某电站一期低围堰高压漩喷灌浆施工技术

1 概述
湖北小漩水电站一期低围堰包括上、下游横向围堰和纵向围堰，形成的基坑保护纵向围堰、一期上下游高围堰、左岸一期基坑开挖干地施工。围堰设计为土石不过水围堰，围堰顶宽8.0m，边坡1:2，上游围堰顶部高程256.2m，下游围堰顶部高程254.4m，纵向围堰顶部高程从上游256.2m渐变到下游的254.4m。围堰选用高压漩喷防渗墙防渗。防渗墙单排布置，初步设计孔距1.5m，下部伸入基岩0.5m。
1.1 地质情况 小漩电站上游围堰基础下地层为：河床部分砂卵石层，厚度2.7～8.9m，两岸坡为粘性土层和砂卵石层，覆盖层下伏地层为S1d绢云石英千枚岩夹炭质板岩和石煤。
下游围堰区的地层为：河床部分砂卵石层，厚度2.8～11.8m，两岸为粘性土层和砂卵石层。下伏地层为∈32-3绢云石英千枚岩夹炭质板岩和钙质板岩。纵向围堰的地层为第四系全新统砂卵石与基岩。砂卵石层厚2.4～4.5m，下伏基岩为S1d～∈32-3的岩层，主要岩性为绢云石英千枚岩。砂卵石为强透水层，基岩为微～弱透水层。

2 高压漩喷灌浆工程施工
2.1 高压漩喷实验 小漩水电站工程一期低围堰高压漩喷防渗墙灌浆分为上、下游围堰及纵向围堰三个部位，开工前为了确定孔距、压力等施工参数，选择在纵向围堰纵0+352.6～纵0+363.4处进行施工试验，结合设计单位提出的数据，选择三组试验孔距：0.8m、1.0m、1.2m1.5m三组布置，每组四个桩，待防渗墙强度达到规范要求后通过开挖检查，分析墙体成型质量，观察桩体之间搭接效果，最终确定孔距。高压漩喷防渗墙灌浆试验区于7天内完成，完成12个孔，高喷进尺162.8m。
2.1.1 试验目的：①高压漩喷试验完毕后开挖检查，获得灌浆影响半径，搭接厚度，孔斜情况等。②获得防渗体桩孔合理的施工孔距。③通过钻孔取芯或开挖直观检查分析，为高压漩喷正式施工确定最佳施工参数，包括水、气浆压与流量、漩转速及提升速度，浆液水灰比施工技术参数，作为现场施工控制的技术指标和施工操作技术要求。
2.1.2 现场工艺试验 为确定合理的喷射灌浆参数，在纵向围堰防渗体施工轴线的下游端，进行高压喷射灌浆现场施工工艺试验（按拟定的工艺参数进行），试验孔分两序施工，先施工Ⅰ序孔，根据钻孔取芯或开挖直观检查分析，确定正式施工的技术参数，作为现场施工控制的技术指标和施工操作技术要求。
高压漩喷施工工艺流程为：测量放孔→钻机就位开孔→钻进到设计深度→终孔、测孔深 →下入护壁泥浆或特制PVC管并起拔套管→高喷台车就位→孔口试喷→下高喷管→喷浆、提升→高喷结束→孔口地面陷坑回填→械清洗移至下一孔位。
2.1.2 高压漩喷实验施工工艺参数　拟定施工工艺参数
2.1.3 高压漩喷防渗墙施工方法和措施
①钻孔：根据现场情况(视现场塌孔情况)选用采用风动钻机套管跟进钻孔或用回转地质钻机成孔，钻孔布置为单排，分二序施工，孔径146mm，孔位偏差≤50mm，孔斜≤1.0%，孔深入岩100cm。选定部分一序孔作为先导孔，划分层位，其深度大于墙体深度，间距不大于20m。
开钻前钻机的调平和稳固对孔斜影响很大，保证钻机或高喷台车就位后其立轴或转盘与孔位中心对齐，并经质检员或技术员进行检查合格后施工。钻至设计深度后，强风清孔，清孔验收合格下入特制PVC管护壁，液压拔管机起拔套管，孔口妥善保护。
钻孔过程中对孔位、孔深、地层变化（钻进速度骤变，返渣特性变化等现象）、特殊情况及处理措施等都作详细记录。
②浆液制备采用水泥标号为42.5MPa的硅酸盐水泥，水泥新鲜无结块。所用水泥均有出厂检验报告，过期和受潮结块者不使用，施工中并抽样检查。
使用高速搅拌机制浆，水泥浆的搅拌时间大于30s，浆液在严格过筛后使用，定时检测其密度。水泥浆随配随用，并进行连续不断的搅拌，一次搅拌量为0.8m3。
高喷施工使用水泥浆液存放的有效时间符合下列规定：浆液存放时控制浆液温度在5-40℃范围内，制备至用完的时间不超过3h，否则按废浆处理。
高喷灌浆用水符合水工砼拌和用水的要求，制浆材料的称量误差不大于5%。
③高喷：钻孔经验收合格后，进行高喷灌浆，高喷灌浆时对钻孔记录中记载的特殊部位认真对待，预防出现质量事故。高喷施工工艺流程见图2。高喷台车就位，首先进行机具试运转或称试喷，机具试运转时的高压泵泵压保持在20±2MPa，空压机风压保持在0.7 Mpa，泥浆泵泵压保持在1.0Mpa，同轴喷射。试喷检查喷咀、喷管及所有设备运转正常后，下入φ89mm高喷管至设计深度，下入喷射管时，用胶带保护喷嘴部分防止堵塞。
喷浆：喷头下至设计深度时，按规定参数送浆、气进行静喷，待浆液返出孔口、情况正常后开始提升喷管，喷射过程连续进行，浆液用量70～100L/min。中途拆卸喷射管后，应将喷射管下至原位0.3m以下进行复喷，喷射过程中定时检测原浆、返浆比重及水泥浆用量，控制风压、水压。当返浆密度小于1.3g/cm3时，立即停止提升，直至回浆密度大于1.3g/cm3时，恢复正常喷浆作业。高喷作业分两序施工，相邻Ⅰ、Ⅱ序孔的作业间隔时间大于48小时。
高喷灌浆应全孔自下向上连续作业，作业过程中若中断，则将喷浆管沉至停喷点以下0.5m，待恢复正常时再喷浆提升。当停机超过3h时，对泵体和输浆管路妥善清洗。
施工中控制压力和提升速度，保证孔内浆液上返畅通，避免造成地层劈裂或地面抬动。高喷灌浆结束后，利用回浆或水泥浆及时补灌，直至孔口浆面不下降为止。
施工时如实记录高喷灌浆的各项参数，浆液材料用量，异常现象及处理方法等。记录表格符合有关标准，并经过监理人批准。
2.1.4　质量检查和分析　试验区施工完成后，经施工单位、监理、业主等三方现场对不同孔距的漩喷墙进行了开挖检查、钻孔取芯检验，先开挖孔距1.2m的防渗墙，可以直观的看到桩体之间明显无搭接；开挖孔距1.0m的防渗墙，可以看到桩体之间部分有搭接，经过人工凿挖、冲洗后，桩体局部部位之间基本无搭接，两桩之间取芯，无芯柱；开挖孔距0.8m的防渗墙，经过人工凿挖、冲洗后，可以看到桩体之间搭接明显，搭接长度约20～30cm，搭接良好。
2.1.5 试验结论 通过试验区防渗墙施工，监理、业主及施工单位在施工现场最终得出如下结论：①当孔距为0.8m时，防渗墙搭接效果良好；孔距为1.0m、1.2m时防渗墙搭接效果差。②其它施工技术参数均能满足要求。④施工机具能满足高喷施工要求。⑤小漩水电站工程高压漩喷防渗墙灌浆孔距采用0.8m，水压力按35Mpa控制，其它施工技术参数不变。

3 高压漩喷防渗墙施工特殊情况处理
①高喷过程中，出现漏浆时，采取静喷，待孔口正常返浆且返浆比重达到设计值后恢复提升，出现浆液不足时，漩喷管下入原位进行复喷。在大块石位置的上下反复喷射2～3次，使水泥浆充分包裹大块石，并做好详细记录。②孔内严重漏浆，可根据具体情况采取以下措施处理：a降低喷射管提升速度或停止提升；b降低浆液压力、流量，进行原地灌浆；c浆液中掺加速凝剂；d加大浆液浓度或灌注水泥砂浆、水泥粘土浆；e向孔内冲填砂、土等堵漏材料。③若发生串浆，应立即封堵被串孔，待串浆孔高喷灌浆结束后，尽快进行被串孔的扫孔、高喷灌浆或继续钻进。串浆量较大，应降低风压并加大进浆浆液密度或浆量。
供浆正常情况下，孔口回浆密度变小且不能满足设计要求时，应加大进浆密度或进浆量。在富水地层，宜适当减小风量或降低风压。

4 结束语
高压漩喷防渗墙灌浆施工技术在本工程的应用，再一次表现了该技术在基础防渗方面的优势。小漩电站一期低围堰高压漩喷灌浆造孔个，总延米约为15000m，共划分单元工程87个，优良个数80个，优良率为92%，经设计、监理及业主联合验收被评定为优良。施工总工期为50天，根据目前一期低围堰渗水情况来看，仅用一台15kw，流量为100m3/h的单级单吸离心泵可以满足基坑的经常性排水，确保了一期主体工程施工的按期完成。