高压摆喷灌浆技术在水库除险加固工程中的实践探析

2017-03-08郝以平

黑龙江水利科技 2017年12期

郝以平

(永修县水务局，江西九江 330300)

0 前言

高压摆喷灌浆技术，是指采用高压浆液及水形成具有极快速度的喷射流，使其实现对地层土体的切割施工、以及冲击破碎施工。该技术可将水泥作为基质浆液实现对地层土体的有效混入，形成较厚的板墙状的凝结体，可实现地基承载力以及防渗能力的有效提升。高压摆喷灌浆技术凭借其强大的技术优势，在水利工程建设中得到了日渐广泛的应用。尤其是将高压摆喷灌浆技术应用于水库除险加固工程，能取得良好的工程效果。

1 工程概况

朱家山水库位于永修县三溪桥镇河桥村，坐落在修河支流木港水上游，距永修县城37.5km，坝址以上集雨面积2.03km2，主河道长度1.5km，纵坡为2.956%，水库总库容为245万m3，设计灌溉面积280hm2，是一座以灌溉为主，兼有养殖、防洪等综合效益的小型蓄水工程。水库大坝为黏土心墙坝，坝顶高程109.19-109.33m，顶宽4.8-5.4m，坝顶长116m，最大坝高27m。朱家山水库于1974年冬动工兴建，1976年4月基本建成。大坝建成蓄水后，坝体、坝基存在严重渗漏。1975年、1982年、1984年分别对大坝进行了反滤导渗处理；1987年、1999年又分别对大坝进行冲抓套井回填黏土防渗处理。2005年对大坝上游坡进行了干砌石护坡，右坝段采用了高喷灌浆防渗，坝基采用帷幕灌浆防渗处理；但左坝段下游坝脚仍存在2处渗漏点。大坝坝体右坝段经过2006年除险加固高喷心墙施工完成后，未出现漏水情况，但左坝段黏土心墙渗透系数不满足规范防渗要求，下游坝脚有散浸及渗漏出水点；2015年水库除险加固工程中完善了防渗体系，采用高喷防渗心墙进行处理；对此考虑延长水泥土心墙至整个大坝方案进行处理。大坝(桩号0+013-0+083)采用三管法高压摆喷防渗心墙对坝体、坝基进行防渗加固处理，顶高程为108.80，底部伸入坝基基岩不小于0.5m。高压摆喷灌浆施工现场如图1所示：

图1 高压摆喷灌浆施工现场图

经处理后，在2016年、2017年两年汛期运行，大坝下游坝脚未发现渗漏情况。高压摆喷防渗心墙取得了实实在在的成效。大坝加固高喷防渗心墙横断面图如图2所示。

图2大坝加固高喷防渗心墙横断面图

2 防渗墙施工的主要工艺

2.1 钻机定位以及钻孔施工

高压摆喷灌浆技术，可采用一次性放线对孔位进行确定，安排专业测量人员设置控制桩，在确定孔位安置钻孔机，将钻头与孔心进行对准，通过水平校正以及固定的相关技术，稳定钻机，并实现孔位的良好对正，对主轴的垂直度进行核对，有效保障钻机立轴以及水平线呈现出绝对性的垂直的状态[1]。另外，要依照图纸将所有施工钻机编号，标明施工次序。

2.2 配置泥浆

本工程使用水泥浆作为灌浆材料，水泥采用32.5级普通硅酸盐水泥，浆液水灰比为1∶1，浆液温度保持在5℃-40℃。通常，要严格对作为灌浆材料的水泥浆进行有效过滤，避免出现堵塞现象[2]。当施工环境的温度低于10℃时，要确保浆液储存的时间在5h之内；当施工环境的温度>10℃时，要确保及以上时，浆液储存时间≤3h。

2.3 喷射管下入

喷射管下入之前，要先将水、气送入实施试喷，直至各项喷射参数满足标准要求[3]。当试喷合格之后，使用纱布将喷嘴包扎起来，将注浆管实施对预定孔深的下入。为避免下管过程中出现喷嘴堵塞，可采用低压方式进行水、气以及浆液的输送。当钻孔的实际深度良好满足相关的设计标准以后，将钻杆拔出来，根据钻孔的设计深度，实现喷射管的下入。在此之前，要在施工现场地面，对之进行低压射水的相关检测，有效避免出现喷嘴堵塞的现象。

2.4 灌浆施工

高压摆喷灌浆技术，通常在实际施工中使用双喷嘴以及三重管，遵循“由下至上”的顺序，采用单排摆喷的施工方式进行连续喷管[4]。完成喷管下入之后，即刻对搅拌机进行启动，拌制浆液，使浆液顺着管道实现对喷嘴的进入，在实施喷射的同时，将喷管慢慢提升上来。对相关参数，诸如浆液压力、升速等的检测，确保各项参数符合相关标准并对之进行详细记录。当溢出浆液之后，要依据预定要求对喷管实施旋转提升以及由下至上的摆动。

2.5 静压填充及移机

对于每个钻孔，完成对其的灌浆喷射之后，要及时实施不间断的回灌，为饱满的喷射效果提供有效保障，并有效遏止钻孔孔口的浆液面继续下沉，从而为成墙质量提供有效保障[5]。当浆液的高压喷射施工完成之后，要对施工机具进行及时冲涮，并将施工机具移到新的钻孔。

3 高压摆喷灌浆技术的关键技术控制

3.1 对孔斜进行控制

一般情况下，通过钻前控制技术或者钻进控制技术对孔斜进行控制。钻前控制技术，对立轴的绝对垂直、钻孔基座的保持水平等要求较高，且要求孔间误差必须<50mm。钻进控制技术，严格要求钻杆的垂直度、钻进的具体方法、钻机的立轴状况等良好适应施工地层的实际状况。另外，钻具长度要在6m以上。在钻进过程中，质检员要校正钻机立轴的垂直度，在孔深<20m之后，在每5m处对孔斜进行检测，对孔斜进行及时纠正。

3.2 工艺参数的控制

在高压摆喷灌浆施工过程中，要对各项工艺参数，诸如摆角、摆速等进行严格控制。同时，选择优质且具有较强相适性的浆液原料，进行灌浆浆液的拌制。浆液的拌制材料必须符合设计要求，严禁使用质量不达标的材料。严格按照相关设计的具体要求对浆液进行配置，有效保障其稳定性以及流动性。浆液配置到浆液用完，要低于2h。当选用强度在32.5MPa以上的纯水泥时，要确保高速搅拌时间>30s，从灌浆材料制备到用完，不能超过4h。另外，在实施施工之前，要在现场测试施工材料以及所用浆液。

3.3 浆、水、气检测

每20分钟到30分钟测试进浆密度、回浆密度以及回浆量。另外，安排专人观察水压，避免出现分秒间断，及时对异常状况，诸如压力骤减或骤增、浓度出现异常等进行处理。当进浆比重误差在0.1以上时，要停止施工，并对水灰比进行及时调整，在最短时间内，实现施工的有效恢复。

3.4 中断喷浆的处理

在高压摆喷灌浆施工中，要有效保障浆、水、气的供给管路顺畅，且保证其密封良好。对运行设备进行随时检查，协调各个环节的良好配合，避免出现中断。水泵缺乏足够压力、回浆异常等情况均会导致注浆中断。恢复喷浆之后，要实施0.5m的复喷，有效保障墙板的连续、可靠。本工程采用高喷灌浆全孔自上而下连续作业。当中途拆卸喷射管时，对搭接段实施了复喷，且复喷长度在0.2m以上。