锦屏一级水电站下游围堰高压旋喷桩施工技术

2022-09-10

1 工程概述与工程地质概述

锦屏一级水电站位于四川凉山州盐源县、木里县交界的雅砻江上, 是雅砻江水能资源最富集的中、下游河段五级水电发电中的第一级水电站。大坝为混凝土双曲拱坝, 坝顶高程EL1885m, 最大坝高305m, 水库总库容77.6亿m3。

下游围堰为覆盖层, 厚度约5m~7m, 主要由砂卵石层、粉砂层组成。深槽部位位于河心偏左岸。该部位河床基岩顶板高程约EL1592m~1593m, 建基高程EL1591m时, 坝基基岩岩性为第4层杂色厚层状角砾状大理岩夹绿片岩透镜体, 总体产状N50°~70°E, NW∠30°~45°, 为弱卸荷、微新岩体, 在建基面下铅直厚约20m~25m, 最低底板高程EL1575m。

2 加固处理方案

旋喷桩采用两排布置, 直接布置于已浇筑的混凝土梁上。旋喷桩孔距1.0m, 排距0.8m, 深度入岩2.0m, 排内分两序施工, 先施工渗水流向下游排, 再施工上游排。

3 高压旋喷桩施工工艺

3.1 施工原理

高压旋喷桩是利用工程钻机钻孔至设计处理的深度后, 用高压泵, 通过安装在钻杆 (喷杆) 杆端置于孔底的特殊喷嘴, 向周围土体高压喷射固化浆液 (一般使用水泥浆液) , 同时钻杆 (喷杆) 以一定的速度边旋转边提升, 高压射流使一定范围内的土体结构破坏, 并强制与固化浆液混合, 凝固后便在土体中形成具有一定性能和形状的固结体。

两管旋喷法是利用双通道的二重灌浆管。在管的底部侧面有一个同轴双重喷嘴, 高压浆液以30~40MPa左右的压力从内喷嘴中高速喷出, 在射流的外围加以0.7MPa左右的压缩空气喷出。在土体中形成直径明显增加的柱状固结体, 直径达80cm~150cm。

3.2 施工工艺参数

高压旋喷桩施工工艺参数见表1。

旋喷桩施工前应进行试桩, 根据实际情况以确定实际的浆液配比, 喷射压力、喷射量等技术参数。试桩数量不少于2个, 具体位置根据现场实际情况确定。

3.3 旋喷桩施工方法

3.3.1 钻孔施工

钻孔施工采用全液压多功能工程钻机配合气动冲击器偏心跟管钻进成孔的工艺进行, 冲击钻头采用φ130mm球齿合金中心钻头和φ152mm球齿合金偏心钻头, 跟进套管采用φ140mm无缝钢管, 丝扣连接, 用高风压空压机供风。

钻机就位、安放在设计的孔位上, 开孔偏差不大于5cm, 孔深偏差不大于20cm, 钻孔施工时, 采取防斜措施, 确保孔斜误差小于1%, 钻孔深入基岩2.0m。

钻进过程中, 详细准确记录钻孔时遇到的各种现象, 根据返碴情况、钻进速度、钻机及冲击器运行情况判断地层分层深度、地下水位、动水等情况。

钻进达到设计深度后, 取出全部钻具, 再从φ140mm跟进套管中下入薄壁φ100mm的PVC管护壁, 然后起拔φ140mm跟进套管。记录员认真校测钻具长度及PVC护壁管下置深度, 检查是否与孔深相符。钻进结束后, 孔口进行妥善保护。

3.3.2 高喷灌浆

(1) 台车就位。钻孔经验收合格后, 将台车移至孔位。同时将台车孔口摆动装置调整好方向, 并与其它工序相互配合, 做好灌浆前的准备工作。

(2) 浆液配制。施工浆液的拌制掺加顺序为水→碱→膨润土→水泥。

浆液存放时间:当环境气温在10℃以下时, 存放时间不超过5h;当环境气温在10℃以上时, 存放时间不超过3h。

采用高速搅拌槽搅制浆液时, 搅拌时间不少于30s。浆液在使用前充分过滤, 自制备到用完的时间不超过5h。在供浆过程中遇到故障, 立即通知喷灌作业人员停止提升喷具, 待事故妥善处理后再进行喷灌作业。供浆过程中随时用比重秤测量浆液密度, 工作结束后, 统计该孔的各种灌浆材料用量。

(3) 高压喷射灌浆。喷具组装及检查:高喷灌浆施工采用两管法, 喷具直径φ65mm采用丝扣连接。喷具组装完毕后进行地面试喷, 当压力达到设计要求压力后, 10分钟无异常即可结束试喷, 并保护好喷嘴。

下喷具:将喷头各部位做检查和妥善保护后, 将喷具下入到PVC管护壁的孔内, 并确保喷具下入到设计深度。

高喷灌浆:当喷具下入到PVC管护壁的孔内设计深度后, 开始送入符合要求风和浆, 根据钻孔揭露出的地层情况, 边旋转边提升, 自下而上进行高喷灌浆作业, 直至设计终喷高程停喷。在喷灌过程中时刻注意检查风、浆的流量及提升速度等参数是否符合要求, 遇到特殊情况, 如浆压过高或喷嘴堵塞等, 将喷具提出地面进行处理后再进行施工。继续喷射时, 搭接长度不小于0.5m, 以确保其连续性。