采用振孔高喷技术在卵砾石地层中构造防渗体土建水利学论文

摘要：高压喷射灌浆是一种重要的防渗处理技术，但在大颗粒地层中应用尚存在许多问题；本文结合工程实际，重点阐述振孔高喷技术在卵砾石地层中构造防渗体的施工工艺、质量控制、处理效果等相关问题。

关键词：振孔高喷防渗

高压喷射灌浆构造防渗体在我国已得到广泛应用，其适用范围也逐渐扩大，从起初的砂层、粉土等细粒土逐步向砂砾石、砾卵石等大颗粒层发展。但在大颗粒地层中应用尚存在许多问题，如造孔困难、孔垂直度不易保证、墙体连续性及完整性不好、各类材料消耗量过大等，均限制了高喷技术在此类地层中的推广。针对以上问，通过大量研究试验工作，对现有高喷机具进行了改进，研制出振孔高喷工艺，并在水电站围堰基础防渗工程中得到应用。

一、振孔高喷技术介绍

1、主要设备

振孔高喷工艺施工使用的主要设备为改装的液庄步履式振动桩架，其中包括行走部分、振动部分、特制φ110mm高喷振管等，另外还有常规高喷设备，如高压水泵、泥浆泵、空压机、搅拌机等。

2、施工工艺

振孔高喷工艺关键是利用高频振动将带有高喷头的振管送至地层预定深度，用振动造孔代替了普通回转或冲击造孔，大大提高了造孔效率，造孔速度4～5m/min，并且振管即高喷管，造孔与插管同时进行，简化了工序，施工程序见图1。

由于是自动行走，且桩架较高（ 18m），对场地要求其相对高差小于10om，坡度小于5°，并且要压实．

二、工程实例

1、地层特点

某水电站围堰地层为砂卵砾石，卵石含量达60％左右，粒径多为50～100mm，个别为150～400mm，局部有孤石（勘察已发现有500rnm，1400mm直径大的），砂含量10～20％，局部有架空层，砾卵石成分为花岗岩等坚硬岩石，全层厚5～9m，下部基岩为强一全风化花岗岩。

2、施工工艺

按设计要求选用三管高喷，墙体要求厚度大于20 cm。根据地层及机具的特点，选用了小孔距大提速的方法，以提高墙体质量，孔距采用0.8m，提速为 20～30cm／min。

（1）下振造孔

下振时各压力值均采用小值，水压1～3MPa，风压为0.2～0.3MPa，并要控制下振速度，喷射浆液采用当地粘土浆，始终保持孔口返浆或浆面不下沉，使周围地层尽量吃饱。由于桩管有滑道限制，且控制下振速度，孔垂直度可得到保证；定向是利用桩架底座的摆动，一次到位，一次提升结束，所以定向准确，喷射方向不变，保证了墙体的良好搭接。下振至基岩后继续振动1～2min，根据振动情况（电流值）、已有资料及前孔孔深判断基岩面情况。

（2）喷射提升

达基岩后，如返浆正常，则换用1：0.9～1（水泥与水配比）的水泥浆，匀速提升，施工参数如附表。经过一段时间的施工后，开挖了部分前期孔，对墙体厚度、搭接情况进行了检查，结果均满足设计要求。但鉴于提升时仍有部分孔段漏量偏大，致使喷射时间延长，水泥耗量增加；考虑到可能是由于下振时喷射压力不够所致，为了进一步降低水泥消耗，决定变一次喷射提升为二次喷射提升，即在换水泥浆喷射前增加一次粘土浆正常压力喷射，并且将喷射水泥浆时的提升速度提高至30～50cm／min。经过开挖检查认为墙体厚度、连接情况、完整性等均满足设计要求。该措施大大减少了大漏量段，施工效率提高50％以上，水泥耗量降低30％，达到了150～200 kg／m²，提前 15d完成施工，显示了新工艺的巨大优势。

附表 振孔高喷施工技术参数

水压
（Mpa）
水量
（L/min）
风压
（（Mpa）
风量
（m³/min）
浆压
（Mpa）
浆量
（L/min）
提速
（cm/min）
28～35
70～75
0.3～0.6
0.2～0.3
0.7～1.0
80～90
20～30

三、质量检查

在施工轴线内侧构筑检查围井2个（见图2），主要采用向井内注水，尔后测定渗透系数的方法进行。1#围井注水流量为0.25cm³/s’，水头为168.5cm，墙厚20cm，段长542cm，渗透面积303520cm²，测得渗透系数是9.78×10^-8cm/s。2#围井注水流量为1.17cm³/s，水头为175cm，墙厚20cm，段长510cm，渗透面积285600cm²，测得渗透系数为4.68×10^-7crn/s。以上两个检查井测得渗透系数值远远小于设计提出的5×10^-5crn/s，证明防渗体防渗效果良好。

四、结语

1、利用振动工艺将造孔与插管结合起来，不但解决了大颗粒地层造孔难等问题，且简化了工作程序，避免了二次插管的麻烦。

2、与之配套的一系列方法如不分序次施工，小孔距大提速、二次喷射等，实践证明是非常有效的，既能提高施工效率又能大量节省水泥，且又提高了墙体质量，确是一套高效节能的新措施。

3、桩架底座为液压步履式，移动方便，且插管迅速，可以多次喷射，为一些特殊工艺如多方位交叉喷射、局部加厚加宽、多种配方浆液施工提供了方便条件．