某水电站下游左岸塌陷护坡地基加固施工方案(旋喷桩)

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+190~0+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553.90m³，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》（JGJ79－2002）的规定，本工程的施工技术要求作如下规定：

⑴依据类似工程经验，采取的施工参数初步确定为： ① 水泥浆注入压力24～36Mpa； ② 压缩空气压力为0.5～0.8Mpa； ③ 喷射管的提升速度8~10cm/min； ④水泥浆重度1.4～1.5kg/l。

⑵水泥浆水灰比0.8～1：1，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。

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⑶钻杆的斜率不大于1％，桩体间应搭接良好，不留缝隙。

⑷《建筑地基处理技术规范》（JGJ79－2002）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： 准备工作 钻机就位 制 浆 调整钻架角度 一级过滤 钻 孔 二级过滤 插 管 高压泵对浆液加压 试 喷 启动高压清水泵、空压机供水、风 高压喷射注浆作业 泥浆排放处理 喷射结束

拔 管 机具清理 桩机移位 旋喷桩施工工艺流程图

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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5～10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2～5mm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0.8～1.0。

（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。

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（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10～20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φ130～150mm。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1.2～1.3，粘度18～23s，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。

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（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4～6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。

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表1 主要机具设备表

设备名称 高压泥浆泵 钻机 空气压缩机 泥浆搅拌罐 注浆管 高压胶管 型号 规格 所用机具 二重管法 √ √ √ √ √ √ √ SNS-H300水流Y-2型20MPa～50MPa 液压泵 工程地质钻振动钻 0.8MPa，3m3/min 200L/min Φ19～22mm工作压力 高喷台车

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 1 2 3 4 项目 固结体位置（纵横方向） 固结体垂直度 固结体有效直径 允许偏差 50mm 1% ±50mm 检查数量 检查方法及说明 抽检2%，但用经纬仪检查（或钢尺丈不少于2根 量） 用经纬仪检查喷浆管 开挖0.5～1m深后尺量 桩体无侧限抗压强不小于设计钻芯取样，做无侧限抗压度 规定 强度试验 不小于设计抽检2‰，但5 复合地基承载力 平板荷载试验 规定 不少于1处 不小于设计按设计要求加固体内或围井钻孔注6 渗透系数 规定 数量 （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。

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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10～20cm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。

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表3 旋喷注浆记录表

工程名称 高压泵型号 注浆管直径 设计提升速度 浆液配比 实注浆孔 编号 旋际喷 有深效度 长（度 开结m） （始 束 m）

空压 机型号 喷嘴孔径 设计 旋转速度 旋喷时间 （时分） 旋提旋转 升 喷 速速压度 度 力 （（（r/m/MPs） s） a） 钻孔机具 水泵型号 喷嘴个数 设计注浆量 水泥标号 冒注浆浆量量 及（残m3液） 状态 供供水 风 压压力力（（MPMPa） a） 旋喷日期 8

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。

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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9.8∶6.9∶0.3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

序职1 班2 钻3 泵4 空5 电6 钳7 普8 普9 技合 计 人职 责 1 全面掌握施工进度、质量和安全 1 操作钻机，卸接钻杆，维修保养和1 操作泥浆泵、清水泵及维修保养 1 操作空压机及维修保养（单重管法1 负责钻机、电源、电路、工地照明1 全面维修保养机具设备 2 倒运水泥，操作泥浆搅拌罐及倒灰2 协助钻机工作（卸接钻杆、冲洗等） 1 掌握施工技术、质量，填写工程日11 6.施工安全注意事项

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（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

⑴电线、电缆均需以一定线路架空于地面上。

⑵做好防雨、防风、防火工作，且准备若干灭火器在工地备用。 ⑶现场施工人员必须戴安全帽，严禁穿拖鞋上岗。

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⑷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。

⑸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。

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