运用高压旋喷建造土坝坝基灌浆盖板技术

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1、运用高压旋喷建造土坝坝基灌浆盖板技术

2、第1　摘要土坝坝基进行帷幕灌浆时，由于坝基无混凝土盖板，不能进行裂隙冲洗，灌浆压力受到限制，因而灌浆效果有限。采用高压旋喷在坝基建造灌浆盖板，改善了灌浆条件，取得了良好的灌浆效果，并且有效地截断坝基表层的渗漏，减少了坝基的接触冲刷破坏。温峡口水库大坝灌浆试验的成功为坝基无混凝土盖板条件下灌浆和坝基防渗加固处理探索了一条新路子。关键词高压旋喷土坝灌浆盖板技术一、概述湖北省温峡口水库为总库容５．７８亿ｍ３的大（Ⅱ）型水库。大坝为黏土心墙石渣坝，最大坝高５１．５ｍ。水库于１９７０

3、年建成蓄水后，坝基渗漏严重。一直处于限制蓄水位带病运行状态。１９８６年被水利部列为全国第一批重点病险水库之一，要求进行整险加固。为寻求合理的处理方案，２０年来，省内外众多单位在工地现场做了大量的补充勘探和试验工作。大坝加固设计时，曾考虑主河槽坝段采用混凝土防渗墙方案。经对多种方案研究后，提出在大坝全线基岩与黏土心墙之间采用高压旋喷结合基础帷幕灌浆的处理方案。为了论证旋喷施工及形成灌浆盖板的可行性，确定各项技术参数，２００１年３月到８月进行了现场试验，共完成旋喷单桩和群桩试验孔３７孔，钻孔进尺８３４．８ｍ，旋喷进

4、尺２３９．８ｍ，帷幕灌浆试验孔１７孔，钻孔和灌浆进尺６６３．６ｍ。通过现场开挖、钻孔取样及对芯样检测和钻孔压水试验等方法测试，表明高压旋喷及帷幕灌浆试验各项指标及实际效果均满足设计要求。二、试验施工工艺流程及主要机械设备１．试验布置本期试验地段选择在大坝左右坝端，旋喷最大深度为３３ｍ。两试验区分别进行高压旋喷单桩试验和群桩试验。单桩试验孔距分别为１～１．２５ｍ。群桩试验：左岸为单排，孔距１ｍ，右岸为单排和三排孔，排距０．６ｍ，孔距０．８ｍ；左岸单排孔和右岸中排孔兼作帷幕灌浆试验孔。２．试验施工流程高压旋喷施工流

5、程：修筑施工平台→放样→钻机就位→钻孔及下套管→高喷台车就位→试喷→喷管下至孔底→自下而上旋喷至设计顶高→冲洗喷管→高喷台车移位→回灌。帷幕灌浆施工流程：钻孔→冲洗→压水试验→灌浆→封孔。３．高压旋喷施工工艺高压旋喷试验采用双喷嘴、双管法，直接喷射水泥浆。喷嘴直径为１．８～２ｍｍ。每孔先从坝面或坝坡工作平台上钻孔，套管跟进，穿过坝体代料和心墙，深入坝基强风化层顶面，并进行打入式止水。钻孔深入基岩０．８～１．３ｍ。旋喷时，先将孔内套管上提至设计旋喷体顶高程，让其脱离旋喷段。然后将喷管下入孔底，按先送气、后输浆、喷

6、管原位旋转的步骤进行，自下而上进行旋喷作业，直至设计桩顶高程。每孔旋喷结束后，及时向孔内回灌，保证桩顶密实。４．高压旋喷主要机械设备（１）高压注浆泵：ＸＰＢ－９０Ｂ型，最大工作压力４０ＭＰａ，额定流量９０Ｌ／ｍｉｎ。（２）空气压缩机：ＶＹ－９／７－ａ型，容积流量９ｍ３／ｍｉｎ，排气压力０．７ＭＰａ；２Ｖ２－５．５／１２，容积流量５．５ｍ３／ｍｉｎ，排气压力１．２ＭＰａ。（３）高喷灌浆台车：ＧＰ１５００－６型液压高喷灌浆台车，底架为液压步履式。（４）制浆机：２７０Ｌ卧式自动配料制浆机。三、高压旋喷试验施工１．钻孔

7、施工采用ＸＹ－１Ａ型和ＸＵ－３００型液压地质岩芯钻机及合金钻头或金刚石钻头钻孔。根据孔内地层或坝体结构，每孔下２～３层套管。２．浆液材料及配合比喷浆材料主要为Ｐ·Ｏ３２．５水泥。为了提高基岩段的防渗效果，采用水泥浆掺加水泥重５％的膨润土，水胶比１∶１，心墙段为纯水泥浆，水灰比为０．８∶１。３．施工技术参数高压旋喷试验的施工技术参数为输浆压力３８～４０ＭＰａ、输浆率８０～９０Ｌ／ｍｉｎ、气压０．７～１．２ＭＰａ、提升速度１０ｃｍ／ｍｉｎ（基岩内）和１３～１４ｃｍ／ｍｉｎ（心墙内）、旋转速度１３～１５ｒ／ｍｉｎ、

8、孔斜率≤１％。四、帷幕灌浆试验施工１．帷幕灌浆孔布置帷幕灌浆试验孔为单排孔，布置在旋喷群桩试验轴线上，与旋喷孔同孔同心。２．灌浆浆液及压力帷幕灌浆采用Ｐ·Ｏ３２．５水泥。浆液水灰比采用５∶１、３∶１、２∶１、１．５∶１、１∶１、０．８∶１等比级。灌浆时，按规范要求，逐级改变。灌浆压力：各段灌浆压力以孔口压力为准，第一段（接触段）和第二段为０．２ＭＰａ，第三段为０．３ＭＰａ。五、高压旋喷效果分析１．邻孔串浆情况左岸试验区：二序孔钻孔时，心墙底部和有砂石夹层的部位，均发现水泥结石或水泥浆胶结物。右岸试验区：群桩试验

9、区旋喷试验的次序为先上游排孔，再下游排孔，最后中间排孔。后序孔或后序排孔钻孔时，在旋喷体高度范围的心墙及其底部均见水泥结石。２．孔芯样检测成果高压旋喷１４～３０ｄ后开始在旋喷体内钻孔取样，共钻１６孔，对２２组试样进行室内检测。单桩试验和群桩试验的芯样检测结果：平均抗压强度为４．５４ＭＰａ和４．２１ＭＰａ，平均劈拉强度为０．６５ＭＰａ和０．４６ＭＰａ。渗透系数均小于１×１０－７ｃｍ／ｓ，