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淺談高壓噴漿在橋涵工程中的應用

文檔作者：陳先義李峰張思銘文檔來源：廣東省水利水電第三工程局		點擊數：	更新時間： 2022年10月14日
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第1期
2012年1月
廣東水利水電
GUANGD0NG WATER RES0URCES AND HYDR0POWER
No．1
Jan．2012
淺談高壓噴漿在橋涵工程中的應用
陳先義，李峰，張思銘
(廣東省水利水電第三工程局，廣東東莞523710)
摘要：通過工程實例，介紹高壓噴射灌漿的施工方法、工藝流程、施工過程中的特殊情況的處理，以及質量控制等。本案
例施工完成后，經過汛期的考驗，證明防滲效果滿足工程要求，為同類地層的高壓灌漿施工提供一定的借鑒作用。
關鍵詞：高壓噴漿；箱涵；防滲；施工；質量
中圖分類號：TV543 文獻標識碼：B 文章編號：1008—0l12(2012)01—0099—03
1 工程概況
樂昌峽左岸道路為樂昌峽水利樞紐對外交通的主
要道路，全長為13．791km。其路線從大壩下游壩腳(迄
點)一沿左岸京廣舊鐵路坪樂支線向下游一經過地下
廠房排風洞出口、尾水平臺及地下廠房交通洞口一再經
過張灘水庫左岸一沿舊鐵路向東約3km一舊北鄉(xiāng)水橋
一向東接至大瑤山西路(市政路)接頭(起點)，共有涵
洞36道，箱涵1座(北鄉(xiāng)水交通箱涵)。
左岸路北鄉(xiāng)水橋段原設計是在舊北鄉(xiāng)橋上游側新
建一座橋，橋的基礎為沖孔灌注樁，橋長為44．9m。由
于新北鄉(xiāng)水橋位于溶洞非常發(fā)育的地質地段，在進行樁
基礎沖孑L施工過程中，多次發(fā)生了塌孔現(xiàn)象。2009年
12月11日凌晨2：30，由于溶洞透水造成QZ4—2樁孔
完全塌孔，并引起樁機倒塌。如果仍按原沖孔樁方案施
工，難于保證工程質量。為了保證質量和安全，后經指
揮部、設計院等各方專家現(xiàn)場勘察并反復論證后，決定
將原架橋的方案改為箱涵方案。上下游各修筑1道圍
堰，采用高噴灌漿確保箱涵基礎砼在無積水的基坑內進
行施工，共實施高壓噴漿為1 770m。
本工程所處的地質情況為：河岸表層為雜填土，厚
約為1m，下部為砂卵石層，厚約為2～4m，再往下是石
灰?guī)r層；河床段為砂卵石層，厚約為2～3m，再往下是石
灰?guī)r層。在上游圍堰采用旋噴，下游圍堰采用擺噴，孔
深在10～16m之間。
2 高壓噴漿
高壓噴射灌漿技術¨ 是通過在地層中的鉆孔內壓
入噴射管，然后用高速射流(水、漿液或空氣)直接沖
擊、切割、剝蝕原地基材料，受到切割、擾動后的土石料
與同時灌注的水泥漿或其它漿液發(fā)生充分的摻攪混合、
充填擠壓、移動包裹，直至凝結硬化，從而構成堅固的凝
結體，成為結構較密實、強度較高、有足夠防滲性能的構
筑物，以滿足工程需要的一種技術措施。
2．1 技術參數
高壓旋噴灌漿孔布置：單排孑L，孔距為1．0m，孔底
伸入基巖0．5m，分兩序施工。灌漿方法采用三管法，防
滲體采用擺噴或旋噴的對接方式，見圖1。
。
I一 。 一I一 。。 一I 、、、、 墻 中 自 ％
● — + 第一序fL
O— + 第二序孔
圖1 高噴防滲墻《擺噴)示意f單位：／2'1／／1)
2．2 主要施工方法
2．2．1 施工準備
施工前應做好準備工作，包括工程現(xiàn)場調查、搜集
工程地質和水文地質等有關資料，了解和掌握工程設計
要求。根據高壓噴射類型和噴射形式選擇高壓噴射設
備，根據地層的情況選擇合適的鉆孔設備。
高壓噴射灌漿設備在現(xiàn)場宜集中布置。設備安放
位置以距噴射孔不超過50m為宜。現(xiàn)場布置時還應考
慮噴射臺車與水、氣、漿管的移動以及冒漿的處理。在
此基礎上布置水、電、風、道路、排水排污系統(tǒng)和其它生
收稿日期：2011—11—20； 修回日期：2011—12—20
作者簡介：陳先義(1983一)，男，本科，助理工程師，從事水利水電工程施工管理工作。
· 99 ·
2012年1月 第1期 陳先義，等：淺談高壓噴漿在橋涵工程中的應用
產生活設施。
2．2．2 施工順序
高噴灌漿應分排分序進行。在箱涵基坑圍堰中，由
多排孔組成的高噴墻應先施工邊排孔，后施工中間排
孑L。在同一排內如采用鉆、噴分別進行的程序施工時，
應先施工I序孔，后施工Ⅱ序孑L。先導孔應最先施工。
高噴墻的合攏段應當選擇在地層條件相對較好的部位。
2．2．3 工藝流程
施工程序為鉆孔、下置噴射管、噴射提升、成樁成板
或成墻等 。三重管高噴施工工藝流程如圖2所示。
下噴射管
』一 I 制漿 I
試噴
I
旋轉(定向或擺動)噴射、提升 冒漿
J
成板墻
1L 棄漿
靜壓灌漿
j
沖洗
圖2 高噴防滲墻工藝流程示意
1)鉆機就位
將使用的鉆機安置在設計孔位上，使鉆桿對準孔位中
心，孔位偏差不大于5era。鉆機就位后，用水平尺校正機
身，使鉆桿軸線垂直對準鉆孑L中心位置，鉆桿的垂直度偏
差不得大于0．5％ ，以確保鉆孑L達到設計要求的垂直度。
2)鉆孔
根據地層情況和加固深度選擇合適鉆機。在標準
貫人擊數小于40的砂類土和粘性土層進行單管旋噴
時，多使用旋轉振動鉆機，鉆進深度可達30m。對于較
密實、標貫擊數較大的地層宜用地質鉆機鉆孑L，砂礫層
中應采用跟管鉆進工藝。在二重管和三重管高噴中，為
了提高工效，降低造價，宜優(yōu)先使用跟管鉆進。本工程
采用的就是跟管鉆進工藝。
采用套管或跟管方法鉆進時，在起拔套管前應向鉆孔
內注滿護壁泥漿，或下入特制的PVC花管護壁，PVC花管
的性能應滿足設計要求，本工程采用下PVC花管的方式。
也可采用下入噴射管后起拔套管再進行噴射灌漿。
． 1 00 ．
當在鉆孔中直接進行高噴時，鉆孔孑L徑應大于噴射
管直徑20ram。高噴灌漿孔的深度，對于封閉式防滲板
墻，深入相對不透水層或巖層不宜小于0．5m。當孔深
小于30m時，鉆孔的孔斜率應不大于1％ 。
3)下噴射管
使用旋轉振動鉆機鉆孔時，下管與鉆孔兩道工序合
二為一，鉆孔完畢，下管作業(yè)即完成。使用地質鉆機鉆
孔時，終孔后須取出鉆具，換上旋噴管時入到預定深度，
本工程是采用第一種方式鉆孔。在下管過程中，為防止
泥沙堵塞噴嘴，采取包扎塑料膜或膠布的防護措施，也
可邊低壓送水、氣、漿邊下管，水壓力一般不超過1 MPa，
如壓力過高則易將孑L壁射塌。
在砂卵石地層采用跟管鉆進，鉆孔達到設計孔深后
注入護壁泥漿，再拔出套管。護壁泥漿應根據施工機
械、工藝及穿越土層情況進行配合比設計和試驗，在現(xiàn)
場配制使用。膨潤土泥漿可按表1的性能指標制備。
表1 鉆孑L護壁膨潤土泥漿的性能指標
4)噴射
高壓噴灌漿采用三管法高壓噴射灌漿技術，分兩序
施工，噴漿工藝參數見表2。
噴射管下到設計深度后，開始時先送高壓水，再送
水泥漿和壓縮空氣(在一般情況下，壓縮空氣可遲送
30s)。之后原地靜噴1～3min，待達到預定的噴射壓力
和噴漿量，且孔口冒出漿液后，再按預先定好的提升、旋
轉或擺動速度，自下而上進行噴射作業(yè)，直到設計高度
方可停送水、氣、漿，提出噴射管。噴射過程中必須時刻
注意檢查漿液的流量、壓力、氣量以及旋、擺、提升速度
等參數是否符合要求，并隨時做好記錄，繪制作業(yè)過程
曲線。旋噴的噴漿量Q(L／孔)可按下式計算：
Q ： H ·g(1+ )
式中 日為旋噴長度，m；v為旋噴管提升速度，m／min；g為
辜
2012年1月 第1期 廣東水利水電 No．1 Jan．2012
泵的排漿量，L／rain；fl為漿液損失系數，一般取0．1—0．2。
旋噴(擺噴)過程中，冒漿應控制在10％ ～25％
之間。
表2 高噴噴漿工藝參數
注：擺動一個單程為一次；單噴嘴取高限，雙噴嘴取低限。
灌漿作業(yè)時，經常檢測水泥漿液的進漿和回漿比
重，當與設計水灰比的漿液比重誤差超過0．1時，應停
止作業(yè)，重新調整漿液水灰比。本工程在實施過程中，
因周邊地下水較豐富，有意識地減小水灰比，以達到較
好的固結效果。
若因供風、水、電中斷或拆卸注漿管不能連續(xù)噴灌
時，重新進行高噴灌漿的搭接長度不應小于0．5m，若中
斷超過30min時，恢復作業(yè)時搭接長度應大于1 m。
高壓擺噴(旋噴)灌漿分兩序施工，相鄰孔的作業(yè)
間隔時間應控制在12～72h的范圍內。
5)沖洗
當噴射管提升到設計標高后，噴射完畢，應及時將
各管路沖洗干凈，管內、機內不得殘存水泥漿，以防堵
塞。通常把漿液換成水，在地面上噴射，以便把泥漿泵
噴射管內的漿液全部排出，直至出現(xiàn)清水為止。
3 施工特殊情況及處理
1)噴射灌漿應由下而上連續(xù)進行。接、卸換管時，
動作要迅速，防止坍孔和堵塞噴嘴；接、卸換管及事故處
理后，下管位置應比原停噴高度下落20—50cm，進行復
噴搭接，以使墻(樁)的上下連貫。
2)在插入旋噴管前先檢查高壓水與空氣噴射情
況，各部位密封圈是否封閉，插入后先作高壓水射水試
驗，合格后方可噴射漿液。如因塌孔插入困難時，可用
低壓(0．1—2MPa)水沖孔噴下，但須把高壓水噴嘴用塑
料布包裹，以免泥土堵塞。
3)噴射過程中發(fā)生故障時，應停止提升和旋噴，以防
樁體或板墻中斷，同時立即進行檢查，排除故障；如發(fā)現(xiàn)有
漿液噴射不足，影響樁體的設計直徑時，應進行復噴。
4)當處理既有建筑地基時，應采取速凝漿液或大
間隔孔距旋噴和冒漿回灌等措施，以防旋噴過程中地基
產生附加變形和地基與基礎間出現(xiàn)脫空現(xiàn)象，影響被加
固建筑及鄰近建筑。
5)大量漏漿和冒漿的處理 J。在旋噴過程中，往
往有一定數量的土粒，隨著一部分漿液沿著噴射管管壁
冒出地面。通過對冒漿的觀察，可以及時了解土層狀
況、旋噴的大致效果和旋噴參數的合理性等。根據經
驗，冒漿(內有土粒、水及漿液)量小于注漿量20％者為
正常現(xiàn)象，超過20％或完全不冒漿時，應查明原因并采
取相應的措施：
①地層中有較大空隙引起不冒漿或嚴重漏漿。如
在鉆孔中發(fā)生漏漿，則應當加大鉆進泥漿的濃度，在泥
漿中摻加砂子，或向孔內填入其他堵漏材料，使其恢復
孔口正常返漿。在噴射時漏漿，則可在漿液中摻加適量
的速凝劑，縮短固結時間，使?jié){液在一定土層范圍內凝
固。另外，還可在空隙地段增大注漿量，填滿空隙后再
繼續(xù)正常旋噴。
② 冒漿量過大的主要原因，一般是有效噴射范圍與
注漿量不相適應，注漿量超過旋噴體凝結所需的漿量所
致。
減少冒漿量的措施有3種：
a．提高噴射壓力；
b．適當縮小噴嘴孔徑或減少注漿量；
c．加快提升和旋轉速度。
4 施工質量控制
1)高噴施工前，須做好如下準備工作：①根據孔深
計算三重管長度，檢查管路暢通情況、密封是否良好；②
每孔注漿前應對注漿管路進行試噴，觀察水、氣、漿的噴
射情況。 (下轉第113頁)
· 101·
2012年1月第1期 廣東水利水電 No．1 Jan．2012
①針對雨季石料中含水率較高的現(xiàn)象，采取了在生
產系統(tǒng)加裝雨棚防雨的方式予以解決。加裝雨棚的部
位包括堆料坑、篩分機以及運輸皮帶。
②雨天石料生產結束后，立即清除粘在篩網上的石
粉。
③成品料水洗系統(tǒng)布置在碎石成品料運輸皮帶出
口處，在料倉出口加裝過水溜槽，溜槽上方布置3排噴
水管，每根管口設1排噴水口，采用梅花形布置；上方2
排水管采用沉淀池中回收水，最下方1排采用清水。過
料溜槽底部采用1 010mm篩網，篩網下方再加裝過水
溜槽。石料通過皮帶機運輸到料倉上方后，在溜槽中沖
洗后直接入倉，沖洗用水通過過水溜槽引至料倉后方的
沉淀池。在碎石成品料倉后方設置3個沉淀池，沉淀池
規(guī)格為2m×2m、深2m，緊靠料倉隔墻設置。沖洗水通
過3級沉淀后回收利用。
3)采用先進可靠的機械設備
采用先進可靠的大型生產設備，在大大提高砂石骨
料生產速度的同時，也可以有效提高砂石料生產質量的
可靠性。對大中型水利工程，特別是混凝土方量大強度
高的工程，安全可靠、質量穩(wěn)定的砂石料生產系統(tǒng)尤為
重要。樂昌峽水利樞紐工程石場生產采用韶瑞重工生
產的PE9001200鄂式破碎機、PFW1315反擊式破碎機、
皮帶輸送機以及SZZ系列振動篩，以上設備具有生產
效率高、產品質量可靠、結構簡單、易于維護保養(yǎng)的
特點。
4)加強現(xiàn)場管理
石料生產并非高科技項目，但其影響質量的因素復
雜，其中，現(xiàn)場生產人員管理和機械設備管理工作是重
點。人員管理主要是對工人進行崗前培訓，要求全部持
證上崗，全力提高工人的機械設備操作水平，加強安全
生產責任心，落實生產崗位責任制，做到專人專崗；機械
設備管理主要是對生產系統(tǒng)機械設備的保養(yǎng)和維護。
工程技術管理人員要勤跑現(xiàn)場，生產過程中采用看、聽
的方式對機械設備運行狀況進行評估。一旦發(fā)現(xiàn)異常
的情況，必須及時通知維護人員維護，及時發(fā)現(xiàn)問題、解
決問題，不讓設備帶病運行影響生產進度與石料質量。
4 結語
目前，該工程石料開采及生產已有2a，采取以上質
量控制措施后，石料生產質量穩(wěn)定，滿足相關規(guī)范要求。
實踐證明，以上石料生產的質量控制措施是科學合理而
且是有效的，對該工程石料生產質量控制起到了指導性
作用，對同類工程石料生產有一定的參考價值。
參考文獻：
[1] DL／T5112—2000水工碾壓混凝土施工規(guī)范[S]．北京：中
國電力出版社，2000．
[2] DL／T5144—2002水工混凝土施工規(guī)范[S]．北京：中國電
力出版社，2002．
[3] SL352—2006水工混凝土試驗規(guī)程[S]．北京：中國水利水
電出版社，2006．
(本文責任編輯馬克俊)
(上接第101頁)
2)鉆孔施工時要求開孔位置與設計位置偏差不大
于5cm。鉆孑L施工時在下人套管前對鉆孔進行測斜，鉆
孔偏斜角滿足要求后再下套管，以確保開孔符合設計要
求；鉆進過程中發(fā)現(xiàn)偏斜應及時糾斜，即在發(fā)現(xiàn)偏斜超
過設計值時，采用加超徑管、跳級換徑、孔底埋管等方法
進行糾斜處理。經處理重測偏斜合格后，方可續(xù)鉆。
3)高噴灌漿過程中三重管下入孔底的深度與實際
鉆孔深度差值不得大于0．1m。
4)按技術參數確定的速度提升和旋轉噴射。處理
事故或換管路重新噴射時，將噴射裝置下放至原位置以
下0．5m重復噴射，確保搭接長度不小于0．5m。
5)施工中如實記錄高噴注漿過程中的各項技術參
數、漿液材料的用量、異常情況及處理情況等。
5 結語
高噴灌漿圍封施工完畢后，經受了河水上漲高水位
的考驗，基坑內無明顯滲水，防滲效果很好，箱涵比計劃
工期提前15d完工，為北鄉(xiāng)水箱涵按時通車奠定了基
礎，有力地保障樂昌峽水利樞紐的材料運輸。通過本次
工程實例，證明在地質構造復雜(地下溶洞較多)、徑流
量相對比較大的河流段進行結構施工時，采用高噴灌漿
圍封的防滲效果是可行的，能確保砼澆筑在無積水的基
坑內進行，以保證工程質量。特別是在砂卵石層進行高
噴圍封積累了經驗，具有推廣價值。
參考文獻：
[1] 夏可鳳，劉釗，查振衡．DIMT5200—2004水電水利工程高
壓噴射灌漿技術規(guī)范[S]．北京：水利電力出版社，2004．
[2] 劉輝．高噴灌漿在圍堰防滲堵漏中的應用[J]．中國西部科
技，2009，(4)：22．
[3] 遲曉明，陳旭．淺談高壓噴射灌漿技術施工作用機理及注
意事項[J]．吉林水利，2009，(4)：16．
(本文責任編輯王瑞蘭)
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