某水库坝体加固中高压旋喷桩技术措施探讨
摘要:高压喷射灌浆,是一种采用高压水或高压浆液形成高速喷射流束,冲击、切割、破碎地层土体,并以水泥基质浆液充填、掺混其中,形成桩柱或板墙状的凝结体,用以提高地基防渗或承载能力的施工技术。
关键词:水库;防渗加固;高压旋喷;施工过程
1工程概况
某水库是一座以灌溉为主,兼有防洪、发电等综合利用的小⑴型水库。现今受水库险情的影响,水库按限制水位运行。水库工程除险加固项目实施后,使水库大坝枢纽工程得到有效加固,延长水库及工程设施的使用寿命,确保下游人民群众生命财产的安全;加固后水库能按正常高水位运行,提高水库的灌溉及发电效益,改善了库区内的经济建设和人民的生活环境。因此具有显著的社会效益和经济效益。因此,对苦竹际水库枢纽工程进行除险加固不仅十分必要,而且十分紧迫。
2坝体防渗加固措施
根据方案比较,本次坝体防渗加固采用单管高压旋喷桩方案进行处理。
本次高喷防渗墙设计采用单管法高压旋喷桩,设计在迎水坡高程247.0m位置上布置灌浆孔,设计桩径0.6m、桩距0.5m,桩底伸入坝基以下强风化岩下限,并顺坝周边向上延伸到校核洪水位。喷浆压力≥20MPa。根据施工要求,高压旋喷桩施工需要的最小的作业宽度为2m,由于迎水坡高程247.0m处坝坡没有平台,为了方便施工,在坝坡247.0m高程处向外拓宽使平台满足施工要求。
灌浆浆液使用水泥浆,水泥宜使用硅酸盐水泥,不得使用过期的或受潮结块的水泥。浆液水灰比为1.5:1~0.6:1,密度约为1.4g/cm3~1.5g/cm3,浆量70~100L/min,喷嘴直径为2.0~3.2mm,提升速度12~15cm/min,旋转速度20r/min左右。钻孔孔位偏差不得大于5cm,防渗墙体的孔斜率不大于1%。高压旋喷桩形成的防渗板墙渗透系数K达到1.0×10-6cm/s。
3施工过程
3.1施工准备
(1)高压旋喷灌浆前,将施工现场全面规划,开挖排浆沟和集浆池,做好回浆排放和环境保护措施。(2)修筑好设备进出场施工道路。(3)将跟管钻机,高喷台车、制浆设备、高压水泵和空压机等灌浆配套设备运至施工现场组装,确保全部设备处于完好状态,输浆管、水路、气路畅通。
3.2测量布孔
按照施工图纸规定的桩位进行放样定位。定位桩要妥善保护,钻孔时再次进行校核。
3.3施工顺序安排
高压旋喷钻孔和高喷均按区分序施工,施工前先对所有孔位进行编号,每排孔位编号自大坝右岸向左岸的顺序进行,每排分2序,1、3、5…奇数孔为Ⅰ序,2、4、6…偶数孔为Ⅱ序,排数自上游向下游进行排序,分别为第1排、第2排…第14排。孔号命名为几排几号孔,比如第1排1号孔简写为GP1-1,钻孔间距≥4~6m,分序进行造孔及旋喷,先Ⅰ序后Ⅱ序进行施工,相邻两个灌浆孔旋喷时间间隔≥24h。
3.4钻机就位、造孔
钻孔前,埋设孔口管,将钻机按测量定位桩就位、安装,将钻头对准定位桩设计钻孔中心,保证立轴或转盘与孔中心对正,先用水平尺粗略整平、垫平机座和机架;然后在钻孔轴线位置及其垂直方向上各架设一台经纬仪,检查并调整钻杆垂直度,使其钻杆垂直,再一次检查孔位是否正确,使钻尖对中误差不超过20mm。
钻孔过程中,每钻进3~5m检查一次钻杆的垂直度,用水平尺或吊锤校核钻杆的垂直度,有偏差则及时调整钻杆纠偏。终孔后用测斜仪对钻孔进行测斜,控制钻孔垂直偏差不超过1.5%。造孔过程中,若发现孔内异常现象如掉钻、卡钻等,及时采取措施处理,同时应做好记录,详细记录钻孔深度、地层变化、掉钻等。
3.5浆液配制
灌浆前,要按设计图纸及规范要求进行配比,新三管法采用喷射注浆的水灰比定为:0.8:1~1.0:1。灌浆浆液采用42.5级普通硅酸盐水泥浆,浆液密度1.55~1.62g/cm3。配合比试验测试内容包括:浆液拌制时间、浆液密度等。制浆过程中要随时测量水泥浆比重,若浆液比重偏低,要随即加大水泥用量。按照确定的浆液配比,钻孔终孔前提早一段时间配制浆液,浆液采用高速搅拌机搅拌,拌和时间≥30s,保证浆液搅拌均匀,并不停地搅拌备用。
浆液温度控制在5~40℃之间,浆液存放时间:当环境温度在10℃以下时,不超过5h;当环境温度在10℃以上时,不超过3h,否则按废浆处理。浆液经过滤后使用,防止喷管在喷射过程中堵塞。
3.6高喷台车就位、地面试喷
钻机成孔后,钻机移位,高喷台车就位。将台车移至成孔处就位后,连接好水、气、浆管,开机在地面试喷,检查喷浆系统和各项指标是否符合要求。
3.7下喷射管
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