水利工程高压旋喷灌浆施工质量控制研究

水利工程高压旋喷灌浆施工质量控制研究

唐琦

身份证号： 61052319910303****

摘要：对水利工程而言，基础防渗处理工作是其施工过程中的关键环节，如果基础土质不好且渗透性太强，那么水流便会给基础带来较大的危害。因此，施工之前需结合现场水文地质等自然条件，计算旋喷桩具备的承载力，并对其进行试验校核，以此符合其技术要求和经济要求。施工过程中需注意注浆压力方面、水灰比方面等参数的合理性，并按照相关工艺要求进行施工，以确保成桩强度符合规定要求。

关键词：水利水电工程；高压旋喷灌浆；施工质量；控制技术

1 引言

为了解决传统施工质量控制技术造成的渗水面积过大的问题，研究一种水利水电工程高压旋喷灌浆施工质量控制技术。综合影响喷射直径的主要因素，估算出高压旋喷灌浆的喷射直径，依据估算出的喷射直径，设计施工过程中支护桩桩长的防渗形式，形成一个五面止水结构，控制工程的渗水面积，采用交叉折线形连接旋喷与摆喷，设置孔距和布置形式，实现水利水电工程高压旋喷灌浆施工质量的控制。

2 高喷灌浆施工工艺原理

1）冲切掺搅的施工作用。此技术主要通过高压射流产生冲击切割以及剧烈扰动，使浆液在土层中扩散，和土石粒进行掺混搅合，待其硬化以后便成为凝结体，原地层结构也因此发生了改变，进而实现防渗目的。2）升扬作用和转换作用。进行高喷施工的时候，喷嘴中会喷出水、气、浆3种介质，压缩空气可使水或者浆液射流形成升扬作用，被射流切削后的碎屑和细粒会在升扬作用下带出孔外，然后由浆液填补空位，以此实现转换作用。3）挤压作用和渗透作用。对于高喷射流而言，射流距离如果增加则其强度便会减弱，虽然可以冲切地层，但对地层仍然会形成挤压作用。喷射完成后，继续静压灌浆，不但能够让凝结体同其周边土体部分的结合更牢固、密实，还能形成渗透凝结层，提升其防渗性能。4）握裹作用。施工地层中体积较小的石块在升扬作用和转换作用下，可在其周围空隙中填满浆液，在强烈冲击下，石块会出现位移和松动现象，浆液便会沿其空隙或孔隙不断渗入，形成凝结体，进而提升其防渗效果。

3 高压旋喷灌浆施工

3.1 现场试验确定旋喷桩施工参数

高压旋喷灌浆施工前按照设计要求：单管高压旋喷孔沿坝顶坝轴线（心墙中心线）布置，设单排孔，分两序交替实施。孔径为0.65m，孔距为0.5m；灌注纯水泥浆，灌浆压力≥20MPa；浆液比重≥1.4，回浆比重≥1.4，钻杆垂直度≤l％，孔距为500mm(±50mm)，旋喷管提升速度粘土层≤15cm/min，渗透系数≤l×10-5cm/s，桩的强度≥3.0MPa。设计钻孔伸入建基面1m，钻孔最大深度38.8m，平均孔深28.5m，总孔深10565m，采用75型岩心钻机造孔，根据地质情况和机械设备性能进行现场喷灌试验，在坝顶0+100~0+140桩号段设三个试验桩根据设计参考参数分别按25MPa、28MPa、30MPa的灌浆压力进行旋喷灌浆施工，经14天养护后现场开挖1.5米深进行外观检查及钻孔取芯，取芯送试验室检测桩体强度、渗透系数，根据现场挖桩情况及检测报告将试验成果报审，经审核由设计提供监理认可确定适合施工参数如下：灌浆压力≥28MPa，浆液比重为1.45，提升速度≤15cm/min，孔距：500mm(±50mm)，桩径：650mm，桩长按设计要求结合实际坝基地形深入建基面1m。

3.2 钻孔

施工时应采取预防孔斜的措施，首先将钻机安置在事先设计的孔位上，时刻要保持钻机所安置的位置牢固平稳。随之调试钻机中的钻杆头对准施工的中心打孔位置，前提是要确保其钻机、钻孔、钻杆头均保持垂直一致，按照规范化要求设置钻机的工作原理固定好钻杆头后随时备用。始终保持钻机与其它部件均为水平校正状态，利用水平尺和经纬仪调整机具水平及钻杆的垂直度，使钻杆轴线垂直对准钻孔中心位置，保证钻杆和钻具的垂直度误差不超过5‰。钻孔按两序进行，孔径为φ650mm，先用钻机在定点桩位的钻孔中心直入喷嘴导孔，施工设计其钻孔偏差区间不得大于50mm，偏斜率不大于1％。在此条件下，设计的孔深度才能达到预期的钻孔深度效果。钻探过程中需及时采取纠正钻机调试好钻孔的有效措施，确保钻孔的精准度。钻孔完毕，未注浆前，孔口用砂袋封堵，防止杂物掉入孔内。

3.3 高压喷射灌浆

(1)高喷台车就位:将高喷台车与已经开好的孔口对准，让台车保持水平，并进行试喷作业，检查管路、机械和参数，均达到要求后再下放喷管。(2)喷具入孔:吊起喷具与孔口中心对准，把喷头放入孔的底部，当孔的深度大于15m时，分多次放入，喷具的接头处要特别检查。(3)制备浆液:ZJ－800型高速搅拌机，搅拌的时间需大于30s，测量浆液质量，合格后，过滤保存，最后喷射作业。(4)喷射提升:先行通过泥浆泵泵送浆液，然后开始高压喷射，再利用空压机供给高压气体，静喷大约30s后，在参数均达到要求后，按一定的速率开始旋转拉升，在距离孔顶1．0m左右时，减慢上拉速度，达到孔顶后静止喷射30s左右。(5)孔口填充:灌浆后，继续向孔内输送水泥浆，等到孔口的浆液不下降时，停止输送。(6)机具的清洁:孔位施工好后，将喷杆、喷头等洗干净，不得遗留浆液。(7)成墙施工:单孔喷射作业采取连续施工，12～48h后才可以对临近的Ⅰ、Ⅱ序孔施工。施工时随时对施工的次序进行相应的调整。若间隔时间太长，应提高喷射压力，降低提升的速度，确保Ⅰ、Ⅱ序结构的可靠搭接。

3.4 质量控制

(1)通过做试验桩，找出合适的旋喷和浆液的参数。深度、孔径满足设计的要求。(2)加入一定量的早强剂等材料，提高孔体本身的强度。(3)冒浆量大于20%或完全不冒浆时，立即调查原因，更改旋喷的参数或增大减小喷嘴的孔径。(4)钻杆转动、拉升不能停止，拆除接长的钻杆再喷射时，保证钻杆有大于10cm小于20cm的插入度，防止断桩。(5)由于机械故障引起施工暂停，要再次伸入孔底进行二次喷射。(6)制作浆液时，水灰比按要求配制。喷射时，随时关注泥浆的沉淀和浓度，防止影响质量。浆液配制好后，用滤网过滤，过滤筛孔一般不大于喷嘴半径。(7)在旋喷过程中，遇到大块石时，采取加桩或调整桩位的处理措施。(8)严格依照规定做好喷射作业的记录。

4 结束语

随着我国城市化建设的不断发展，水利水电工程已经成为现代化建设的重要工程，不同的施工场所有着不同的地质条件，研究工程中高压旋喷灌浆施工质量控制技术，能够针对不同基础施工的特点，改善传统质量控制技术中的不足，将水利水电工程控制在安全、高效的层面上，增强质量控制技术的科学性，减少施工过程中的各项损耗，节省水利水电工程的损耗成本，减少资源浪费。

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