某水电站下游左岸塌陷护坡地基加固施工方案(旋喷桩)

南沙水电站下游左岸塌陷护坡地基加固施工方案红河广源南沙水电厂2011年3月南沙水电站下游左岸塌陷护坡地基加固施工方案1.工程概况南沙水电站下游左岸塌陷护坡位于坝下0+1900+210、坝左0+55桩号附近，护坡发生坍塌破坏的时间为2010年12月26日。为防止护坡下部基础挡墙发生倒塌现象，决定在挡墙外侧进行二重管（气、浆二介质）高压旋喷桩施工。依据类似工程经验，结合相关规范要求，决定在挡墙外侧30m长度范围内分两排布置高压旋喷桩；高压旋喷桩顶高程为217m，桩底高程根据现场地质情况确定，桩长暂定12m；灌注桩直径为700mm，每两根桩搭接部分长200mm；两排旋喷桩轴线平行，桩截面中心点间距为500mm。预计旋喷桩总方量为553.90m，总长为1440m。（详见高压旋喷桩平面布置图）。2.施工技术参数根据建筑地基处理技术规范（JGJ792002）的规定，本工程的施工技术要求作如下规定：依据类似工程经验，采取的施工参数初步确定为： 水泥浆注入压力2436Mpa； 压缩空气压力为0.50.8Mpa； 喷射管的提升速度810cm/min；水泥浆重度1.41.5kg/l。水泥浆水灰比0.81：1，使用32.5R普通硅酸盐水泥，喷射凝结体28天龄期的无侧限抗压强度不小于1.5Mpa。钻杆的斜率不大于1，桩体间应搭接良好，不留缝隙。建筑地基处理技术规范（JGJ792002）中符合本工程的有关技术规定。3.高压旋喷桩施工3.1施工工艺流程高压旋喷桩施工工艺流程图见下图：泥浆排放处理钻机就位调整钻架角度钻 孔插 管试 喷高压喷射注浆作业喷射结束拔 管桩机移位机具清理准备工作制 浆一级过滤二级过滤高压泵对浆液加压启动高压清水泵、空压机供水、风旋喷桩施工工艺流程图3.2施工前准备工作（1）在设计文件提供的各种技术资料的基础上作补充工程地质勘探，进一步了解施工工点地基土的性质、埋藏条件。（2）挖掘机配合自卸汽车进行7m宽进场道路施工，进场道路外侧放置抛石防冲，内侧回填砂卵石。进场道路高程填筑至217.5m，并按设计要求整平。根据施工现场实际情况，施作临时排、截水设施，并在施工范围以外开挖废泥浆池以及施工孔位至泥浆池间的排浆沟。（3）准备充足的水泥加固料和水。水泥的品种、规格、出厂时间经试验室检验符合国家规范及设计要求,并有质量合格证。严禁使用过期、受潮、结板、变质的加固料。水泥为32.5R普通硅酸盐水泥。水要干净，酸碱度适中，pH值在510之间。（4）室内配合比试验。根据设计要求的喷浆量或现场土样的情况，按不同含水量设计并调整几种配合比，通过在室内将现场采取的土样进行风（烘）干、碾碎，过25mm筛的粉状土样，按设计喷浆量、水灰比搅拌、养护、力学试验，确定施工喷浆量、水灰比。一般水灰比可取0.81.0。（5）试桩试验。根据室内试验确定的施工喷浆量、水灰比制备水泥浆液在试验工点打设数根试桩，并根据试桩结果，调整加固料的喷浆量，确定搅拌桩搅拌机提升速度、搅拌轴回转速度、喷入压力、停浆面等施工工艺参数。（6）按设计要求完成施工放样，用木桩定出桩位，用白石灰作出明显标识。3.3施工工艺（1）钻机定位。移动旋喷桩机到指定桩位，将钻头对准孔位中心，同时整平钻机，放置平稳、水平，钻杆的垂直度偏差不大于1%。就位后，首先进行低压（0.5MPa）射水试验，用以检查喷嘴是否畅通，压力是否正常。（2）制备水泥浆。桩机移位时，即开始按设计确定的配合比拌制水泥浆。首先将水加入桶中，再将水泥和外掺剂倒入，开动搅拌机搅拌1020分钟，而后拧开搅拌桶底部阀门，放入第一道筛网（孔径为0.8mm），过滤后流入浆液池，然后通过泥浆泵抽进第二道过滤网（孔径为0.8mm），第二次过滤后流入浆液桶中，待压浆时备用。（3）钻孔。钻机就位调试完毕即可开钻。钻孔孔径根据喷管直径选择为130150mm。钻进过程使用优质泥浆护壁，避免出现塌孔及埋钻现象，泥浆比重控制在1.21.3，粘度1823s，胶体率90%，含砂率5%，正循环钻进。钻孔的孔深依据不同部位达到设计要求。（4）插管。当采用旋喷注浆管进行钻孔作业时，钻孔和插管二道工序可合而为一。当第一阶段贯入土中时，可借助喷射管本身的喷射或振动贯入。其过程为：启动钻机，同时开启高压泥浆泵低压输送水泥浆液，使钻杆沿导向架振动、射流成孔下沉；直到桩底设计标高，观察工作电流不应大于额定值。（5）高压旋喷注浆：喷射管下入到预定深度后启动高压注浆泵、空气压缩机，根据设定的参数开始摆动提升喷射。注浆范围从孔底开始，一旦达到设计高程立刻停止喷射注浆，拔出注浆管。（6）桩头部分处理。当旋喷管提升接近桩顶时，应从桩顶以下1.0m开始，慢速提升旋喷，旋喷数秒，再向上慢速提升0.5m，直至桩顶停浆面。（7）若遇砾石地层，为保证桩径，可重复喷浆、搅拌：按上述46步骤重复喷浆、搅拌，直至喷浆管提升至停浆面，关闭高压泥浆泵（清水泵、空压机），停止水泥浆（水、风）的输送，将旋喷浆管旋转提升出地面，关闭钻机。（8）清洗。向浆液罐中注入适量清水，开启高压泵，清洗全部管路中残存的水泥浆，直至基本干净。并将粘附在喷浆管头上的土清洗干净。（9）移位。移动桩机进行下一根桩的施工。（10）补浆。喷射注浆作业完成后，由于浆液的析水作用，一般均有不同程度的收缩，使固结体顶部出现凹穴，要及时用水灰比为1.0的水泥浆补灌。3.4推荐使用的主要机具设备主要机具设备见表1。表1 主要机具设备表设备名称型号规格所用机具二重管法高压泥浆泵SNS-H300水流Y-2型液压泵20MPa50MPa钻机工程地质钻振动钻高喷台车空气压缩机0.8MPa，3m3/min泥浆搅拌罐200L/min注浆管高压胶管1922mm工作压力4.施工质量要求及质量控制要点4.1旋喷桩施工质量要求旋喷桩施工质量要求应满足表2要求。表2 旋喷桩施工质量标准表序号项目允许偏差检查数量检查方法及说明1固结体位置（纵横方向）50mm抽检2%，但不少于2根用经纬仪检查（或钢尺丈量）2固结体垂直度1%用经纬仪检查喷浆管3固结体有效直径50mm开挖0.51m深后尺量4桩体无侧限抗压强度不小于设计规定钻芯取样，做无侧限抗压强度试验5复合地基承载力不小于设计规定抽检2，但不少于1处平板荷载试验6渗透系数不小于设计规定按设计要求数量加固体内或围井钻孔注（压）水试验注：钻芯取样做桩体无侧限抗压强度试验、复合地基平板荷载试验和渗透系数试验应在成桩28天后进行，若设计有其他要求，按设计要求的时间进行检查。4.3 质量控制要点（1）正式开工前应认真作好试桩工作，确定合理的施工技术参数和浆液配比。（2）旋喷过程中，冒浆量小于注浆量的20%为正常现象，若超过20%或完全不冒浆时，应查明原因，调整旋喷参数或改变喷嘴直径。（3）钻杆旋转和提升必须连续不中断，拆卸接长钻杆或继续旋喷时要保持钻杆有1020cm的搭接长度，避免出现断桩。（4）在旋喷过程中，如因机械出现故障中断旋喷，应重新钻至桩底设计标高后，重新旋喷。（5）制作浆液时，水灰比要按设计严格控制，不得随意改变。在旋喷过程中，应防止泥浆沉淀，浓度降低。不得使用受潮或过期的水泥。浆液搅拌完毕后送至吸浆桶时，应有筛网进行过滤，过滤筛孔要小于喷嘴直径1/2为宜。（6）在旋喷过程中，若遇到孤石或大漂石，桩可适当移动位置（根据受力情况，必要时可加桩），避免畸形桩或断桩。（7）旋喷过程中，应按表3的要求作好施工记录。表3 旋喷注浆记录表工程名称钻孔机具高压泵型号空压机型号水泵型号注浆管直径喷嘴孔径喷嘴个数设计提升速度设计旋转速度设计注浆量浆液配比水泥标号注浆孔编号旋喷深度（m）实际有效长度（m）旋喷时间（时分）旋转速度（r/s）提升速度（m/s）旋喷压力（MPa）注浆量（m3）冒浆量及残液状态供水压力（MPa）供风压力（MPa）旋喷日期开始结束现场负责人： 记录人：4.4质量通病的处理（1）不冒浆或冒浆量少。通常原因是加固土层粒径过大，孔隙较多，可采取以下措施：1）加大浆液浓度，可以从1.1加大到1.3左右继续喷射。2）灌注粘土浆或加细砂、中砂，待孔隙填满后再继续正常喷射。3）在浆液中掺加骨料。4）加泥球封闭后继续正常喷射。5）灌注水泥砂浆后，再将孔内水泥浆置换成粘土浆，待孔隙填满后继续正常喷射。（2）冒浆量过大。通常是有效喷射范围与喷浆量不适应有关，可采取以下措施：1）提高喷射压力。2）适当缩小喷嘴直径。3）适当加快提升速度。由于冒浆量中含有地层颗粒和浆液的混合体，目前对冒浆中的水泥的分离回收尚无适宜方法，在施工中多采用过滤、沉淀、回收调整浓度后再利用。（3）凹穴处理。1）在喷射灌浆完毕时，即连续或间断地向喷射孔内静压灌注浆液，直至孔内混合液凝固不在下沉。2）在喷射灌浆完成后，向凝固体与其上部结构之间的空隙进行第二次静压灌浆，浆液的配比应为不收缩且具有膨胀性的材料，如采用水泥水铝粉的配比为9.86.90.3的浆液。5.劳动力组织单机作业每班人员组织分工见表4。表4 单机作业每班人员组织分工表序号职务人数职 责1班长1全面掌握施工进度、质量和安全2钻机司机1操作钻机，卸接钻杆，维修保养和排除故障3泵工1操作泥浆泵、清水泵及维修保养4空压机司机1操作空压机及维修保养（单重管法不需要）5电工1负责钻机、电源、电路、工地照明及电气故障排除6钳工1全面维修保养机具设备7普工2倒运水泥，操作泥浆搅拌罐及倒灰和过滤8普工2协助钻机工作（卸接钻杆、冲洗等）9技术人员1掌握施工技术、质量，填写工程日志和记录合 计116.施工安全注意事项（1）高压泥浆泵、空压机、高压清水泵必须指定专人操作，压力表应定期检修检定，以保证正常工作。（2）钻机操作人员应具有熟练操作技能。（3）施工前应检查高压设备和管路系统，其压力和流量（风量）需满足设计要求，应检查管道的耐久性以及管道连接是否可靠，泵体、注浆管及喷嘴内不得有任何杂物，各类密封圈必须良好，无渗漏现象，否则接头断开、软管破裂，将会导致浆液、高压水流飞散、软管甩出等安全事故。安全阀中的安全销要进行试压检验（试压检验到当地压力容器检验所检验），必须确保在达到规定压力时能断销卸压，绝不能轻易安装未经试压检验的自制安全销。（4）喷射浆自喷嘴喷出时，具有很高的能量，因此人体与喷嘴之间的距离不应小于60cm。（5）喷射注浆的浆液目前一般以水泥浆为主，但有时也加入其他化学填加剂，一般说浆液硬化后对人畜均无害，但硬化前的液体进到眼睛里时，必须立即进行充分清洗，并及时到医院治疗。（6）吊、放喷射管路时，严禁管下站人。不得将电缆浸泡在水和泥浆中，防止漏电伤人。7.文明施工措施电线、电缆均需以一定线路架空于地面上。做好防雨、防风、防火工作，且准备若干灭火器在工地备用。现场施工人员必须戴安全帽，严禁穿拖鞋上岗。落实安全生产责任制，设立专职安全员，项目负责人为安全生产第一责任人。机长、班组长、技术人员为安全生产执行人。做到勤检查、督促、遵守起重机、钻机、电焊机等机械安全操作规程。工地设备、材料做好标识，且须摆放整齐。施工铭牌设置好，含各岗位职责、安全条例等。8.施工工期计划本部位旋喷桩孔数约120个，工程量约1440m。考虑工期与场地因素，共部署2台套高压旋喷设备。施工工期预计从2011年3月20日起至2011年4月10日止，共21天。