高压旋喷桩在南沟门水利枢纽工程中应用

高压旋喷桩在南沟门水利枢纽工程中的应用摘要：结合南沟门水利枢纽工程高压旋喷实例，探讨高压旋喷技术应用和施工过程中可能遇到的情况及处理方法。

关键词：高压旋喷；施工工艺；水库；围堰防渗一、工程概况南沟门水库枢纽工程位于陕西省延安市黄陵县境内，水库坝址位于葫芦河河口上游约3km处的寨头河村南沟门附近，总库容2.006亿m3，为ⅱ等、大（2）型工程，拦河坝采用均质土坝，大坝顶高程为852.0m，大坝的坝顶宽度为10m。

南沟门水库围堰导流标准按20年一遇洪水考虑。

设计采用河道一次断流、围堰挡水、隧洞过流的导流方式，围堰采用高喷旋喷桩防渗，旋喷桩深入基岩0.5m。

二、高压旋喷桩技术方法
2.1施工方法：高压旋喷技术采用三重管法，喷射介质为水、水泥浆液和压缩空气，喷射管边旋转边提升，利用高压水射流冲击、切割、破碎地层土体，并以水泥浆液充填周围土层，硬化后形成圆形断面状的凝结体，达到防渗的效果。

2.2主要技术参数
2.3施工工艺。

高压旋喷施工工艺流程为：钻孔、制浆、高压灌浆、静压回灌。

2.3.1钻孔
钻孔采用风动钻机套管跟进钻孔成孔，钻孔布置为单排，分二序施工，孔径146mm，孔位偏差≤10cm，孔斜≤1.0%，孔深不得小
于设计孔深。

钻至设计深度后，强风清孔，清孔验收合格下入特制pvc管护壁，液压拔管机起拔套管，孔口妥善保护。

钻孔过程中对孔位、孔深、地层变化（表现为钻进速度骤变，返渣特性变化等现象）、特殊情况及处理措施等都作详细记录。

2.3.2制浆
高压旋喷浆液为水泥浆。

使用水泥为32.5级普通硅酸盐水泥，水灰比为1.2：1～0.8：1，浆液密度为1.55g/cm3～1.7g/cm3。

水泥浆采用二级搅拌，二级过滤。

一级搅拌时间不少于90s，经过滤后进入二级搅拌机，边搅拌边过滤边使用，过滤筛网眼尺寸为2mm。

2.3.3高压灌浆
高压旋喷灌浆在钻孔施工完成并检验合格后进行，采用二序施工，先喷ⅰ序孔，后喷ⅱ序孔。

注浆前先进行地面试喷，检查机械及管路情况，如水、气、浆是否畅通，各种参数是否满足设计要求，一切正常后，垂直下入喷管至设计深度，先送水泥浆液，后送水和气，按规定参数进行原位喷射，待孔口返出浆液密度达到1.2g/cm3后再按设计的提升速度由下至上进行连续旋喷作业，如果中途因故中断后恢复施工时，应对中断孔段进行复喷，复喷搭接长度不小于0.5m。

灌浆施工的各种技术参数见上表。

2.3.4静压回灌
当高喷灌浆结束后，先停止水和气，再停水泥浆，由于孔内浆液会发生析水、沉淀和凝固收缩，高喷桩的顶部会产生凹穴，需用水泥浆及时进行静压回灌填补。

静压回灌要间断进行，直至填筑到
孔口，浆液不再下沉时为止。

每孔完成高喷灌浆后，要对水泥浆管道系统进行冲洗，防止管道堵塞。

三、施工记录
在高喷灌浆施工中必须每天做好施工记录，记录中按造孔和灌浆分别记录，记录主要内容一、造孔记录：造孔记录内容包括孔号、序号、桩号、钻孔时间（包括开钻时间和完成时间）、钻孔深度、基岩深度、地质分层描述以及钻孔过程中出现的问题等项内容；二、高喷灌浆记录：包括孔号、序号、桩号、灌浆时间、提升速度、旋转速度、摆动角度、水、气、浆的压力和流量、浆液密度、孔口返浆情况以及出现特殊情况的处理等内容。

四、施工中特殊情况的处理高喷灌浆施工中，在钻孔和灌浆过程会出现漏浆、冒浆、串孔等问题引起压力突降或骤增、孔口回浆密度或回浆量异常等情况，此时，必须查明原因，及时进行处理。

南沟门水利枢纽工程在高压旋喷灌浆中，以上情况都有不同程度发生，经过及时恰当的处理，确保了施工进度和质量。

4.1漏浆。

漏浆是由于地层中存在砂、砂砾石或通道，主要表现在钻孔或灌浆时孔口不返浆或返浆量降低。

解决方法：①降低喷射管提升速度或停止提升，②降低高压水（或浆）压力、流量，进行原地灌浆，③浆液中掺加速凝剂，④加大浆液浓度或灌注水泥砂浆、水泥粘土浆，
⑤向孔内冲填砂、土等堵漏材料。

4.2冒浆。

冒浆是指在灌浆过程中浆液在坝坡、地面或库区底部流出。

解决方法：当冒浆量过大时，通过提高射流压力或适当缩小喷嘴孔径，或加快旋转和提升速度，减少冒浆量。

4.3串孔。

串孔是指在某一孔口正常灌浆时，浆液从相临孔口返出，说明钻孔在地下有通道相通。

解决方法：应立即封堵被串孔，待串浆孔高喷灌浆结束后，尽快进行被串孔的扫孔、高喷灌浆或继续钻进。

串浆量较大，应降低风压并加大进浆浆液密度或浆量。

五、施工设备
主要施工设备有：风动油压钻机、高压旋喷台车、高速拌浆机、高压水泵、空压机等。

六、压旋喷桩质量检查
在高压旋喷灌浆施工过程中，应对水泥、浆液和各道工序的质量严格进行控制和检查，灌浆结束后，可采用大开挖检查法，钻孔取芯检查法等方法对旋喷桩体进行质量检查和综合质量评定。

6.1大开挖检查法。

沿旋喷桩一侧进行开挖，挖深一般2～2.5m。

用肉眼直观检查ⅰ序、ⅱ序孔喷射距离、衔接情况，在不同部位横向打孔取芯检查桩体厚度、强度等项指标。

南沟门水利枢纽工程共开挖了2段8m对高压旋喷桩进行检查。

6.2钻孔取芯检查法。

高压旋喷桩完成14天后，可在桩体上布置钻孔取芯。

检查孔孔位布置在桩体中心线上的相邻两孔的搭接处，自上而下分段钻孔、
取芯。

每个单元工程可布置1个检查孔。

南沟门水利枢纽工程按单元工程划分共布置6个检查孔，共取42个芯样。

七、结束语
高压旋喷灌浆技术在南沟门水利枢纽工程中得到了很好的应用，它具有工程造价适中、防渗效果良好、施工条件要求低等优点，随着这项技术逐步成熟，必将在更多的防渗工程中推广和使用。

注：文章内所有公式及图表请以pdf形式查看。