1、高壓旋噴灌漿技術(shù)姓名：李英才 學(xué)號(hào)：202116040217一、引 言高壓噴射灌漿技術(shù)是通過(guò)在地層中的鉆孔內(nèi)下入噴射管，用高速射流水、漿液或空氣直接沖擊、切割、破壞、剝蝕原地基材料，受到破壞、擾動(dòng)后的土石料與同時(shí)灌注的水泥漿或其它漿液發(fā)生充分的摻攪混合、充填擠壓、移動(dòng)包裹，至凝結(jié)硬化，從而構(gòu)成鞏固的凝結(jié)體，成為結(jié)構(gòu)較密實(shí)、強(qiáng)度較高、有足夠防滲性能的構(gòu)筑物，以滿足工程需要的一種技術(shù)措施。高壓噴射灌漿于二十世紀(jì)六十年代首創(chuàng)于日本。七十年代初，我國(guó)鐵路、煤炭、水電及冶金系統(tǒng)相繼引進(jìn)，開(kāi)始研究和應(yīng)用高壓噴射灌漿技術(shù)，目前已廣泛地應(yīng)用于各種建筑物地基的加固工程中。八十年代初，我國(guó)水利系統(tǒng)于將此項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用

2、于土壩防滲并取得良好效果。1、高噴灌漿的適用范圍高壓噴射灌漿防滲和加固技術(shù)適用于軟弱土層，如第四紀(jì)的沖淤積層、殘積層以及人工填土等。我國(guó)的實(shí)踐證明，砂類土、粘性土、黃土和淤泥等地層均能進(jìn)行噴射加固，效果較好。對(duì)粒徑過(guò)大的含量過(guò)多的礫卵石以及有大量纖維質(zhì)的腐殖土地層，一般應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定施工方法。對(duì)含有較多漂石或塊石的地層，應(yīng)慎重使用。對(duì)于地下水流速過(guò)大噴射漿液無(wú)法在噴射管周圍凝固、無(wú)填充物的巖溶地段、永凍土和對(duì)水泥有嚴(yán)重腐蝕的地基，不宜采用高壓噴射灌漿。在水利水電建設(shè)中，高噴灌漿廣泛應(yīng)用于低水頭土石壩壩基、堤防、臨時(shí)圍堰的防滲，邊坡?lián)跬?，根底防沖，地下工程缺陷的修補(bǔ)等工程。2、高噴灌漿的方法

3、高壓噴射灌漿方法常用的有單管、兩管、三管三種，多管法國(guó)內(nèi)尚少應(yīng)用。單管法是用高壓泥漿泵以2025MPa 或更高的壓力，從噴嘴中噴射出水泥漿液射流，沖擊破壞土體，同時(shí)提升或旋轉(zhuǎn)噴射管，使?jié){液與被剝落下來(lái)的土石顆粒摻攪混合，經(jīng)一定時(shí)間后凝固，在土中形成凝結(jié)體。這種方法形成凝結(jié)體的范圍樁徑或延伸長(zhǎng)度較小。一般樁徑為0.50.9m，板狀凝結(jié)體的延伸長(zhǎng)度可達(dá)12m。加固質(zhì)量較好，施工速度較快，本錢較低。如圖1為高噴灌漿對(duì)地層的適應(yīng)范圍示意圖，圖2為單管旋噴法施工工藝流程圖。圖1 高噴灌漿對(duì)地層的適應(yīng)范圍示意圖圖2 單管旋噴法施工工藝流程a鉆機(jī)就位鉆孔；b鉆孔至設(shè)計(jì)標(biāo)高；c旋噴開(kāi)始；d邊旋噴邊提升；e旋噴

4、結(jié)束成樁；1鉆孔機(jī)械；2高壓泥漿泵；3高壓膠管二管法是用高壓泥漿泵產(chǎn)生2025MPa或更高壓力的漿液，用壓縮空氣機(jī)產(chǎn)生0.70.8MPa 壓力的壓縮空氣，漿液和壓縮空氣通過(guò)具有兩個(gè)通道的噴射管，在噴射管底部側(cè)面的同軸雙重噴嘴中同時(shí)噴射出高壓漿液和空氣兩種射流，沖擊破壞土體，在高壓漿液射流和它外圍環(huán)繞氣流的共同作用下，破壞土體的能量比單管法顯著增大，噴嘴一邊噴射一邊旋轉(zhuǎn)和提升，最后在土體中形成直徑明顯增加的柱狀固結(jié)體，其直徑達(dá)80150cm。除上述情況外，二管法也有采用高壓水和低壓漿液兩種介質(zhì)的。二管法使用的噴射管初期都是一種同軸的雙重鋼管，內(nèi)管內(nèi)輸漿，內(nèi)管和外管之間的環(huán)形通道輸氣，故又稱為二重

5、管法，至今工業(yè)民用建筑行業(yè)仍沿用此名。三管法是使用能輸送水、氣、漿的三個(gè)通道的噴射管，從內(nèi)噴嘴中噴射出壓力為3040MPa 或更高的超高壓水流，水流周圍環(huán)繞著從外噴嘴中噴射出的圓管狀氣流，同軸噴射的水流與氣流沖擊破壞土體。由泥漿泵灌注較低壓力的水泥漿液進(jìn)行充填置換。這種方法的水壓力一般很高，在高壓水射流和壓縮空氣的共同作用下，噴射流破壞土體的有效射程顯著增大。噴嘴邊旋轉(zhuǎn)噴射邊提升，在地基中形成較大的負(fù)壓區(qū)，攜帶同時(shí)壓入的漿液進(jìn)入被破壞的地層進(jìn)行混合、充填，在地基中形成直徑較大、強(qiáng)度較高的旋噴樁凝結(jié)體，起到防滲或加固地基的作用。其直徑一般有1.02.0m，較二管法大，較單管法要大12 倍。二、材

6、料和機(jī)具1、漿液材料高噴灌漿最常用的材料為水泥漿。黏土膨潤(rùn)土水泥漿在有時(shí)防滲工程中使用?；瘜W(xué)漿液使用很少，國(guó)內(nèi)僅在個(gè)別工程中應(yīng)用過(guò)丙凝、脲醛樹脂等漿液。高噴用的水泥應(yīng)根據(jù)灌漿目的和壩堤地基的地質(zhì)情況而定。一般應(yīng)采用較高的強(qiáng)度等級(jí)。在地下水有侵蝕性的地方應(yīng)選用有抗侵蝕性的水泥，以保證防滲板墻或帷幕的耐久性。為了提高漿液的流動(dòng)性和穩(wěn)定性，改變漿液的凝膠時(shí)間或提高凝結(jié)體的抗壓強(qiáng)度，可在水泥漿液中參加外加劑。根據(jù)參加的外加劑及注漿目的不同，高噴水泥漿液可分為以下幾種類型。1普通型普通型漿液一般采用強(qiáng)度等級(jí)為32.5 的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，不加任何外加劑，水灰比一般為0.6:11.5:1，凝結(jié)體

7、的抗壓強(qiáng)度(28d)最大可達(dá)20MPa。對(duì)于無(wú)特殊要求的工程宜采用普通型漿液。2速凝一早強(qiáng)型對(duì)地下水位較高或要求早期承當(dāng)荷載的工程，需在水泥漿中參加氯化鈣、三乙醇胺等速凝早強(qiáng)劑。其用量為水泥用量的2 4。純水泥漿與土的凝結(jié)體的抗壓強(qiáng)度(1d)為1MPa，而摻人2氯化鈣的水泥一土的凝結(jié)體的抗壓強(qiáng)度為1.6MPa，摻人4氯化鈣后為2.4MPa。3高強(qiáng)型凡噴射凝結(jié)體的28d 平均抗壓強(qiáng)度在20MPa 以上的稱為高強(qiáng)型。假設(shè)想提高凝結(jié)體的抗壓強(qiáng)度，可以選擇強(qiáng)度等級(jí)高的水泥，或選擇高效能的擴(kuò)散劑和外加劑組成的復(fù)合配方等。4抗?jié)B型在水泥漿中摻人2 4的水玻璃，其凝結(jié)體滲透性降低，如表3-3-2 所示。如工

8、程以抗?jié)B為目的，最好使用“柔性材料?？稍谒酀{液中摻人10 50的膨潤(rùn)土(占水泥重量的百分比)。此時(shí)不宜使用礦渣水泥，如僅有抗?jié)B要求而無(wú)抗凍要求者，可使用火山灰水泥。2、機(jī)具和設(shè)備高壓噴射灌漿的施工機(jī)械設(shè)備由普通地質(zhì)鉆機(jī)或特種鉆機(jī)、高壓泵等組成。由于噴射方法不同，所使用的機(jī)械設(shè)備也不盡相同。鉆孔設(shè)備一般可分為：回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)，沖擊回轉(zhuǎn)鉆機(jī)全液壓工程鉆機(jī)，振動(dòng)鉆機(jī)等。灌漿設(shè)備：高壓噴射灌漿設(shè)備是按高壓噴射灌漿施工工藝要求，由多種設(shè)備組合而成。1攪漿機(jī)2灌漿泵3水泥上料機(jī)4高壓水泵和水管5空氣壓縮機(jī)6提升、卷?yè)P(yáng)及旋擺設(shè)備7噴射裝置噴射裝置按射流介質(zhì)不同可分為單介質(zhì)也稱單管、雙介質(zhì)也稱兩管、三介質(zhì)也稱三

9、管和多介質(zhì)噴射裝置，由高壓水龍頭、噴射管及噴頭三局部組成。噴頭上裝有高壓噴嘴，噴嘴裝在噴頭的一側(cè)、兩側(cè)或底部。單管噴射裝置單管噴射裝置用以輸送一種高壓漿液，使高壓漿液在地層中切割摻攪升揚(yáng)置換土體。單管水龍頭安裝在噴射管的頂部，它將高壓膠管和旋擺的噴射管連接起來(lái)，而將高壓漿液從膠管輸送給噴射管、噴頭。單介質(zhì)噴射管一般采用50mm 或42mm 普通地質(zhì)鉆桿，每根長(zhǎng)13.5m。鉆桿的上下連接采用方扣螺紋，螺紋接頭處應(yīng)加銅墊圈，保證有良好的密封性。用于擺動(dòng)噴射時(shí)，應(yīng)加配銷釘孔，在反擺時(shí)用以阻止銷釘?shù)挂?。單介質(zhì)噴頭裝在鉆桿的最下端。噴頭的頂端做成平頭或圓錐形。平頭型噴頭結(jié)構(gòu)，裝有合金鋼塊，以利鉆進(jìn)。此噴

10、頭對(duì)地層中有個(gè)別卵石情況較為方便。圓錐型噴頭結(jié)構(gòu)，端部沒(méi)有合金塊，用45號(hào)鋼加工而成。圓錐型噴頭對(duì)粘性土或砂類土等小粒徑地層中噴射，較為理想。兩種噴頭上各裝有高壓噴嘴兩個(gè)，噴嘴裝在噴頭的一側(cè)或兩側(cè)，高壓射流可橫向射入地層。噴嘴結(jié)構(gòu)直徑一般為1.63.5mm。噴射水泥漿的噴嘴一般用硬質(zhì)合金鋼制成多用YG8 或YG11。兩管噴射裝置兩管噴射裝置中漿液和壓縮空氣分別輸入噴射管內(nèi)兩根不相通的管道，使壓縮空氣從噴頭的外環(huán)形噴嘴噴出而包圍在高壓噴漿射流的外側(cè)。兩管噴射裝置，也由水龍頭、噴射管和噴頭三局部組成。兩管水龍頭由外殼和芯管組成。外殼用45號(hào)鋼制成，內(nèi)側(cè)與橡膠管接觸局部的光潔度較高。外殼上有兩個(gè)卡口

11、接頭，通過(guò)橡膠軟管，分別與高壓泥漿泵和空氣壓縮機(jī)連接。噴射時(shí)，外殼不動(dòng)，芯管隨噴射管轉(zhuǎn)動(dòng)或擺動(dòng)。兩管噴射管由兩種不同介質(zhì)通過(guò)，它上接水龍頭，下接噴頭。兩管噴頭的側(cè)面設(shè)置兩個(gè)漿、氣同軸噴射的噴嘴，在高壓漿液噴射嘴的外面是環(huán)狀的空氣噴嘴，環(huán)狀間隙為12mm。三管噴射裝置三管噴射裝置是由三管水龍頭、高壓噴射管及噴頭組成。三管高壓水龍頭是由外殼與芯管兩局部組成。外殼上有活接頭，用軟管與高壓水泵、空氣壓縮機(jī)、泥漿泵連接。旋、擺噴射時(shí)，芯管旋轉(zhuǎn)，外殼不動(dòng)。外殼由上、中、下底殼及底蓋組成，用4號(hào)鋼制成。三管法的噴射管能同時(shí)輸送水、氣、漿三種介質(zhì)而不互相串通。它有兩種型式，一種是三列管，即用直徑108mm 套

12、管內(nèi)套3 根平行放置的直徑不同的管子加工制成，每節(jié)噴射管內(nèi)3 根管子用管接頭壓膠圈連接。三管規(guī)格為：水管直徑19.5mm，氣管直徑12.7mm，漿管直徑25.4mm。另一種是三重管 ，由三個(gè)不同直徑的同心管套裝在一起。噴射管上口與水龍頭連接，下口與噴頭連接。三管噴頭的結(jié)構(gòu)，此噴頭上裝有兩組水、氣同軸射流的噴嘴。每組噴嘴由兩個(gè)噴嘴組成，氣流噴嘴成環(huán)狀，套在高壓水噴嘴的外側(cè)，其間距為12mm，氣流噴嘴與高壓水噴嘴的軸線必須重合。8漿液回收設(shè)施9監(jiān)控設(shè)備三、施工方法1、施工準(zhǔn)備施工前應(yīng)做好準(zhǔn)備工作，包括工程現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、搜集工程地質(zhì)和水文地質(zhì)等有關(guān)資料，了解和掌握工程設(shè)計(jì)要求。 根據(jù)高壓噴射類型和噴射形

13、式選擇高壓噴射設(shè)備，根據(jù)地層的情況選擇適宜的鉆孔設(shè)備。高壓噴射灌漿設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)宜集中布置。設(shè)備安放位置以距噴射孔不超過(guò)50m 為宜?，F(xiàn)場(chǎng)布置時(shí)還應(yīng)考慮噴射臺(tái)車與水、氣、漿管的移動(dòng)以及冒漿的處理。在此根底上布置水、電、風(fēng)、道路、排水排污系統(tǒng)和其它生產(chǎn)生活設(shè)施。2、施工順序高噴灌漿應(yīng)分排分序進(jìn)行。在壩、堤基或圍堰中，由多排孔組成的高噴墻應(yīng)先施工邊排孔，后施工中間排孔。在同一排內(nèi)如采用鉆、噴分別進(jìn)行的程序施工時(shí)，應(yīng)先施工序孔，后施工序孔。先導(dǎo)孔應(yīng)最先施工。高噴墻的合攏段應(yīng)中選擇在地層條件相對(duì)較好的部位。3、工藝流程施工程序?yàn)殂@孔、下置噴射管、噴射提升、成樁成板或成墻等。圖3 為施工流程示意圖。圖3 施

14、工流程示意圖1鉆機(jī)就位將使用的鉆機(jī)安置在設(shè)計(jì)孔位上，使鉆桿對(duì)準(zhǔn)孔位中心，孔位偏差不大于5cm。鉆機(jī)就位后，用水平尺校正機(jī)身，使鉆桿軸線垂直對(duì)準(zhǔn)鉆孔中心位置，鉆桿的垂直度偏差不得大于0.5%，以確保鉆孔到達(dá)設(shè)計(jì)要求的垂直度。2鉆孔根據(jù)地層情況和加固深度選擇適宜鉆機(jī)。在標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)小于40 的砂類土和粘性土層進(jìn)行單管旋噴時(shí)，多使用旋轉(zhuǎn)振動(dòng)鉆機(jī)，鉆進(jìn)深度可達(dá)30m。對(duì)于較密實(shí)、標(biāo)貫擊數(shù)較大的地層宜用地質(zhì)鉆機(jī)鉆孔，砂礫層中可采用跟管鉆進(jìn)工藝。在二重管和三重管高噴中，為了提高工效，降低造價(jià)，宜優(yōu)先使用跟管鉆進(jìn)。也可采用地質(zhì)鉆機(jī)鉆孔，泥漿護(hù)壁。采用套管或跟管方法鉆進(jìn)時(shí)，在起拔套管前應(yīng)向鉆孔內(nèi)注滿護(hù)壁泥漿，

15、或下入特制的PVC 花管護(hù)壁。PVC 花管的性能應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。也可采用下入噴射管后起拔套管再進(jìn)行噴射灌漿。當(dāng)在鉆孔中直接進(jìn)行高噴時(shí)，鉆孔孔徑應(yīng)大于噴射管直徑20mm。高噴灌漿孔的深度，對(duì)于封閉式防滲板墻，深入相對(duì)不透水層或巖層不宜小于0.5m；對(duì)于懸掛式防滲板墻，應(yīng)大于設(shè)計(jì)深度0.3m。當(dāng)孔深小于30m 時(shí)，鉆孔的孔斜率應(yīng)不大于1%。3下入噴射管使用旋轉(zhuǎn)振動(dòng)鉆機(jī)鉆孔時(shí)，下管與鉆孔兩道工序合二為一，鉆孔完畢，下管作業(yè)即完成。使用地質(zhì)鉆機(jī)鉆孔時(shí)，終孔后須取出鉆具，換上旋噴管下時(shí)入到預(yù)定深度。在下管過(guò)程中，為防止泥沙堵塞噴嘴，可采取包扎塑料膜或膠布的防護(hù)措施，也可邊低壓送水、氣、漿邊下管，水壓力一

16、般不超過(guò)1MPa，如壓力過(guò)高那么易將孔壁射塌。在砂卵石地層采用跟管鉆進(jìn)，鉆孔到達(dá)設(shè)計(jì)孔深后注入護(hù)壁泥漿，再拔出套管。護(hù)壁泥漿應(yīng)根據(jù)施工機(jī)械、工藝及穿越土層情況進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)和試驗(yàn)，在現(xiàn)場(chǎng)配制使用。4噴射噴射管下到設(shè)計(jì)深度后，開(kāi)始時(shí)先送高壓水，再送水泥漿和壓縮空氣在一般情況下，壓縮空氣可遲送30s。之后原地靜噴13min，待到達(dá)預(yù)定的噴射壓力和噴漿量，且孔口冒出漿液后，再按預(yù)先定好的提升、旋轉(zhuǎn)或擺動(dòng)速度，自下而上進(jìn)行噴射作業(yè)，直到設(shè)計(jì)高度方可停送水、氣、漿，提出噴射管。噴射過(guò)程中必須時(shí)刻注意檢查漿液的流量、壓力、氣量以及旋、擺、提升速度等參數(shù)是否符合要求，并隨時(shí)做好記錄，繪制作業(yè)過(guò)程曲線。旋噴樁

17、的噴漿量QL/根可按下式計(jì)算：式中 H旋噴長(zhǎng)度m；v旋噴管提升速度m/min；q泵的排漿量L/min；漿液損失系數(shù)，一般取0.10.2。旋噴過(guò)程中，冒漿應(yīng)控制在10%25%之間單管或二管法。5沖洗當(dāng)噴射管提升到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，噴射完畢，應(yīng)及時(shí)將各管路沖洗干凈，管內(nèi)、機(jī)內(nèi)不得殘存水泥漿，以防堵塞。通常把漿液換成水，在地面上噴射，以便把泥漿泵噴射管內(nèi)的漿液全部排出，直至出現(xiàn)清水為止。6充填灌漿噴射結(jié)束后漿液凝固析水，凝結(jié)體頂部會(huì)出現(xiàn)凹陷，應(yīng)隨即在噴射孔內(nèi)進(jìn)行靜壓充填灌漿，直至孔口液面不再下沉。7移動(dòng)機(jī)具噴射灌漿結(jié)束后，把鉆機(jī)等機(jī)具設(shè)備移到新孔位上，進(jìn)行下一孔的施工作業(yè)。相鄰兩樁施工間隔時(shí)間應(yīng)不小于48

18、h，間距應(yīng)不小于46m。4、施工特殊情況及處理1噴射灌漿應(yīng)由下而上連續(xù)進(jìn)行。接、卸換管時(shí)，動(dòng)作要迅速，防止坍孔和堵塞噴嘴；接、卸換管及事故處理后，下管位置應(yīng)比原停噴高度下落2050cm，進(jìn)行復(fù)噴搭接，以使墻樁的上下連貫。2在插入旋噴管前先檢查高壓水與空氣噴射情況，各部位密封圈是否封閉，插入后先作高壓水射水試驗(yàn)，合格前方可噴射漿液。如因塌孔插入困難時(shí)，可用低壓0.12MPa水沖孔噴下，但須把高壓水噴嘴用塑料布包裹，以免泥土堵塞。3噴射過(guò)程中發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)停止提升和旋噴，以防樁體或板墻中斷，同時(shí)立即進(jìn)行檢查，排除故障；如發(fā)現(xiàn)有漿液噴射缺乏，影響樁體的設(shè)計(jì)直徑時(shí)，應(yīng)進(jìn)行復(fù)噴。4當(dāng)處理既有建筑地基時(shí)，

19、應(yīng)采取速凝漿液或大間隔孔距旋噴和冒漿回灌等措施，以防旋噴過(guò)程中地基產(chǎn)生附加變形和地基與根底間出現(xiàn)脫空現(xiàn)象，影響被加固建筑及鄰近建筑。5大量漏漿和冒漿處理。在旋噴過(guò)程中，往往有一定數(shù)量的土粒，隨著一局部漿液沿著噴射管管壁冒出地面。通過(guò)對(duì)冒漿的觀察，可以及時(shí)了解土層狀況、旋噴的大致效果和旋噴參數(shù)的合理性等。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，冒漿內(nèi)有土粒、水及漿液量小于注漿量20%者為正?，F(xiàn)象，超過(guò)20%或完全不冒漿時(shí)，應(yīng)查明原因并采取相應(yīng)的措施：地層中有較大空隙引起不冒漿或嚴(yán)重漏漿。如在鉆孔中發(fā)生漏漿，那么應(yīng)當(dāng)加大鉆進(jìn)泥漿的濃度，在泥漿中摻加砂子，或向孔內(nèi)填入其他堵漏材料，使其恢復(fù)孔口正常返漿。在噴射時(shí)漏漿，那么可在漿液

20、中摻加適量的速凝劑，縮短固結(jié)時(shí)間，使?jié){液在一定土層范圍內(nèi)凝固。另外，還可在空隙地段增大注漿量，填滿空隙后再繼續(xù)正常旋噴。冒漿量過(guò)大的主要原因，一般是有效噴射范圍與注漿量不相適應(yīng)，注漿量超過(guò)旋噴體凝結(jié)所需的漿量所致。減少冒漿量的措施有三種：a提高噴射壓力；b適當(dāng)縮小噴嘴孔徑或減少注漿量；c加快提升和旋轉(zhuǎn)速度。對(duì)于冒出地面的漿液，如能迅速地進(jìn)行過(guò)濾、沉淀除去雜質(zhì)和調(diào)整濃度到達(dá)要求后，可予以回收利用。但回收處理后的漿液中難免會(huì)有砂粒，故只有三重管旋噴注漿法可以利用冒漿再注漿。6在含粘粒較少的地層中進(jìn)行高噴灌漿，孔口回漿應(yīng)經(jīng)處理前方可重復(fù)使用；在粘性土或軟塑流塑狀淤泥質(zhì)土層中，孔口回漿不宜重復(fù)使用。四

21、、設(shè)計(jì)實(shí)例土壩壩基進(jìn)行帷幕灌漿時(shí)，由于壩基無(wú)混凝土蓋板，不能進(jìn)行裂隙沖洗，灌漿壓力受到限制，因而灌漿效果有限。采用高壓旋噴在壩基建造灌漿蓋板，改善了灌漿條件，取得了良好的灌漿效果，并且有效地截?cái)鄩位韺拥臐B漏，減少了壩基的接觸沖刷破壞。溫峽口水庫(kù)大壩灌漿試驗(yàn)的成功為壩基無(wú)混凝土蓋板條件下灌漿和壩基防滲加固處理探索了一條新路子。湖北省溫峽口水庫(kù)為總庫(kù)容5.78億m3的大型水庫(kù)。大壩為黏土心墻石渣壩，最大壩高51.5m。水庫(kù)于1970年建成蓄水后，壩基滲漏嚴(yán)重。一直處于限制蓄水位帶病運(yùn)行狀態(tài)。1986年被水利部列為全國(guó)第一批重點(diǎn)病險(xiǎn)水庫(kù)之一，要求進(jìn)行整險(xiǎn)加固。為尋求合理的處理方案，20年來(lái)，省內(nèi)外

22、眾多單位在工地現(xiàn)場(chǎng)做了大量的補(bǔ)充勘探和試驗(yàn)工作。大壩加固設(shè)計(jì)時(shí)，曾考慮主河槽壩段采用混凝土防滲墻方案。經(jīng)對(duì)多種方案研究后，提出在大壩全線基巖與黏土心墻之間采用高壓旋噴結(jié)合根底帷幕灌漿的處理方案。 1、試驗(yàn)施工工藝流程及主要機(jī)械設(shè)備 1試驗(yàn)布置 本期試驗(yàn)地段選擇在大壩左右壩端，旋噴最大深度為33m。兩試驗(yàn)區(qū)分別進(jìn)行高壓旋噴單樁試驗(yàn)和群樁試驗(yàn)。單樁試驗(yàn)孔距分別為11.25m。群樁試驗(yàn)：左岸為單排，孔距1m，右岸為單排和三排孔，排距0.6m，孔距0.8m；左岸單排孔和右岸中排孔兼作帷幕灌漿試驗(yàn)孔。 2試驗(yàn)施工流程 高壓旋噴施工流程：修筑施工平臺(tái)放樣鉆機(jī)就位鉆孔及下套管高噴臺(tái)車就位試噴噴管下至孔底自下

23、而上旋噴至設(shè)計(jì)頂高沖洗噴管高噴臺(tái)車移位回灌。 帷幕灌漿施工流程：鉆孔沖洗壓水試驗(yàn)灌漿封孔。 3高壓旋噴施工工藝 高壓旋噴試驗(yàn)采用雙噴嘴、雙管法，直接噴射水泥漿。噴嘴直徑為1.82mm。每孔先從壩面或壩坡工作平臺(tái)上鉆孔，套管跟進(jìn)，穿過(guò)壩體代料和心墻，深入壩基強(qiáng)風(fēng)化層頂面，并進(jìn)行打入式止水。鉆孔深入基巖0.81.3m。旋噴時(shí)，先將孔內(nèi)套管上提至設(shè)計(jì)旋噴體頂高程，讓其脫離旋噴段。然后將噴管下入孔底，按先送氣、后輸漿、噴管原位旋轉(zhuǎn)的步驟進(jìn)行，自下而上進(jìn)行旋噴作業(yè)，直至設(shè)計(jì)樁頂高程。每孔旋噴結(jié)束后，及時(shí)向孔內(nèi)回灌，保證樁頂密實(shí)。 4高壓旋噴主要機(jī)械設(shè)備 高壓注漿泵：XPB-90B型，最大工作壓力40MP

24、a，額定流量90L/min?？諝鈮嚎s機(jī)：VY-9/7-a型，容積流量9m3/min，排氣壓力0.7MPa；2V2-5.5/12，容積流量5.5m3/min，排氣壓力1.2MPa。高噴灌漿臺(tái)車：GP1500-6型液壓高噴灌漿臺(tái)車，底架為液壓步履式。制漿機(jī)：270L臥式自動(dòng)配料制漿機(jī)。 2、高壓旋噴試驗(yàn)施工 1鉆孔施工 采用XY-1A型和XU-300型液壓地質(zhì)巖芯鉆機(jī)及合金鉆頭或金剛石鉆頭鉆孔。根據(jù)孔內(nèi)地層或壩體結(jié)構(gòu)，每孔下23層套管。2漿液材料及配合比噴漿材料主要為PO32.5水泥。為了提高基巖段的防滲效果，采用水泥漿摻加水泥重5%的膨潤(rùn)土，水膠比11，心墻段為純水泥漿，水灰比為0.81。3施工

25、技術(shù)參數(shù)高壓旋噴試驗(yàn)的施工技術(shù)參數(shù)為：輸漿壓力3840MPa、輸漿率8090L/min、氣壓0.71.2MPa、提升速度10cm/min基巖內(nèi)和1314cm/min心墻內(nèi)、旋轉(zhuǎn)速度1315r/min、孔斜率1%。3、帷幕灌漿試驗(yàn)施工1帷幕灌漿孔布置帷幕灌漿試驗(yàn)孔為單排孔，布置在旋噴群樁試驗(yàn)軸線上，與旋噴孔同孔同心。2灌漿漿液及壓力帷幕灌漿采用PO32.5水泥。漿液水灰比采用51、31、21、1.51、11、0.81等比級(jí)。灌漿時(shí)，按標(biāo)準(zhǔn)要求，逐級(jí)改變。灌漿壓力：各段灌漿壓力以孔口壓力為準(zhǔn)，第一段接觸段和第二段為0.2MPa，第三段為0.3MPa。4、高壓旋噴效果分析1鄰孔串漿情況左岸試驗(yàn)區(qū)：二

26、序孔鉆孔時(shí)，心墻底部和有砂石夾層的部位，均發(fā)現(xiàn)水泥結(jié)石或水泥漿膠結(jié)物。右岸試驗(yàn)區(qū)：群樁試驗(yàn)區(qū)旋噴試驗(yàn)的次序?yàn)橄壬嫌闻趴?，再下游排孔，最后中間排孔。后序孔或后序排孔鉆孔時(shí)，在旋噴體高度范圍的心墻及其底部均見(jiàn)水泥結(jié)石。2孔芯樣檢測(cè)成果高壓旋噴1430d后開(kāi)始在旋噴體內(nèi)鉆孔取樣，共鉆16孔，對(duì)22組試樣進(jìn)行室內(nèi)檢測(cè)。單樁試驗(yàn)和群樁試驗(yàn)的芯樣檢測(cè)結(jié)果：平均抗壓強(qiáng)度為4.54MPa和4.21MPa，平均劈拉強(qiáng)度為0.65MPa和0.46MPa。滲透系數(shù)均小于110-7cm/s，全部滿足設(shè)計(jì)要求。說(shuō)明旋噴體已形成一定寬度和厚度的灌漿蓋板并具有一定的強(qiáng)度和抗?jié)B性能。3樁體開(kāi)挖旋噴7天后，對(duì)單樁進(jìn)行了開(kāi)挖和分層剝挖。開(kāi)挖暴露的樁體，外表為灰色和黃灰色，樁徑為1.11.25m，樁與樁之間接觸緊密，搭接良好。旋噴樁搭接厚度一般為0.60.7m。4個(gè)單樁組成一道連續(xù)完整的墻體。4壓水試驗(yàn)成果分析旋噴漿液充填了較寬大的裂隙，同時(shí)，膠結(jié)性差的松散巖體經(jīng)攪動(dòng)、混合，重新被水泥膠結(jié)。因此