高压旋喷桩在南沟门水利枢纽工程中的应用

　　摘要：结合南沟门水利枢纽工程高压旋喷实例，探讨高压旋喷技术应用和施工过程中可能遇到的情况及处理方法。
　　关键词：高压旋喷；施工工艺；水库；围堰防渗
　　一、工程概况
　　南沟门水库枢纽工程位于陕西省延安市黄陵县境内，水库坝址位于葫芦河河口上游约3km处的寨头河村南沟门附近，总库容2.006亿m3，为Ⅱ等、大（2）型工程，拦河坝采用均质土坝，大坝顶高程为852.0m，大坝的坝顶宽度为10m。南沟门水库围堰导流标准按20年一遇洪水考虑。设计采用河道一次断流、围堰挡水、隧洞过流的导流方式，围堰采用高喷旋喷桩防渗，旋喷桩深入基岩0.5m。
　　二、高压旋喷桩技术方法
　　2.1施工方法：高压旋喷技术采用三重管法，喷射介质为水、水泥浆液和压缩空气，喷射管边旋转边提升，利用高压水射流冲击、切割、破碎地层土体，并以水泥浆液充填周围土层，硬化后形成圆形断面状的凝结体，达到防渗的效果。
　　2.2主要技术参数
　　名称 参数 备注
　　高喷方法 三重管法 
　　高喷灌浆形式 旋喷 
　　孔深 深入基岩0.5m 
　　孔径 146mm 
　　孔距 0.8m 
　　孔斜率 ＜1.0% 
　　水 压力（MPa） 30～32 
　　 流量(L/min) 70～80 
　　 喷嘴个数（个） 2 
　　 喷嘴直径（mm） 1.7～1.9 
　　气 压力（MPa） 0.6～0.8 
　　 流量（m3/min） 0.8～1.2 
　　 气嘴个数（个） 2 
　　浆 压力（MPa） 0.8～1.0 
　　 流量(L/min) 70～80 
　　 进浆密度（g/cm3） 1.6～1.7 
　　 回浆密度（g/cm3） ≥1.2 
　　 浆嘴个数（个） 2 
　　 浆嘴孔径（mm） 8～12 
　　提升速度（cm/min） 5～10 
　　旋转速度（r/min） 0.8～1.0 
　　2.3施工工艺。
　　高压旋喷施工工艺流程为：钻孔、制浆、高压灌浆、静压回灌。
　　2.3.1钻孔
　　钻孔采用风动钻机套管跟进钻孔成孔，钻孔布置为单排，分二序施工，孔径146mm，孔位偏差≤10cm，孔斜≤1.0%，孔深不得小于设计孔深。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（表现为钻进速度骤变，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。
　　2.3.2制浆
　　高压旋喷浆液为水泥浆。使用水泥为32.5级普通硅酸盐水泥，水灰比为1.2：1～0.8：1，浆液密度为1.55g/cm3～1.7g/cm3。水泥浆采用二级搅拌，二级过滤。一级搅拌时间不少于90s，经过滤后进入二级搅拌机，边搅拌边过滤边使用，过滤筛网眼尺寸为2mm。
　　2.3.3高压灌浆
　　高压旋喷灌浆在钻孔施工完成并检验合格后进行，采用二序施工，先喷Ⅰ序孔，后喷Ⅱ序孔。注浆前先进行地面试喷，检查机械及管路情况，如水、气、浆是否畅通，各种参数是否满足设计要求，一切正常后，垂直下入喷管至设计深度，先送水泥浆液，后送水和气，按规定参数进行原位喷射，待孔口返出浆液密度达到1.2g/cm3后再按设计的提升速度由下至上进行连续旋喷作业，如果中途因故中断后恢复施工时，应对中断孔段进行复喷，复喷搭接长度不小于0.5m。灌浆施工的各种技术参数见上表。
　　2.3.4静压回灌
　　当高喷灌浆结束后，先停止水和气，再停水泥浆，由于孔内浆液会发生析水、沉淀和凝固收缩，高喷桩的顶部会产生凹穴，需用水泥浆及时进行静压回灌填补。静压回灌要间断进行，直至填筑到孔口，浆液不再下沉时为止。每孔完成高喷灌浆后，要对水泥浆管道系统进行冲洗，防止管道堵塞。
　　三、施工记录
　　在高喷灌浆施工中必须每天做好施工记录，记录中按造孔和灌浆分别记录，记录主要内容一、造孔记录：造孔记录内容包括孔号、序号、桩号、钻孔时间（包括开钻时间和完成时间）、钻孔深度、基岩深度、地质分层描述以及钻孔过程中出现的问题等项内容；二、高喷灌浆记录：包括孔号、序号、桩号、灌浆时间、提升速度、旋转速度、摆动角度、水、气、浆的压力和流量、浆液密度、孔口返浆情况以及出现特殊情况的处理等内容。
　　四、施工中特殊情况的处理
　　高喷灌浆施工中，在钻孔和灌浆过程会出现漏浆、冒浆、串孔等问题引起压力突降或骤增、孔口回浆密度或回浆量异常等情况，此时，必须查明原因，及时进行处理。南沟门水利枢纽工程在高压旋喷灌浆中，以上情况都有不同程度发生，经过及时恰当的处理，确保了施工进度和质量。
　　4.1漏浆。漏浆是由于地层中存在砂、砂砾石或通道，主要表现在钻孔或灌浆时孔口不返浆或返浆量降低。
　　解决方法：①降低喷射管提升速度或停止提升，②降低高压水（或浆）压力、流量，进行原地灌浆，③浆液中掺加速凝剂，④加大浆液浓度或灌注水泥砂浆、水泥粘土浆，⑤向孔内冲填砂、土等堵漏材料。
　　4.2冒浆。冒浆是指在灌浆过程中浆液在坝坡、地面或库区底部流出。
　　解决方法：当冒浆量过大时，通过提高射流压力或适当缩小喷嘴孔径，或加快旋转和提升速度，减少冒浆量。
　　4.3串孔。串孔是指在某一孔口正常灌浆时，浆液从相临孔口返出，说明钻孔在地下有通道相通。
　　解决方法：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。
　　
　　五、施工设备
　　主要施工设备有：风动油压钻机、高压旋喷台车、高速拌浆机、高压水泵、空压机等。
　　六、压旋喷桩质量检查
　　在高压旋喷灌浆施工过程中，应对水泥、浆液和各道工序的质量严格进行控制和检查，灌浆结束后，可采用大开挖检查法，钻孔取芯检查法等方法对旋喷桩体进行质量检查和综合质量评定。
　　6.1大开挖检查法。
　　沿旋喷桩一侧进行开挖，挖深一般2～2.5m。用肉眼直观检查Ⅰ序、Ⅱ序孔喷射距离、衔接情况，在不同部位横向打孔取芯检查桩体厚度、强度等项指标。南沟门水利枢纽工程共开挖了2段8m对高压旋喷桩进行检查。
　　6.2钻孔取芯检查法。
　　高压旋喷桩完成14天后，可在桩体上布置钻孔取芯。检查孔孔位布置在桩体中心线上的相邻两孔的搭接处，自上而下分段钻孔、取芯。每个单元工程可布置1个检查孔。南沟门水利枢纽工程按单元工程划分共布置6个检查孔，共取42个芯样。
　　七、结束语
　　高压旋喷灌浆技术在南沟门水利枢纽工程中得到了很好的应用，它具有工程造价适中、防渗效果良好、施工条件要求低等优点，随着这项技术逐步成熟，必将在更多的防渗工程中推广和使用。

《高压旋喷桩在南沟门水利枢纽工程中的应用》

本文由职称驿站首发，您身边的高端学术顾问

文章名称： 高压旋喷桩在南沟门水利枢纽工程中的应用

文章地址： https://m.zhichengyz.com/p-15789