大坝注浆加固施工方案

大坝注浆加固施工方案

一、加固原理及范围

根据实际情况，拟采用高压喷射注浆（拟压水泥浆）法来加固大坝。其工作原理：利用钻机把带有特殊喷嘴的注浆管钻进土层的预定位置后，用高压泥浆泵等高压发生装置，使水泥浆成为15Mpa左右的高压喷射流，从注浆管底部侧面的喷嘴喷出，同时钻杆以一定速度徐徐提升，不断以强力冲击切削土体，除一部分细小土砾随浆液冒出水面外，其余在喷射力有效作用范围内从土体剥落下来的土砾与浆液充分搅拌混合，并按一定的浆土比例有规律地重新排列。浆液经过一定时间凝固后即在土中形成一个固结体。高压喷射注奖采用单管以底部侧面单独喷射20Mpa的高压水泥浆。

加固范围：根据该桥的水文、地质情况，考虑单管法注浆的固结范围，拟只对水中和坝体上桩基周围进行注浆加固。固结深度初步定为10m。可视实际地基情况酌情变动。见平面示意图。

二、施工方法

1、主要技术参数选用（参考）

桩径：20cm；注浆管外径：Φ45mm；孔位间距50cm靠近水库一侧按双排布孔。浆液压力15Mpa。水泥浆配合比采用1:1（试配）

2、施工机具设备

a、高压泥浆泵；

b、钻机（地质钻机）；

c、浆液制备机；

d、单管（喷头）；

e、高压胶管。

3、施工准备

a、在坝顶布置好机具设备地点、水电接头和临时排水沟，尽量紧凑缩短高压软管的距离；

b、按要求标定孔位；

c、搭设临时工棚，储存一定数量水泥（425#）等；

d、调试机械；

4、施工程序

先将注浆管插入预定地层深度，自下而上进行[喷射注浆作业。

1、钻机就位：安置平稳，钻杆垂直，对准中心；

2、钻孔插管：

3、喷射注浆：水泥砂浆应在喷注前一小时搅拌，当喷嘴达到设计高程喷注开始

先送高压水，再送浆液和压缩空气，在底部旋喷1min，当达到预定压力及喷浆量后再边旋喷边提升。

4、冲洗及移动机具：达到设计要求后应马上冲洗。

经济分析：

1、临时工程（工棚及材料库）：2500元；

2、机械进场费（运输、装卸、安装调试）：10000元；

3、钻孔（Φ30cm）：200*420=84000元（共计420m）；

4、注1:1水泥浆（m3）：50*1000=50000元

合计：106500元

第四节高压喷射灌浆和深层搅拌法加固技术

高压喷射灌浆和深层搅拌法加固技术相似，其主要差别在于采用不同的加料拌和手段。

一、高压喷射灌浆技术

高压喷射法就是利用工程钻机钻孔至设计处理的深度后，用高压泥浆泵，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。

固结体的形状和喷射流的移动方向有关。一般分为旋转喷射(简称旋喷)，定向喷射(简称定喷)和摆动喷射(简称摆喷)。旋喷桩主要用于加固地基，提高地基的抗剪强度，改善地基土的变形性能，使其在上部结构荷载作用下，不至破坏或产生过大的变形。定喷固结体呈壁状，摆喷形成厚度较大的扇状固结体。定喷和摆喷通常用于地基防渗，改善地基土的水力条件及边坡稳定等工程。

（一）加固机理

高喷法如三管高喷法用压缩空气包裹高压喷射水流冲击破坏搅动土体，同时用低压灌浆泵灌入浆液，浆液被高压水、气射流卷吸带入，同时与被搅动土体混合形成固结体。加固地基，形成桩、板、墙的机理可用五种作用来说明：

1.高压喷射流切割破坏土体作用喷流动压以脉冲形式冲击土体，使土体结构破坏出现空洞。

2.混合搅拌作用钻杆在旋转和提升的过程中，在射流后面形成空隙，在喷射压力作用下，迫使土粒向与喷嘴移动相反的方向(即阻力小的方向)移动，与浆液搅拌混合后形成固结体。

3.置换作用三重管高喷法又称置换法，高速水射流切割土体的同时，由于通入压缩空气而把一部分切割下的土粒排出灌浆孔，土粒排出后所空下的体积由灌入的浆液补入。

4.充填、渗透固结作用高压浆液充填冲开的和原有的土体空隙，析水固结，还可渗入一定厚度的砂层而形成固结体。

5.压密作用高压喷射流在切割破碎土体的过程中，在破碎带边缘还有剩余压力，这种压力对土层可产生一定的压密作用，使高喷桩体边缘部分的抗压强度高于中心部分。

（二）基本种类

按喷射介质及其管路多少可分为单管法、二管法、三管法等，见图5－7。

图5－7 高压喷射灌浆示意图

1.单管旋喷法通过单根管路，利用高压浆液（20～30MPa），喷射冲切破坏土体，成桩直径为40～50cm。其加固质量好，施工速度快和成本低，但固结体直径较小。

2.二管旋喷法在单管法的基础上又加以压缩空气，并使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20MPa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，达80～150cm。

3.三管旋喷法使用分别输送水、气、浆三种介质的三重灌浆管。高压水射流和外围环绕的气流同轴喷射冲切破坏土体，在高压水射流的喷嘴周围加上圆筒状的空气射流，进行水、气同轴喷射，可以减少水射流与周围介质的摩擦，避免水射流过早雾化，增强水射流的切割能力。喷嘴边旋转喷射，边提升，在地基中形成较大的负压区，携带同时压入的浆液充填空隙，就会在地基中形成直径较大、强度较高的固结体，起到加固地基的作用。

（三）浆液材料

水泥是喷射灌浆的基本材料，水泥类浆液可分为以下几种类型。

1.普通型浆液一般采用普通硅酸盐水泥，不加任何外加剂，水灰比一般为0.8：1～

1.5:1，固结体的抗压强度(28d)最大可达1.0～20MPa，适应于无特殊要求的工程。

2.速凝－早强型适于地下水位较高或要求早期承担荷载的工程，需在水泥浆中加入氯化钙、三乙醇胺等速凝早强剂。掺入2%氯化钙的水泥－土的固结体的抗压强度为1.6MPa，掺入4%氯化钙后为2.4MPa。