高压旋喷防渗墙施工

某水电站厂区围堰高压旋喷防渗墙施工总结

RSS 打印复制链接大中小发布时间：2012-09-28 19:41:59 摘要：厂区围堰高压旋喷防渗墙施工过程中遇到的问题及解决方法

关键词：围堰；高喷；防渗墙

1 概述

1.1工程概述

厂区围堰采用高压旋喷桩套接成墙，高压旋喷防渗墙布置于护岸挡墙轴线上（轴线长度208m），喷射孔间距采用0.9m，共228个孔，单排孔布置，深度22~24.5m（深入基岩0.5m）选用“三重管法”旋喷注浆。钻孔灌浆分Ⅰ、Ⅱ序进行施工。总工程量为5400 m。平均每米单耗为458.42kg/m，防渗墙面积为4860㎡。

基本地层为：上部为人工回填粘土夹层厚约４～５m；下部为河床冲积层，含的块石与漂石，厚度约为（5~7m），分布广，粒径不等，集中体现在2单元（46~58#孔，桩号为：0+062~0+074）；3单元（65~77#孔，桩号为：0+114~0+126）且部分地段含粒砂层，层厚2~3m；底部为灰紫色砂岩。

１.2设计技术指标

（1）高喷防渗墙标准：有效墙厚0.8~1.0m,墙体连接处最小厚度不小于0.6m。

（2）防渗墙深度：要求墙下部深入基岩不小于0.5m。

（3）防渗墙排数及孔距：根据设计要求，采用三重管法旋喷套接，防渗墙为单排，孔距0.9m，为保证墙体完整和连续性而需进行生产性高喷试验，以保证高喷墙质量和选用合理技术参数。

2施工参数确定及施工布置

2.1施工参数确定

根据设计要求进行生产性试桩，采用参数为：空气压力为0.7Mpa，排量0.4～1.8m3/min，浆压：18～22Mpa，水灰比1：1～1.5：1，进浆比重：1.37～1.5g/cm3，排量60～160L/min，回浆比重应大于：1.2～

1.3g/cm3，提升速度：8～18cm/min，旋转速度：7～10r/min，分次

卸管注浆，搭接厚度≥30cm。试验施工高压旋喷孔5个，累计钻孔进尺1

19.15m、旋喷119.15延米；开挖检查30m3。旋喷水泥用量总计79.8

0吨，PVC管（钻孔护壁）用量125m，水玻璃用量50kg，平均水泥用量669.7kg/m。

通过试验段试桩开挖检验，桩体连接不好，成墙效果差。（原因为开挖检查过早，水泥与砂石未能有效粘合，强度太低）。为保证墙体连续性采用后续补孔措施进行补救，并将后续施工参数调整为：空气压力为0.6~0.8 Mpa，排量0.8～1.2 m3/min，浆压：18～22Mpa，水灰比1：1～1.

5：1，进浆比重：1.37～1.5g/cm3，排量60～160L/min，回浆比重应大于：1.2～1.3g/cm3，提升速度：Ⅰ序（6~8）Ⅱ序（10~12）cm/ min，旋转速度：0.8~1.0V（V：提升速度）r/min，分次卸管注浆，搭接厚度≥30cm。

2.2施工布置

2.2.1水泥制浆站

高压喷射灌浆施工采用集中制浆站供浆，根据地形条件，在黑水河上游右岸河边适当位置设置一个集中制浆站，制浆站面积约40m2。制浆站由水泥堆放平台和高速搅拌机平台组成，送入灌浆现场的低速搅拌机内后采用S GB6-10型输浆泵泵送入至喷射管内进行喷浆作业。管路采用Φ25CM钢管。

2.2.2施工用风、水、电

高压喷射灌浆施工用风采用移动式电动空压机供风,供风量约为20m3/h；

施工用水根据需要使用潜水泵直接从河道内抽取，用水量约35m3/h；

施工用电，高峰期同时用电负荷约为382.5kvA（取0.8同时系数）。

1#变压器：容量1000kvA，负责供应空压机站180KW空压机一台、浆液制输站、高喷灌浆工作面、泵站抽水及辅助作业等用电。

柴油发电机：容量400kvA，供应空压机站一台200KW空压机用电。

备注：当主供电系统电压过低或者电压不稳时，采用柴油发电机进行临时供电，以保证工程的连续性及工程质量、进度。

3机械设备及浆液材料

3.1机械设备

GYP-50型高喷机1台，XPB-10高压水泵1台，SGY-80岩心钻机2台，6PQ潜水泵1台，XPB-90E高压水泵1台，SGB6-10中压灌浆泵1台，20m3空压机1台，MZ-200履带液压潜孔钻机1台。

3.2浆液材料

（1）制浆：水泥采用标号不低于32.5号硅酸盐水泥，并符合《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》（GB175-1999）的规定，采用ZJ-400型高速搅拌机制浆。

（2）高喷灌浆浆液的水灰比1~1.5,为提高防渗性根据需要在孔口对正在进行灌注的孔内加入水玻璃。

（3）制浆材料的称量采用质量或体积计量法，其误差不大于5%。

4施工工艺

4.1施工工序

（1）高喷防渗强施工采用分段作业，依次成墙。

（2）高喷防渗强各旋喷孔分序施工，套接成墙，自下游再上游，先Ⅰ序后Ⅱ序。分段包干，平行作业。

（3）单孔喷灌施工程序为：放样→造孔→下喷具→喷射→提升→回灌→成桩→结束。

4.2施工方法

4.2.1钻孔

（1）测量放样：防渗墙施工平台形成后，由测量人员准确放样，并在适当位置布置控制点，进行施工期的检测校核，孔位中心允许偏差不大于5cm。

（2）钻孔时先移机就位，用水平尺校准机身，控制孔位偏差不大于5 cm，确保钻孔偏斜率不大于1%。

（3）由于工程地质条件复杂，采用MZ-200履带液压潜孔钻机以及MGY-80钻机钻孔潜孔偏心锤跟管钻进造孔，孔径150mm，下￠146mm套管跟进，在孔深达到设计要求时下入特制PVC管护壁直至孔底，（PVC管要求脆性较好）然后起拔套管。

4.2.2喷浆

（1）钻孔结束后，将喷射机移至成孔处，先进行地面试喷，检查各项工艺参数符合要求后下管，待现场技术人员认可后方可喷射施工，喷射过程中如遇到特殊情况，如喷嘴堵塞等，应将管提出地面进行处理后再进行施工。

（2）制浆：水泥采用标号不低于32.5号硅酸盐水泥，采用ZJ-400型高速搅拌机制浆，如需掺加外加剂时，浆液配比将通过试验后确定。

制浆过程中应随时测量浆液密度，工作结束后，统计该孔的材料用量，浆液制备采用无受蚀水源，确保浆液质量。

（3）喷射提升：喷射管下至设计深度，开始送入符合要求的气、浆，待注入浆液冒出孔口后，按设计的提升、旋转、搅动速度，自下而上边转动喷射边提升，直至设计终喷高程停喷。

喷射过程中，技术人员应随时检查各环节的运行情况，并根据具体情况采取下列措施：

①接、卸、换管要快，防止塌孔和堵咀。

②喷射因故障中断应酌情处理，因机械故障要尽力缩短中断时间，及早恢复喷射灌浆，如中断时间超过1小时，要采取补救措施，恢复喷射时，喷管要多下0.5～1.0m，保证凝结体的连续性。

（4）回灌：高喷注浆完成后，由于浆液的析水作用，一般固结体均有不同程度的收缩，使固结体顶部出现下沉现象，故应在完成注浆后，停滞一定时间，根据浆液回落情况直至浆面不再下沉为止，回灌浆液一般采用邻孔高喷冒浆自流充填。

4.2.3高喷灌浆施工要点

高压喷射灌浆施工时应注意如下情况：

（1）围堰填筑的高度和宽度，填筑材料的级配和压实度均应认真规划，以满足灌浆施工的客观要求。

（2）管路、旋转活接头和喷嘴等必须拧紧，达到安全密封；水泥浆液、高压水和压缩空气各管路系统均应不堵不漏不串。设备系统安装后，必须经过运行试验，试验压力要达到工作压力的 1.5～2.0 倍。

（3）台车安放应保持水平，喷管的允许斜度不得大于 1.5%。

（4）喷管进入预定深度后应先进行试喷，待达到预定压力、流量后，再提升摆喷。中途发生故障，应立即停止提升和喷射，以防止桩体中断。同时进行检查，尽快排除故障恢复注浆并做好详细记录。高喷灌浆因故中断恢复施工时，要将喷射管头下入中断处以下 30cm，采取重叠搭接喷射处理后，方可继续向上提升喷射注浆，停机时间超过 3h 时，要对泵体及输浆管路进行清洗后方可继续施工。

（5）高喷水泥浆液必须严格过滤，防止水泥结块和杂物堵塞喷嘴及管路。

（6）高喷结束后要连续将冒浆回灌至孔内，直到浆液面稳定为止，在黏土层或淤泥层内进行喷射时，不得将冒浆回灌至孔内。每次施工完毕后，必须立即用清水冲洗喷射机具和管路，检查磨损情况，如有损坏零部件应及时更换。

（7）高压喷射作业过程中，应经常测试水泥浆液密度。浆液水灰比为 1：1时，其相应浆液密度为 1.5g/cm3 ，当施工中浆液密度超出上述指标时，应立即停止喷注，并调整至上述正常范围后，方可继续喷射。

（8）喷射过程中，按设计文件要求或监理人指示经常检查、调整高压水泵或低压灌浆泵的压力，浆液流量、空压机风压和风量，旋转和提升速度以及实际的浆液耗用量。当冒浆量超过 20%或完全不冒浆时，则在浆液中加入速凝剂，缩短固结时间，使浆液在一定地层范围内凝固，同时增大注浆量，减慢提升速度或进行静喷，直至正常为止。（9）若冒浆过大，采取提高喷射压力，加快提升速度，但应经现场监理人批准，同时对冒出地面的浆液进行过滤，沉淀去杂质，再回收利用。

4.2.4特殊情况处理措施

（1）在喷射过程中，因停电或喷嘴堵塞等分原因造成的喷灌中断，尽快排除故障，并复喷0.3~0.5cm。

（2）孔内严重漏浆需降低喷管提升速度或停止提升静喷30min，掺加速凝剂，加大浆液密度或灌注水泥砂浆、水泥粘土浆，向孔口冲填砂、土料，如上述方法无效，则报告监理人采用间歇处理。

（3）在喷射过程中，喷射流遇大块石层或大卵石层，在正常旋喷的情况下，并在块体另一端的两侧（或一侧，依钻孔情况而定）补增喷灌孔以确保搭接，或者调整邻孔孔距以及相应参数进行处理。

5施工中遇到的主要问题

5.1钻孔

（1）遇有块石后漂石时，集中体现在2单元（46~58#孔，桩号为：0+062~0+07 4）；3单元（65~77#孔，桩号为：0+114~0+126）钻进十分困难，平均进尺为1. 2m/d，且消耗材料多，采用直捶钻进，偏心锤扫孔钻进速度稍有提高。

（2）在砂卵石层中经常出现卡锤的现象，严重时偏心锤回返不出就必须连同套管一起拔出，重新造孔，造成大量重复工作。通过更换管靴和偏心锤此问题才得以缓解。5.2喷浆

（1）孔口返浆反常，返浆量小于进浆量的20%或者不返浆，或反浆密度小于1.2g/c m3，密度过小或者不返浆，慢速提升或加入水玻璃。过大可采用提高喷射压力，适当加快提升。

（2）为防止喷嘴堵塞，采用下管低压喷水或者气的方式，也可用胶布缠住喷嘴下管。6结语

（1）工程完工后检测墙体0.8~1.1m，抗压强度达到6mpa,,抗压强度达到75kn，达到了质量要求。后期开挖桩体搭接好，防渗效果很好，使后续工程得以顺利进行。

高压旋喷防渗墙在某市政工程基坑施工中的应用

来源：机电之家作者：时间：2011/12/23

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2工程地质和水文地质

根据工程提供的场地地质勘察资料，场地土体地质分层具体情况大致如下：

1）杂填土层：普遍分布于整片场地，土体层厚处于1.8～3.0m的厚度范围，多以回填黏性粉土、砂土为主，结构较松散。

2）粉质黏土层：普遍分布于整片场地，但也有局部场地缺失，含少量砾质黏土，土体层厚处于5.6～8.8m的厚度范围，中低压缩性。

3）砂夹粉土层：普遍分布于整片场地，土体层厚处于4.8～7.7m的厚度范围，该层土表层1.0m左右多处于稍密状态，下层土体多为中密状态，湿度大，多以粉质细砂为主，含少量砾质砂土，中低压缩性。

4）砾质砂土层：普遍分布于整片场地，土体层厚处于2.8～6.7m的厚度范围，砾质砂土层中含大量的云母碎片（局部被强风化），以中砂成分为主，局部粉细砂。

5）泥质砂岩层：普遍分布于整片场地，该层未穿透，强风化，透水性差。层间地下水主要分布于砂夹粉土层和砂夹粉土层中，地下水水量长年较丰富，水源主要来自于地下径流，其初见水位约在地表下深度为7.8～9.6m的范围，稳定的水位标高约为-10.5～-11.5m之间，基本上没有承压水。

3技术方案的确定

设计按靠近临近建筑物一侧布置长度约为18.2m的旋喷桩止水帷幕防水墙，旋喷桩之间的间距为0.4m，其他周边三侧旋喷桩桩距定为0.5 m，旋喷桩桩顶设计高度为-2.0m，桩端至少进入透水性较差的强风化泥质砂岩层1.5m深度，该高压旋喷桩止水帷幕的桩长平均约为18m，在钻孔施工过程中，依据先导孔确定的旋喷桩成孔深度大多数长度都处于20～21m 的范围。

为确保高压旋喷桩防渗墙体施工完成后能形成一圈连续完整的防水帷幕，采取的施工技术方案如下：

1）高压旋喷桩施工过程中，选择采用φ900的大桩径，高压旋喷桩的桩边缘距刃脚外侧的距离控制在300～500mm的范围，钻孔施工时成孔的垂直度偏差控制在1.2%的范围内。

2）在高压旋喷桩施工过程中，沿周边小高层建筑物一侧在距离旋喷桩1.0m左右的区域，利用高压旋喷桩孔流溢的水泥浆进行回灌，再布置一排压密注浆孔，孔间距约为1.0m左右，

深度控制在4～5m的范围，该措施既对高压旋喷桩施工时钻孔流溢出来的废浆进行了充分利用，又有效加固了周边小高层建筑的地基基础。

3）在基坑开挖完成后，在沉井结构施工过程中，对沉井结构外侧周边与高压旋喷桩之间的空隙，随着沉井结构的下沉需不断对预留空隙进行补砂措施，以减少结构下沉过程中的阻力。

4高压旋喷防渗墙施工

本工程由于受施工场地的限制，只能选用小型的地质钻机进行钻孔施工，采用高喷台车进行喷射注浆施工，并最终形成具有防渗功能的连续墙体。其施工工艺流程大致如下：场地平整施工，开挖排泥浅沟，进行钻孔放线定位，地质钻机就位，钻孔施工，移出钻机，高喷台车就位，喷管入孔，、水泥浆液喷射施工（同时进行送水、送气），高喷台车退场，回灌注浆，合理养护，其主要施工环节如下。

1）放线定位。严格按照施工设计图纸进行孔位的测量放线，准确定出钻孔的中心位置，同时钉入小木棒做好标记，钻孔孔位的偏差范围控制在20mm内。

2）钻孔。本工程选用地质钻机150型，φ150合金钻头进行单管钻进施工。在钻孔施工开始前，场地应进行充分的平整、压实，然后将钻机移至做好标记的桩孔位置，采用水准尺和水平尺对钻机底部的水平状态进行控制，确保钻杆的垂直度满足设计要求。在正式开始钻孔施工前，应校核钻杆的竖直度，对主钻杆竖直度要尤其严格控制。

钻进过程中采用泥浆护壁进行护壁，要求钻入深度至少到泥质砂岩层1.7m深度（预留0.20m 孔底沉积量）钻进过程中，须详细逐个记录孔位、孔深及孔位处地质地层变化等具体资料，钻孔结束后应用新鲜泥浆清孔。

3）下管喷射。在清空施工完成后，高喷台车就位，在场地地面上进行试喷，调整喷射时合适的水压和气压，各项参数均调整好后，将喷射管插入桩孔内至设计深度。在插入下喷射导管的过程中，应边插入边射水，以防止土体泥砂等杂物进入导管堵塞喷嘴，此时水压应控制在1Mpa以下。

4）喷射作业。本工程高压旋喷桩施工采取分序作业的方式进行。待喷射导管插入至设计深度后，由下而上进行高压喷射施工，整个桩孔应连续喷射。拆卸喷射导管后，每次进行复喷的长度应不小于1.2m。终孔时应放慢喷射导管的提升速度，在桩孔顶面位置静喷30s 左右，一序与二序喷射施工的时间间隔应控制在72h以内。整个喷射施工过程中，冒浆量应控制在灌浆量的20%以内，当超过该范围时，应及时在浆液中加入速凝剂，并同时减慢喷射导管的提升速度，冒浆特别严重时需进行静喷，直至冒浆量正常为止。

5）回灌。高压喷射施工完成后，应立即进行回灌，回灌浆液可采用孔口返浆或制浆回灌，以孔口浆液面不再下沉为结束标准。

5质量控制措施

1）材料技术参数。本高压喷射注浆工程选用的主要材料是P.032.5水泥，细度约为0.08mm。水泥浆拌制用水为城市自来水，采用机械强制搅拌而成，搅拌时间≥2min，水灰比控制在1:0.6～1:0.8的范围，拌制后超过3h还未使用的水泥浆作为废浆处理。

2）成孔倾斜控制。①钻机到达桩孔位后应及时通过采用水准尺和水平尺对钻机底部进行水平调整控制，以确保钻机的垂直度在误差允许的范围内，保证钻杆充分垂直，使高压旋

喷桩桩身的垂直度误差控制在1.2%的范围内。②钻杆钻入到土层地质条件明显变化位置，应立刻减低钻入速度，保证钻杆钻入施工时的垂直度，有效控制高压旋喷桩桩身的垂直度误差。

3）钻孔漏浆处理。钻孔施工过程中若发现孔口不返浆现象，则场地有可能存在严重渗漏带，主要可采取如下措施：加大泥浆护壁所采用的泥浆比重。

6场地监测

基坑开挖施工监测是真实了解和掌握基坑施工期间场地及周边道路、建筑变形情况的有效手段，对保证基坑开挖施工的安全具有不可替代的作用。根据现场监测结果可知，沉井结构基坑周围测点最大水平位移36mm，附近小高层建筑最大沉降量21mm，但其水平侧移较小，该沉井施工期间对周边道路和建筑没有产生破坏性影响。