压、浆压和风压升至设计规定值并孔口返浆后，按已定提升速度、旋摆转速度等参数进行喷灌作业，直至达到孔口孔口返浆率20%～30%以此判别成桩强度。在接卸管时，速度要快，以防止埋管。

(4)回灌:喷浆结束后，如遇到孔口浆面下沉，应及时进行回填灌浆，可利用相隔孔喷灌作业返浆，直到浆面不再下沉为止，以确保旋摆喷桩桩顶高程。

(5)每根桩喷浆完毕后，移开喷浆管，用清水把泥浆泵和管路内的残留浆液全部排出，冲洗干净。

(6)复喷处理:施工过程中，因机械故障、孔内事故、卸接管等原因中断，恢复喷射时均须进行复喷，复喷搭接长度不小于0.5m。

2.2.5 特殊情况处理

(1)高喷灌浆过程中，当孔口冒浆超过注浆量的20%或完全不冒浆时，立即查明原因并采取相应的处理措施:冒浆量太大，采取提高喷射压力、适当加快提升和旋转速度等措施;孔口完全不冒浆则减慢提升速度采取掺加合适比例水玻璃，达到更快凝固水泥，以不至于水泥流走.或者抛填级配料等措施，待冒浆正常后恢复喷射提升。(2)高喷灌浆过程中，遇喷浆孔与钻孔串浆时，采取暂时停止钻孔作业，待喷浆结束后，再扫孔钻进。(3)喷灌时重点要注意孔口返浆的观测，只有孔口有浆返出才能允许喷杆提升。(4)喷浆结束后，孔口浆面会快速下沉，应在孔口立即回填灌浆，直到浆面不再下沉为止，以确保高喷灌浆后有效桩长达设计要求，以防止桩与桩出现搭接不上，出现空洞。

3 工程施工效果

根据船闸围堰的开挖情况看，防渗墙的防渗效果很好，没有出现大的漏水点，只有极个别渗水点。能很好的满足开挖施工要求，也达到了很好的经济效益。

4 总结

要保证好防渗工程的质量，不仅需要认真对待学习规范和设计，原材料的选用以及施工人员的素质培养，更需要我们管理人员在实践工作中不断总结经验，只有这样才能使我们施工的工作更加完善，从而更好发挥工程的作用。