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摘要：高压旋喷注浆法广泛应用于水工建筑物的防渗工程，以高压旋转的喷嘴浆水泥浆喷入土层与土体混合，形成连续搭接的水泥加固体。施工占地少、振动小、噪声较低，但容易污染环境，成本较高。实践证明此法对处理淤泥质土、粉质黏土、粉土、砂土、砾石、卵石等松散透水地基或填筑体内有良好的防渗效果，对于特殊的不能使喷出浆液凝固的土质不宜采用。本文结合西园水库除险加固工程大坝防渗对高压旋喷桩的施工工艺作了简要的论述，同时还提出了关于高压旋喷桩施工中的控制要点以及质量检测手段。
关键词：高压旋喷；施工工艺；控制要点；质量检测
一、工程概况与地质构造
西园水库位于漳平市西园乡西园村，位于九龙江北溪上游的一条小支流上，流域面积0.588km2，总库容33.73万m3，大坝坝长79.44m，坝顶高程193m，坝顶宽3m，上游为块石护坡，下游为草皮护坡。坝体基本上属于均质坝型。西园水库库区地层岩性主要为泥质粉砂岩及第四系沉积物。坝址区地层自上而下分为三层：
（一）素填土：主要成分为粉质粘土，层顶埋深3.95～14.3m，层顶高程178.73～188.97m，厚度3.95～14.3m。
（二）强风化泥质粉砂岩：主要成分以石英为主，层顶埋深7.6～16.3m，层顶高程176.73～185.32m，厚度1.95～3.65m。
（三）弱风化泥质粉砂岩：主要成分以石英为主，层顶埋深19.1～25.3m，层顶高程167.73～173.82m，厚度9～12.35m。
本次高压旋喷桩布置在大坝0+000～0+96.88处，长96.88m；钻孔从坝顶处开始，钻孔深至强风化下限1m；坝体单管旋喷灌浆布置单排孔，孔距0.4m，采用两序法施工。
二、高压旋喷注浆技术简介
高压旋喷桩是高压旋喷注浆法中的一种，就是利用钻机、注浆管、高压泥浆泵等装置，把水泥浆液形成高速喷射流束喷入土体，借助液体的冲击力切削土层，同时钻杆一面以一定的速度（20r/min）旋转，一面低速（15cm/min）徐徐提升，使土体与水泥浆充分搅拌混合凝固，形成桩柱或板墙状的凝结体，用以提高防渗或承载能力的技术。旋喷桩的特点是：可提高地基的抗剪强度；能利用小直径钻孔旋喷成比孔大8～10倍的大直径固结体；可用于已有建筑物地基加固而不扰动附近土体；施工特点噪声低，振动小,设备较简单、轻便，机械化程度高；料源广阔，施工简便，可用于任何软弱土层,粉土、砂、湿陷性黄土、人工填土及碎石土等的地基加固。
三、高压旋喷桩工艺流程和施工过程
（一）工艺流程
测量放线定位→钻机就位→开孔检查→钻进成孔→清孔移钻→制浆→地面试喷→插入高喷管→旋喷作业→记录高喷参数→提升喷管→移位
（二）施工过程
1.孔位放样。严格按照设计放样定孔位，钻孔孔位与设计孔位偏差不得大于5cm。
2.钻机就位。将钻机安置在设计孔位上，使钻杆头对准孔中心，垂直斜率不超过1％。为保证钻孔达到设计要求的垂直度，钻机就位后作水平校正，使钻杆轴线垂直对准孔中心位置。
3.钻孔。钻进过程中，为防止塌孔采用泥浆护壁，黏土泥浆容重一般为1.1～1.25g/cm3。随时注意地层变化，遇到异常情况及时查明原因，采取相应措施，对孔深、塌孔、涌水、漏浆等情况均作详细记录。钻孔结束后，由技术人员进行质量检查，合格后方可移位进行下一个孔的钻进。
4.制浆。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆注浆材料采用Ｐ.Ｏ42.5水泥，水泥浆液水灰比为1.5：1～1.2：1，密度约为1.4～1.7g/cm3，材料称重误差应不大于5％，搅拌时间使用高速搅拌机不低于60s，普通搅拌机不低于180s，水泥浆自制备至用完时间不超过4h。
5.试喷。高压喷射管插接好后，入孔前先在地面上试喷，以检验旋喷机工作是否正常，排除故障。
6.高压旋喷灌浆。试喷检验合格后，将高压喷射管插入到地层预定的孔深后，即可开始全孔自下而上连续喷射。水泥浆通过高压泥浆泵形成高压水泥浆，再通过喷射管由喷嘴向土中喷射。钻杆一边旋转一边向上提升；喷射的水泥浆一边切削四围土体，一边与土体搅拌混合，形成水泥与土的加固体即为旋喷桩。喷射过程中，技术人员必须时刻注意检查浆液浓度、注浆流量、压力、旋转提升速度等参数是否符合设计要求，并做好记录。喷射结束后，随即在喷射孔内进行静压充填灌浆，直到浆面不再下沉为止，保证高喷防渗墙固结后墙顶标高，回灌浆液一般采用邻孔高喷冒浆静压充填。
四、高压旋喷施工质量控制要点
大坝防渗工程高压旋喷灌浆属地下隐蔽工程，地面上的操作直接影响施工质量。因此，我们要抓住施工中质量控制要点，按规范操作。在西园水库的施工中我们抓住以下要点进行质量控制的，现介绍读者供交流经验。
（一）喷浆材料
采用普通42.5水泥，采购时做好对供货商的考察，对其产品质量及是否满足供货要求予以确认。运送到施工现场的水泥，要求每批必须具有出厂合格证，并且对每批水泥抽样复检。水泥的储存要垫底搭棚防潮。对过期、雨淋、受潮结块的水泥清除出场，禁止使用。
（二）钻孔
良好的灌浆孔是形成优质的灌浆桩的基础。孔斜是钻孔中时常发生并直接影响工程质量的因素之一。操作中我们掌握如下要点：①钻机的安装要水平牢固，立轴中心与钻孔中心应在同一条垂直线上，并按要求的孔向对准孔位开钻，以使钻进中不摆不晃；②孔口管必须牢固并满足要求，在开孔钻进与浅孔阶段钻进中，立轴钻杆不能太长，否则钻进进摆动性大，致使立轴转动不稳，造成钻具摆动性增大；③使用符合规格的各种钻孔器具，并随时检查，如发现有弯曲的钻具或有磨损较严重的立轴导管时，应及时更换。在浅孔钻进阶段，一般情况下，使用的岩芯管长度较大一些为宜；④孔较深时，开始需要从地面减压钻进时，特别要注意钻压的调整，同时要注意提升吊环必须与立轴及钻孔中心线在一直线上；⑤钻进过程中，应勤检查钻机有无移动，立轴钻进的方向有无变化，发现问题应及时纠正；⑥为防止孔斜发生，必须熟悉所使用机械性能和钻孔方向的特点，经常研究总结经验，及时测量，发现孔斜及时处理。
（三）制浆
严格按设计配合比进行浆液拌制，在制浆过程中应每半小时测量浆液比重，每孔高压喷射灌浆结束后要统计该孔材料用量，拌制浆液必须连续均匀，搅拌时间要符合规范要求。如果浆液因机械故障或停电等原因4h未用，必须废弃。
（四）场地布置与施工顺序
合理布置场地，机具设备配套要紧密，尽量缩短高压喷射浆液输送距离，以减少沿程压力损失。喷射孔与高压注浆泵的距离不宜大于５0m。旋喷桩初期强度较低，为防止施工时对邻近桩体的破坏，在施工顺序上可采取两序法施工。
（五）施工参数设置
在施工过程中，应根据工程地质报告提供的材料，结合试验开挖检查的情况，选用不同的施工参数，用于处理不同地层地质情况中的成桩。如提升速度的设置在整个桩长范围内可以有三种：一是在桩底部可脱档旋喷30s，即钻杆原位旋转喷浆不上升，以增加桩底盘的端承国；二是正常成桩；三是在桩头以下3m范围复喷提钻时采用最慢的档提升。再如灌浆压力25～40MPa、浆液密度等都要根据设计或规范要求结合实际情况选择。
（六）机械故障处理
喷射中途发生机械故障时，应停止提升和喷射以防桩体中断。若泵压增高也不出浆，则是喷嘴堵塞；若泵压达不到要求值，则可能是高压部分密封性能不好，连接处或是旋喷处漏浆、漏水，应针对具体情况采取相应措施。恢复喷射时要多下0.5m，以保证凝结体的连续性。旋喷桩离坝顶高程1.0m处应慢速提升，以保证桩头施工质量。
五、高压旋喷桩质量检测
高喷桩检查可选用钻孔检查法，检查孔孔位应布置在墙体中心线上的相邻两孔高喷凝结，检验点应布置在荷载较大的部位、桩中心线上、施工中出现异常情况的部位。因此，选择在桩号0+015.6、0+019.2、0+022.4、0+036.4处布置4个检查孔，进行取芯，4个孔取出的芯样连续、完整，取芯率90%。桩号0+015.6处取样深度16m，检测抗压强度5.0MPa，渗透系数2.7×10-7cm/s、0+019.2处取样深度22m，检测抗压强度4.2MPa，渗透系数3.6×10-7cm/s、0+022.4处取样深度17m，检测抗压强度3.4MPa，渗透系数4.5×10-7cm/s、0+036.4处取样深度18m，检测抗压强度4.9MPa，渗透系数3.0×10-7cm/s。根据检测结果，符合设计要求（Ｒ≥2.0MPa，Ｋ≤1×10-5cm/s）。
通过对高压旋喷灌浆施工过程及施工中质量控制要点的介绍，我们可以认识到其技术性较强的特点，因此在施工中调动各种因素掌握各项施工控制要点，是工程成功的保证条件。经过汛期运行使用，高压旋喷灌浆技术在很大程度上提高了西园水库大坝防渗抗灾能力，减轻防洪压力，对保障人民生命财产安全以及社会经济发展将起到积极的作用，其社会效益是十分明显的。
参考文献
[1]中华人民共和国国家发展和改革委员会.DL/T5200—2004.水电水利工程高压喷射灌浆技术规范.北京：中国电力出版社，2005．
[2]武平县梁川水利水电勘测设计有限公司.漳平市西园水库除险加固工程初步设计报告.2011．
[3]福建省华舜水利水电工程有限公司.漳平市西园水库除险加固工程施工管理工作报告.2012．
论文作者:张晓汀
论文发表刊物:《防护工程》2017年第9期
论文发表时间:2017/9/5
标签：高压论文; 西园论文; 钻孔论文; 浆液论文; 钻杆论文; 钻机论文; 立轴论文; 《防护工程》2017年第9期论文;