高压旋喷技术在水库坝体防渗施工应用

曾祥池

中图分类号：TV641.2

摘要:本文结合实际工程，介绍了高压旋喷防渗墙的施工工艺，并对施工质量控制及应注意的事项进行了讲解，为推广高压旋喷防渗墙应用提供技术指导。

关键词:水库土坝；高压旋喷；注浆；检测

1工程概况

某水库是一座以灌溉为主的小型水库，面积为2.76km2，库容131.23万m3。水库大坝为均质土坝，最大坝高28.12m，坝顶长95.60m，宽8.8m。经过检测，水库工程质量未能全部达到规范要求，存在渗漏隐患。经大坝安全鉴定，工程质量等级为C级，需进行除险加固。

高压旋喷灌浆技术对地基产生挤压、渗透作用，使旋喷桩及其周围土体的密实度和承载能力得到提高，对地基防渗与加固处理极具效果，因此，下面高压旋喷造防渗墙在水库土坝防渗加固中的应用进行阐述。

2高压旋喷造防渗墙原理及施工工艺

高压旋喷法原理是利用360度旋转高压喷射浆流连续地对加固土体产生切割、冲击破碎和搅动作用，使注入的浆液和土体混合凝固为新的圆柱状固结体——水泥土，水泥土具有较强的抗压及抗渗性能，因此，采用该工法对地基进行处理可起到强化地基和防水止渗的作用。从而达到防渗目的。

施工工艺: 定孔位→造孔→下注浆管→喷射灌浆→开挖检查→钻孔取芯检查。

3高压旋喷造防渗墙施工过程

3.1现场试验调整确定技术参数

根据现场机械设备和施工条件，通过不同的浆液喷射压力(分别为20MPa、30MPa、40MPa)试桩，3天后开挖检查高压旋喷成墙的墙体均匀性和完整性、旋喷桩直径等，试验结果详见表1。比对检查成果，当浆液喷射压力为30MPa时，成桩质量设计要求基本吻合，最后确定试桩值中浆液喷射压力为30MPa的这组技术参数作为工程实际施工质量控制参数，以保证工程施工质量。

表1 旋喷试桩参数

3.2施工放线

根据设计图，旋喷桩位于坝面中轴，呈直线与坝体平行。主坝体长95m，左岸山体11m，右岸山体结合溢洪道22m，全长128m。从大坝左岸0+000桩号开始布孔，每0.45m布1个旋喷桩孔，每1.8m布1个基础帷幕灌浆孔，帷幕孔和旋喷桩孔同为圆心孔。对帷幕孔和旋喷桩孔逐个进行编号，以防止施工中遗漏喷桩。共布285个桩孔，其中帷幕孔和旋喷桩孔同孔72个。按照先基础三序孔法帷幕灌浆后坝体、山体高压旋喷造防渗墙顺序施工。

3.3造孔、制浆、贯入注浆管

(1)钻机定位:按设计孔位放样，采用ZLJ150型钻机钻孔。钻机底座进行纵横向整平、对中。垫稳、垫牢、垫平固定机架。采用水平尺调整机身，确保机身水平，直至钻杆铅垂于引孔预埋管。固定钻机时，要求钻头对准设计孔位中心，偏差值≯50mm，单管钻孔中心距为0.45m。

(2)钻孔:在设计桩位的中心先用钻机钻一为旋喷管插入用的导孔，钻孔位置与设计位置的偏差不得大于50mm。钻进时，按设计要求，孔斜率应小于1%。施工中，每钻进35m，用水平尺检查机座水平情况，发现孔斜率超过规定值时，应即时整改，确保孔斜率在设计控制值范围内。孔深达到预定深度时方可终孔。整个钻进过程包括实际孔位、孔深、孔斜率等均应做好详细记录。根据工程设计要求，所有孔深均应达到坝基强风化层以下0.5m。

(3)浆液配制搅拌:采用425#普通硅酸盐水泥与水搅拌作注浆材料，使用专用制浆机按设定的浆液比重(或水灰比)拌制浆液。为保证浆液比重，采用二次搅拌配制浆液，即在第一只搅拌桶中按确定的浆液比重配制并搅拌水泥浆液，充分搅拌后通过滤网过滤放入第二只搅拌桶中待用。具体做法是:先按参数中所设定的1.49g/cm3浆液比重计算出1包水泥(50kg)所用的水量为53kg，将若干包水泥的需水量注入第一个搅拌桶内，设定注水时间(或做好水深刻度记号)，边搅拌边将相应的水泥倒入桶内制浆，以后每次注入相同水量和相应的水泥量，就可有效控制浆液比重。

(4)贯入注浆管:将旋喷注浆管插入坝体预定的深度。插管与钻孔两道工序合二而一，钻孔完毕，插管作业即完成。为防止喷嘴堵塞，本工程采用边低压送浆，边下管的方法，直至注浆管进入预定的深度。泵送设备采用BGP－100型高压喷浆泵。

3.4高压旋喷注浆

当喷射管下到设计深度后，送入符合要求的水泥浆，喷射13min，待注入的浆液正常返浆冒出后，按试桩所确定的参数，自下而上边喷射边转动边提升直到设计高度(坝顶下50cm)，停止送浆，提出喷射管。整个旋喷过程应认真观察各个参数的变化值是否在设定值范围内，如有偏差应及时调整，确保旋喷质量，并全过程做好施工记录。

3.5清洗和钻机移位

喷射完毕后(由于该工程桩顶质量不影响防渗墙整体要求，桩顶未进行静压充填灌浆处理)，及时将各管路冲洗干净，不得留有残渣，以防堵塞，

尤其是灌浆系统堵塞。通常将浆液换成水进行连续冲洗，直到管路出现清水为止。将钻机移动到下一孔位，准备下一孔的注浆。

4坝体内输水涵洞防渗处理

原输水涵管为内径60cm、外径92cm的混凝土涵管，设在大坝内。本次除险加固封堵该涵管，另开隧洞放水。坝轴线涵管底高程所在位置位于全风化坝基内，通过帷幕灌浆，在全风化坝基以下已形成一道防渗帷幕，涵管底高程以下防渗问题得到解决。由于涵管为混凝土管，旋喷造孔时，钻头到达管顶和管壁时不能再往下推进，涵管四周防渗无法达到设计要求，采取以下具体措施处理:

(1)在涵管轴线位置在原旋喷桩的基础上，上下游各增加一排加密桩，每排5个，排间距、桩间距也是0.45m。

(2)加密桩的造桩顺序为先造中间的3#加密桩(孔心在涵管轴线位置)，其次是3#桩两侧的2#、4#加密桩，最后造最外侧的1#和5#桩。

(3)在造上下游1#、5#桩的同时预留回填灌浆孔，且回填灌浆孔底高程伸至原涵管支座底高程，等加密桩全部完成后再进行回填灌浆，确保涵管周边的防渗质量。涵管处防渗处理各旋喷孔、加密孔、加密兼回填灌浆孔、帷幕灌浆兼旋喷孔布置见图1。

图1输水涵洞防渗处理加固坝顶平面布置图

5成墙质量检测

(1)开挖检查:已成墙28天的单管高压旋喷防渗墙，沿墙体两侧开挖长2m，深2m的探坑，共检查6处，结果如下:旋喷桩联结牢固紧密、墙体均匀；两桩中间接触部位连接紧密，完整性好；防渗墙桩顶直径均在0.630.67m，墙体外观质量和尺寸均达到设计要求。

(2)钻孔检测:在已成墙28天的单管高压旋喷防渗墙中钻取岩芯观察判断固结整体性，所取岩芯做成标准试件进行抗压强度和抗渗实验。共取岩芯7组，检测结果如下:抗压强度均大于2.0MPa，渗透系数均小于110－6cm/s，满足设计要求。

6高压旋喷施工质量控制及应注意事项

(1)浆液配制搅拌:为保证浆液浓度，应采用专用制浆机按设定的浆液比重二次搅拌配制浆液。若采用一只搅拌桶，一边配浆一边抽浆，既难以控制浆液比重，未经过滤的浆液中的杂质又容易堵塞输浆管道和喷嘴。

(2)注浆压力:本工程主要是以调整注浆压力来控制旋喷桩质量，其它参数如旋转速度、提升速度、浆液比重、浆液流量等相对固定，且都可采用机械和人工控制，而压力会随着旋喷进程波动，因此，控制调整注浆压力特别重要。如发现注浆压力出现骤升或骤降现象，应及时查明原因并采取相应措施。

(3)回浆量:高压喷射注浆施工过程中，有一定数量的土粒会随着一部分浆液沿着孔壁或注浆管管壁冒出地面。根据经验，冒浆(主要含土粒、浆液)量小于注浆量的20%为正常现象，超过20%或不冒浆时，应及时查明原因并采取相应措施。

(4)钻杆铅垂度(孔斜率控制):因钻杆钻进和旋转过程会有一定的振动，造成机座位移和不水平，影响钻杆铅垂度。因此，每旋喷35m就必须检测一次机座水平度，发现问题，及时调整。

(5)喷嘴和管路清洗:喷射完毕应及时清洗干净各管路，不得留有残渣，以防堵塞，尤其是灌浆系统更重要。通常将浆液换成水进行连续冲洗，直到管路中出现清水为止。

(6)施工记录:施工记录是全过程反映施工质量控制过程内业资料，工程名称、桩编号、施工日期、注浆时间、注浆长度(深度)、高压旋喷注浆各项参数等均应如实记录。

7结束语

总之，高压旋喷灌应用于构筑防渗墙、地基加固、地下工程补救上都取得了较好的效果．尤其是在工期紧、施工干扰大的情况下，显示出旋喷灌浆工作不需开挖的优势，大大降低了施工难度，对水库加固工程具有很好的效果。

参考文献

[1] 庞文占 刘嘉 麻虎沟挡水坝高压旋喷防渗墙施工[J]水电与新能源.2011年05期

[2] 张端良,陈国平;高压旋喷注浆加固下沉桩基[J];湖南交通科技;2004年03期

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。