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【摘 要】 高压喷射灌浆施工技术广泛应用在水工建筑物的地基加固及地基防渗工程中。在砂卵石地层（含漂石）采取高压喷射灌浆进行地基加固、防渗处理，常用的回转钻钻孔易塌孔、难以成孔，影响了高压喷射灌浆防渗墙质量及施工进度。经多年总结研发形成砂卵石地层跟管钻进PVC管护壁成孔技术，有效地解决砂卵石地层（含漂石）中钻孔易塌孔、难以成孔等问题。
【关键词】 砂卵石地层；施工；跟管钻进PVC管护壁成孔新技术
一、技术特点
1、高喷造孔时利用跟管钻进保护已钻成孔道，有效地解决砂卵石地层（含漂石）中钻孔易塌孔、难以成孔等问题。
2、当造孔钻至有效设计深度拔出钻杆后，利用开孔PVC管进行护壁，有效地解决了拔出套管直至喷射灌浆完成孔壁的坍塌问题。
3、喷射灌浆时，开孔的PVC管在高压水的作用下可被击穿破碎（压力20～40MPa时），不影响高喷灌浆成墙质量。
二、适用范围
1、该技术，适用于水工建筑物地基为砂卵石地层（含漂石）的加固及防渗工程中。
2、该技术，适用于三重管法的各种结构形式的高喷灌浆水泥防渗墙。
三、工艺原理
该技术，在钻孔时利用跟进的套管进行护壁，避免钻孔时孔壁坍塌；在拔出套管至喷射灌浆完成时间段内，利用特制PVC管放入已完成钻孔中进行护壁，避免了孔壁坍塌。
四、施工工艺流程及操作要点
1、工艺流程
工艺流程示意图如下：
2、操作要点
2.1施工准备
根据现场情况，建好现场施工用的临时设施、施工设备和材料，如供水、供电线路、钻机、钻杆、套管及PVC管等检查及准备。
2.2测量定孔位
定孔位，用竹签或钢筋固定，标孔号、序号，妥善保护，对全部钻孔统一编号。轴线上的每一拐点设一固定标志桩。
2.3钻机就位
钻机安放须平稳牢固，钻孔前用垂球校对孔位，用水平尺检查机身水平，并调整好桅杆高低，使机架钻杆垂直，以控制孔斜率（可用测斜仪）。
2.4砂、卵石地层跟管钻进PVC管护壁成孔
1.利用风动冲击偏心跟管钻具配套管靴及套管进行钻孔施工。钻进时偏心钻头在套管靴下部，钻头在风动作用下正循环作业钻出比套管外径大的钻孔，钻具同时锤击套管靴，使套管与钻孔同步跟进，保护已钻成型孔。
2.开钻前，将连接好的潜孔及钻头放人带有套管靴的套管内，让偏心钻头伸出套管靴，轻压正转张开偏心钻头。
3.钻进时，轻压慢钻，随时观察钻机的工作情况，详尽记录钻孔时间、孔序、孔深、地层变化等情况，及时发现问题并纠正，钻至设计有效深度。
4.工作气压控制在0.45～0.7MPa，根据钻孔深浅，需满足潜孔冲击器的正常工作，压力不易过大；根据地层性质及设备功能参数等控制转速，一般选为20～40r/min范围内。
5.观察套管跟进及孔内排粉、排渣情况，每钻进0.5～1m，稍提起钻具，强力吹孔排渣一次。加接钻杆的同时需加接套管。
6.钻具使用维护方法：在正常情况下，每使用25～55h，应拆开清洗维护一次。
7.为保证钻头齿刃能与岩石紧密接触，克服冲击器的反弹力，为有效地传递来自冲击器的冲击力，一般在1.5～4KN。施加在潜孔锤上的轴压根据地层不同加以选择：较坚硬岩层为3～4kN，较软地层为1.5～3kN。
8.钻进结束或需要更换中心钻具时，先清除孔底残渣。钻头轻压孔底，钻头反转收拢。中心钻具缓慢向上提动，如上升较顺利，则说明钻头已顺利收拢。否则再次清孔，钻头收拢后缓慢上提。
2.5放入开孔PVC管进行护壁
1.钻至设计有效深度后，拔出钻杆。
2.开孔PVC管孔径大于喷射管外径20mm，施工前应进行击穿试验。
3.使用钢锯把每节开孔PVC排水管的一侧端头锯出不小于45度角的尖头，PVC管孔口相连时，将锯有尖头的一端插入另一根未锯尖头的一端，使PVC排水管相连准确、牢固；然后使用胶带缠绕裹紧连接处（普通透明胶带即可）。
4.把提前制备好的开孔PVC管连续放入钻孔内进行护壁。当钻孔深度比较深（超过6m时），制备好的开孔PVC管不易整根放入钻孔内，操作人员需在孔口位置边下放PVC管边进行连接，开孔PVC管相接要仔细、牢固、严密。
2.6拔套管
1.采用拔管器拔管（拔管顺利时也可使用钻机配合拔管），套管拔出后，清洗堆放整齐，可重复使用。
2.拔管时，尽量减少振动，一次起拔一根，起拔要小心匀速。
3.套管起拔完成后，孔口使用废弃水泥袋进行堵塞、覆盖，并作好标记，以防止成孔内进入异物。
3高喷灌浆操作要点
3.1下喷射管
钻孔经验收合格后，即可进行高喷台车就位，喷射管對准孔口中心，连接好风、水、浆、电等设施，并接通管线，检查各类泵和输出送管路上有压力表是否完好。
3.2制浆要求
1.高喷灌浆浆液使用水泥浆。宜采用普通硅酸盐水泥，严禁使用过期的和受潮结块水泥，水泥强度及质量需满足设计及GB175规范要求。
2.当需要提高墙体的抗渗性能时，可在水泥浆液中掺入2～4%水泥重量的水玻璃。砂卵石地层地下水流动性一般都比较大，可在水泥浆液中加入2～4%水泥重量水玻璃速凝剂。
3.3喷射灌浆
1.喷浆作业前，应进行地面试喷，并调好摆喷角度，下管过程中可用薄胶带包裹喷嘴以防堵塞。
2.地面试喷压力达到规定值时，检查高压射流压力、喷嘴形状和直径、高压管路和高压泵系统工作是否正常。检查供气、水和供浆系统及管路是否畅通。 3.4灌浆摆动提升
1.喷射管下到设计有效深度，调整好喷射方向，开始喷射，先送浆、后送水，再送风，先进行静喷，待浆液返出孔口、情况正常后方可按规定速度提升高喷灌浆。
3.5回浆利用
如对回浆进行利用，回浆浓度应控制在1.2～1.3g/cm3，孔口回浆可二次输送到搅拌机中并添加適量的水泥干料，经搅拌后制成能满足要求的高喷灌浆浆液，利用回浆时进浆浓度应大于1.7g/cm3。
3.6静压回灌
待高喷灌浆结束后，利用孔口回浆或水泥浆液及时连续回灌，直至孔内浆液不再下降为止。
五、质量控制
1、工程质量控制
2.1钻孔孔位与设计孔位偏差不得大于50mm，孔序孔号准确无误，由检查人员核实。
2.2钻孔前用垂球校对孔位，用水平尺或水准仪检查机身水平，立轴垂直，控制孔斜率。钻机安放必须要平稳牢固。
2.3钻杆和钻具的垂直度偏差不应超过0.5%，施工时应进行孔斜测量，孔深小于30m，钻孔偏斜率不应超过1%。
2.4钻孔的有效深度应超过设计墙底深度的0.3m，PVC管孔径应大于喷射管外径20mm以上。
2.5选用的特制PVC管，壁厚不大于2.2mm，质地较脆，喷射作业时易破碎。喷射灌浆施工前须做高压水喷射流击穿破碎试验。
2.6 PVC管连接须准确、牢固。
六、效益分析
1、经济效益、社会效益分析
在宣城市黄村泄洪闸、双桥闸工程及溪口枢纽除险加固工程施工中，采用了砂、卵石地层跟管钻进PVC管护壁成孔技术，使成孔率达100%，大大提高了高喷灌浆施工工效，缩短了高喷灌浆施工工期，有效降低了施工成本，三个工程施工单位共计节约成本约122.262万元。采用该技术产生了十分显著的经济效益。提高工作效率，缩短了施工工期，确保国家大型水利工程能尽早发挥灌溉、发电、城镇供水、防洪保安及生态供水等社会效益。产生了十分显著的社会效益。
七、应用实例
该技术成功应用于安徽省宣城市双桥闸工程、宣城市黄村泄洪闸除险加固工程、安徽省青弋江灌区溪口枢纽除险加固工程中。经检测，各项指标均符合设计要求，工程完工后均经受了高水位的考验，未发现加固前曾存在的渗漏现象。
八、结束语
该技术可操作性强，易于实施，可以广泛适用于水利工程及其它建筑物基础地质为砂卵石地层（含漂石）的基础加固及防渗工程中。该技术，属于技术先进、效益显著、且经济适用，符合节能环保的施工工法，具有较好的推广应用前景。
【关键词】 砂卵石地层；施工；跟管钻进PVC管护壁成孔新技术
一、技术特点
1、高喷造孔时利用跟管钻进保护已钻成孔道，有效地解决砂卵石地层（含漂石）中钻孔易塌孔、难以成孔等问题。
2、当造孔钻至有效设计深度拔出钻杆后，利用开孔PVC管进行护壁，有效地解决了拔出套管直至喷射灌浆完成孔壁的坍塌问题。
3、喷射灌浆时，开孔的PVC管在高压水的作用下可被击穿破碎（压力20～40MPa时），不影响高喷灌浆成墙质量。
二、适用范围
1、该技术，适用于水工建筑物地基为砂卵石地层（含漂石）的加固及防渗工程中。
2、该技术，适用于三重管法的各种结构形式的高喷灌浆水泥防渗墙。
三、工艺原理
该技术，在钻孔时利用跟进的套管进行护壁，避免钻孔时孔壁坍塌；在拔出套管至喷射灌浆完成时间段内，利用特制PVC管放入已完成钻孔中进行护壁，避免了孔壁坍塌。
四、施工工艺流程及操作要点
1、工艺流程
工艺流程示意图如下：
2、操作要点
2.1施工准备
根据现场情况，建好现场施工用的临时设施、施工设备和材料，如供水、供电线路、钻机、钻杆、套管及PVC管等检查及准备。
2.2测量定孔位
定孔位，用竹签或钢筋固定，标孔号、序号，妥善保护，对全部钻孔统一编号。轴线上的每一拐点设一固定标志桩。
2.3钻机就位
钻机安放须平稳牢固，钻孔前用垂球校对孔位，用水平尺检查机身水平，并调整好桅杆高低，使机架钻杆垂直，以控制孔斜率（可用测斜仪）。
2.4砂、卵石地层跟管钻进PVC管护壁成孔
1.利用风动冲击偏心跟管钻具配套管靴及套管进行钻孔施工。钻进时偏心钻头在套管靴下部，钻头在风动作用下正循环作业钻出比套管外径大的钻孔，钻具同时锤击套管靴，使套管与钻孔同步跟进，保护已钻成型孔。
2.开钻前，将连接好的潜孔及钻头放人带有套管靴的套管内，让偏心钻头伸出套管靴，轻压正转张开偏心钻头。
3.钻进时，轻压慢钻，随时观察钻机的工作情况，详尽记录钻孔时间、孔序、孔深、地层变化等情况，及时发现问题并纠正，钻至设计有效深度。
4.工作气压控制在0.45～0.7MPa，根据钻孔深浅，需满足潜孔冲击器的正常工作，压力不易过大；根据地层性质及设备功能参数等控制转速，一般选为20～40r/min范围内。
5.观察套管跟进及孔内排粉、排渣情况，每钻进0.5～1m，稍提起钻具，强力吹孔排渣一次。加接钻杆的同时需加接套管。
6.钻具使用维护方法：在正常情况下，每使用25～55h，应拆开清洗维护一次。
7.为保证钻头齿刃能与岩石紧密接触，克服冲击器的反弹力，为有效地传递来自冲击器的冲击力，一般在1.5～4KN。施加在潜孔锤上的轴压根据地层不同加以选择：较坚硬岩层为3～4kN，较软地层为1.5～3kN。
8.钻进结束或需要更换中心钻具时，先清除孔底残渣。钻头轻压孔底，钻头反转收拢。中心钻具缓慢向上提动，如上升较顺利，则说明钻头已顺利收拢。否则再次清孔，钻头收拢后缓慢上提。
2.5放入开孔PVC管进行护壁
1.钻至设计有效深度后，拔出钻杆。
2.开孔PVC管孔径大于喷射管外径20mm，施工前应进行击穿试验。
3.使用钢锯把每节开孔PVC排水管的一侧端头锯出不小于45度角的尖头，PVC管孔口相连时，将锯有尖头的一端插入另一根未锯尖头的一端，使PVC排水管相连准确、牢固；然后使用胶带缠绕裹紧连接处（普通透明胶带即可）。
4.把提前制备好的开孔PVC管连续放入钻孔内进行护壁。当钻孔深度比较深（超过6m时），制备好的开孔PVC管不易整根放入钻孔内，操作人员需在孔口位置边下放PVC管边进行连接，开孔PVC管相接要仔细、牢固、严密。
2.6拔套管
1.采用拔管器拔管（拔管顺利时也可使用钻机配合拔管），套管拔出后，清洗堆放整齐，可重复使用。
2.拔管时，尽量减少振动，一次起拔一根，起拔要小心匀速。
3.套管起拔完成后，孔口使用废弃水泥袋进行堵塞、覆盖，并作好标记，以防止成孔内进入异物。
3高喷灌浆操作要点
3.1下喷射管
钻孔经验收合格后，即可进行高喷台车就位，喷射管對准孔口中心，连接好风、水、浆、电等设施，并接通管线，检查各类泵和输出送管路上有压力表是否完好。
3.2制浆要求
1.高喷灌浆浆液使用水泥浆。宜采用普通硅酸盐水泥，严禁使用过期的和受潮结块水泥，水泥强度及质量需满足设计及GB175规范要求。
2.当需要提高墙体的抗渗性能时，可在水泥浆液中掺入2～4%水泥重量的水玻璃。砂卵石地层地下水流动性一般都比较大，可在水泥浆液中加入2～4%水泥重量水玻璃速凝剂。
3.3喷射灌浆
1.喷浆作业前，应进行地面试喷，并调好摆喷角度，下管过程中可用薄胶带包裹喷嘴以防堵塞。
2.地面试喷压力达到规定值时，检查高压射流压力、喷嘴形状和直径、高压管路和高压泵系统工作是否正常。检查供气、水和供浆系统及管路是否畅通。 3.4灌浆摆动提升
1.喷射管下到设计有效深度，调整好喷射方向，开始喷射，先送浆、后送水，再送风，先进行静喷，待浆液返出孔口、情况正常后方可按规定速度提升高喷灌浆。
3.5回浆利用
如对回浆进行利用，回浆浓度应控制在1.2～1.3g/cm3，孔口回浆可二次输送到搅拌机中并添加適量的水泥干料，经搅拌后制成能满足要求的高喷灌浆浆液，利用回浆时进浆浓度应大于1.7g/cm3。
3.6静压回灌
待高喷灌浆结束后，利用孔口回浆或水泥浆液及时连续回灌，直至孔内浆液不再下降为止。
五、质量控制
1、工程质量控制
2.1钻孔孔位与设计孔位偏差不得大于50mm，孔序孔号准确无误，由检查人员核实。
2.2钻孔前用垂球校对孔位，用水平尺或水准仪检查机身水平，立轴垂直，控制孔斜率。钻机安放必须要平稳牢固。
2.3钻杆和钻具的垂直度偏差不应超过0.5%，施工时应进行孔斜测量，孔深小于30m，钻孔偏斜率不应超过1%。
2.4钻孔的有效深度应超过设计墙底深度的0.3m，PVC管孔径应大于喷射管外径20mm以上。
2.5选用的特制PVC管，壁厚不大于2.2mm，质地较脆，喷射作业时易破碎。喷射灌浆施工前须做高压水喷射流击穿破碎试验。
2.6 PVC管连接须准确、牢固。
六、效益分析
1、经济效益、社会效益分析
在宣城市黄村泄洪闸、双桥闸工程及溪口枢纽除险加固工程施工中，采用了砂、卵石地层跟管钻进PVC管护壁成孔技术，使成孔率达100%，大大提高了高喷灌浆施工工效，缩短了高喷灌浆施工工期，有效降低了施工成本，三个工程施工单位共计节约成本约122.262万元。采用该技术产生了十分显著的经济效益。提高工作效率，缩短了施工工期，确保国家大型水利工程能尽早发挥灌溉、发电、城镇供水、防洪保安及生态供水等社会效益。产生了十分显著的社会效益。
七、应用实例
该技术成功应用于安徽省宣城市双桥闸工程、宣城市黄村泄洪闸除险加固工程、安徽省青弋江灌区溪口枢纽除险加固工程中。经检测，各项指标均符合设计要求，工程完工后均经受了高水位的考验，未发现加固前曾存在的渗漏现象。
八、结束语
该技术可操作性强，易于实施，可以广泛适用于水利工程及其它建筑物基础地质为砂卵石地层（含漂石）的基础加固及防渗工程中。该技术，属于技术先进、效益显著、且经济适用，符合节能环保的施工工法，具有较好的推广应用前景。