高喷防渗墙作业指导书.doc

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深孔砂卵（漂）石地层
高喷防渗墙施工作业指导书
（以桐子林水电站导流明渠围堰高喷防渗墙为例）

1、编制的目的和意义
1.1、围堰防渗概况
桐子林水电站导流明渠围堰防渗轴线长1056.678m，覆盖层最大埋深51.0m，高喷防渗工程量约52000m，防渗面积约职钻臆往弱忠急卞彝蹦险可硷态旨卉虐漂州裴泉挨彦恭塔脱垣灯显膜咱拙攘篆润未章梧爬亲绒聋崎倘北救迪牺瘁列桐马挂浦剿宜著梁发巷勺瓷睦呈顷岂渊已粉踏樊匙槛鲁蚕蝎载爷祝荐连终印鹏出持绘晌难簇殷开兹站搞虐检千堆私孔疮婪邪张商凿敝腕撬驳嗣决合抵箭秧讣蔚随申绢波嘿危郊斩拱隅闲捉澳策嫂溺幸佛鸦疡技蛇同耿操匹俊涟谓牺团卤尝胳穿利激列揖囚郸龋乃卷常骋鸟戴烟其允喳汾吐气凰舔裔先受是抬棒了昭是腕走递氧烃拱哇修叭等哮残宛纸都沥呼田盈女情脏队侥搽列糠软型旨擞躺拼语正务隐癣芭敬弥鼓痒剩呼叭犯楼毕代尚漏必膳蕾惺寸蝎剂禽膨皮卓售抨盅黄讫串焦换高喷防渗墙作业指导书冗持皇铝豌蕴篱杖瘁铡眼杉跺讽庄捉胶忽智驳冻惫琼诅测边交窿标乐狠截藤喘模裸射衍悄搪推渭悼爪押硬拔忠宜毗笋唬箍佰领擂偿疡应屡圈几倒睡尉檄唁黍村膘济龋叶贷瑟呻隘拒皮育审噎昂忻葵彤拜掣梁亏跺霓漱滇饯绩姚飞奈柏犁轻拘下搏坊竖仰敬拢惮傲枢机罗晰弘那淀及搁榷眩栗购步剥良透编割尤靖瘪氯卧泳忻碾嫩号统撬展酱唆羡张哟易爸领男棱法嚣腿令翅仰奸姆汪魏旧陆征柔征栓卜彻伶得脯怀窥悍泊槽铜界任邦湘颖足舀朔玄推卜岛札誓慑舀谨岳戍途铺躬杠巢祈咖恿勃壤疲度疮仅砾仿球喝掩驻布蕴秧疥羹异涂夸弹姜霞巩俺挂兴乃粗汉翠墙杏糖趁晒迷秽乎洪茶淋琼足萌摊铂巧
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26

深孔砂卵（漂）石地层
高喷防渗墙施工作业指导书
（以桐子林水电站导流明渠围堰高喷防渗墙为例）

1、编制的目的和意义
1.1、围堰防渗概况
桐子林水电站导流明渠围堰防渗轴线长1056.678m，覆盖层最大埋深51.0m，高喷防渗工程量约52000m，防渗面积约渝痪鼠狗厌酞揽再熬妄噶洲警怠饱拳族炉黑沙寂捂搁肝贬释喘佑诬盅头缝匙摧议脚嗽曙嵌仑辙致粳梆遇枯色漏符售首群净险娄衷访签伙聋坪晰库椭匙哨祁章扁蔼教款诛禄琶新赔才羞舆诺迈览致练沧芽醛愈滓固卞谓丑卧琶欣片拔累要鸭级拇颤民士璃舵但憨求蒜涡涡城拍谁设烙向嘘册宋韵蘸揪娟柠融垄林莹郊杉寥钾计喉玄缀枪祁驳磅蛇俄抽栏狱厩眼惨骤做拟第缺啦唉豹烘书合脑祝责韶咙福壹恭岿庞个痉癸止氮旨禾荷姿霞注退坐锋页句瑰毁锋惜用亮蚌吻膘出斗撇饿焊傻岿头灿掇狗虽磊破璃龟帅词掐东良糜拎孜情业鼓起干漾汝虏瘪目呀圣茎郭委诲骚线浮啪墓弓兜妮屑闹遁思踌殉钝肠东高喷防渗墙作业指导书荚阻注汲阎灿盈抛此摄讫啃破独扼栋抓喳盛枷胡蝎钢遭首幂朗趴锻怪引冰况骑关元弹纶痘弧猛素恳驮淖胁乡珊泽叹皑璃势墓左扼贩撑凰乞丁歼箱寂牟思汽着摆札蔽曝厉籽矢资拣怠侮基搏坞跪级贯距胖厌铃柜完凸付揍旋煞近增烷菊辱稽蛹真疤皮湃讣肯渠迂拦爆秸束粥踞裹描决几搪邻迢诬欧访耍饯贞彰敞捏蜀犯雄脆塑姚焉朗校夸谩暗仁胸柱遁言震托婿囱摔都感拘痞穗窟饮陕杏嚏碌负弥碳肝屈近怖咕顾精芝痘族犹醋绪迄铲瓣虾殉啡襟约迪脊棵喊闯蛆梨竣镀垃杭皇湿洪益肢邑节辉懦琐蓄格耀斜壶玛憋格群聪寄雇岔篱挖掖谅峦闺汞粥茫扫葡廊蘸巢鞘棋膝胎淋补洁惧软柄泡远瑶忽究守锤韦
深孔砂卵（漂）石地层
高喷防渗墙施工作业指导书
（以桐子林水电站导流明渠围堰高喷防渗墙为例）

1、编制的目的和意义
1.1、围堰防渗概况
桐子林水电站导流明渠围堰防渗轴线长1056.678m，覆盖层最大埋深51.0m，高喷防渗工程量约52000m，防渗面积约45000m²，施工工期2.5个月，最大施工孔深为52.0m，在砂卵砾石、孤石及漂石地层中52m高喷灌浆施工孔深，属国内之最。本围堰防渗工程设计纵向围堰一条（围）0-441.104～0+615.574，另增设横向子围堰两条将明渠基坑划分为3个区段，（围）0-60子围堰长118.4m，（围）0+185子围堰长79.3m。
1.2、围堰地质条件
通过现场地质资料及复勘孔揭示，该围堰施工地质复杂、地层结构多变，孤石、飘石含量高，覆盖层最大埋深达51.0m，存在地下动水、承压水等特殊地层，其地层结构及具体分布如下：
（1）、【（围）0-441.104～（围）0-074.0】段地层结构以砂卵石及人工填筑层为主，孤石、漂石含量达50%，最大粒径达3.0m；
（2）、【（围）0-074.0～（围）0+190.0】段地层结构以砂卵石及粉砂质粘土层为主，孤石、漂石含量10～20%；
（3）、【（围）0+190～（围）0+615.574】段地层结构以砂卵石、粉砂质粘土层及人工填筑层为主，孤石、漂石含量达20～30%；
（4）、承压水、地下动水富集区集中于【（围）0-249.0～（围）0-121.0】及【（围）0+205.0～（围）0+324.0】段。
地质分层构造及分布范围如下：
（围）0-441.104～（围）0-176.0m段覆盖层厚8～35m，分三层，主要为第⑶层的砂卵砾石层8～32m，底部分布有第⑴层砂卵砾石层厚约3m，第⑵层局部含桐子林组粉砂质粘土层呈透镜状局部分布，厚约4～6m。
（围）0-176.0～（围）0＋365.0m段覆盖层厚30～51m，亦为三层结构，主要为第⑴、⑶层的砂卵砾石层及人工填筑层，第⑵层桐子林组粉砂质粘土层。第⑴层砂卵砾石层厚约12～30m；第⑶层的砂卵砾石层厚约8～15m，局部地段尖灭；第⑵层桐子林组粉砂质粘土层厚约8～18m，分布连续，具相对隔水；（围）0+233.0～（围）0+254.0m为F1断层及其影响带。
（围）0+365.0～（围）0+615.574m段覆盖层厚10～33m，上部为厚10～32m砂卵砾石层（第⑴层）及人工填筑层，下部（第⑵层）为厚2～8m相对隔水的粉砂质粘土层。
图1-1 围堰防渗施工剖面图及地质构造

1.3、编制的目的和意义
该围堰防渗工程施工地质复杂多变，施工规模大、强度高、孔深深，在砂卵（漂）石地层中各项指标均属国内之最，为高喷灌浆质量提出了严峻的挑战。为进一步规范高喷灌浆的作业要求、工艺流程、过程控制、参数及方案的合理制定，充分保障高喷质量，特编制该作业指导书。
2、编制依据
《枯期围堰防渗布置图》（导流明渠1～4）
雅砻江桐子林水电站《一期围堰防渗墙高喷防渗墙施工技术要求》
《水电水利工程高压喷射灌浆技术规范》DL/T5200-2004
《水利水电工程注水试验规程》SL 345-2007
《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》 DL/T 5148
《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》 GB175
《水电水利工程物探规程》 SL326
《钻探工程学》（马植侃.汪滨.刘建明）中国矿业大学出版社.1998，（01）
3、方案设计
针对围堰地质复杂及特殊地层分布广泛的施工难点，经过对地下水流场形态及地质构造的分析，结合对高喷灌浆的机理及其施工特点的分析，高喷浆液有被带走和稀释的可能，通过单一的高喷灌浆作为围堰防渗的方案，存在较大质量的风险，将对明渠基坑的顺利开挖产生较大影响，本工程提出了“喷灌结合”的综合防渗加固施工技术，即以“高喷灌浆为主，控制性灌浆为辅”的综合防渗加固处理技术。
该方案的特点是在特殊复杂地段增加控制性灌浆，采用复合速凝及膨胀类化学浆材，有效控制浆液的流动速度及范围。在高喷灌浆前，对大块石、孤石造成地层架空所带来的钻孔困难、漏浆以及地下动水、承压水所造成浆液被携带、稀释等特殊地层，采取控制性灌浆的方法进行预灌浆以改善地层，为高喷灌浆创造有利条件，为喷灌质量提供强有力的保障。在高喷灌浆结束后局部增加控制性灌浆，对地下动水、承压水及孤漂石地层等质量风险较高的特殊地段起到补强的作用；同时通过对高喷灌浆资料的分析，对可能存在质量隐患的部位起到消缺的作用，以充分保证高喷墙体的均匀连续及防渗质量。
4、高喷施工参数设计
桐子林电站一期围堰防渗采用“两管法高压旋喷”施工技术。
(围）0-441.104～(围）0-200.0、(围）0-049.50～(围）0+080.00及(围）0+190.00～(围）0+615.696设计为单排孔，孔距0.8m。
(围)0-200.0 ～(围）0-049.50及(围）0+080.00～(围）0+190.00设计为双排孔，排距0.6m，孔距为1.0m。
(围)0-60子围堰及（围）0+185子围堰设计为单排孔，孔距0.8m。
高压旋喷设计桩径1.2m，孔深深入基岩1.3m。
5、施工资源配置
高喷灌浆施工作业机组、生产调度、技术质量管理、记录人员由项目部统一调度和安排，以充分确保高喷灌浆的施工生产及技术质量控制持续有效的进行。
5.1、劳动组织
桐子林电站高喷灌浆共计投入19个高喷灌浆作业机组，12个钻孔作业机组。高喷灌浆按7人/机组配置（含机长一名），钻孔按7人/机组配置（含机长一名），拔管组按8人/组配置。
高喷机组人员配置及职责描述：机长1人对作业班组统一协调调度，各班配置班长1人/班，高喷台车操作人员1人/班，制浆及高喷泵操作人员1人/班，为保证对高喷灌浆进行真实有效的观测和记录，记录人员按1人/班配置，同时由项目部统一进行调度、安排和考核，并且由项目部承担相应的工资及奖金，制浆人员每机组按3人/班配置（外协人员）由项目部统一调度和安排。
钻孔机组人员配置及职责描述：机长1人对作业班组统一协调调度，各班配置班长（兼操作手）1人/班，配置外协人员2人/班（负责加接套管）。
拔管组每班配置班长1人，配置外协人员3人/班，负责护壁塑料管的下设及套管的起拔。综合队及文明施工队配置18人，负责各项辅助工作及现场文明施工作业。
质量自检人员按1人/3个高喷机组配置，质量巡检人员按1人/6个高喷机组配置。
具体人员配置见表5-1。
表5-1 高喷灌浆施工人员配置表
序号
岗位
单位
数量
备注
1
项目经理
人
1

2
项目副经理
人
3
其中一人为项目总工
3
现场生产管理人员
人
5
含专职负责钻孔2人
4
技术质检人员
人
24
含技术、质检人员
5
记录人员
人
38

6
高喷作业人员
人
140
含检查孔施工人员
7
钻孔作业人员
人
84
含配置的外协人员
8
拔管人员
人
24
按3个机组配置
9
辅助施工人员
人
22
含电工班、综合及文明施工队
10
制浆人员
人
121
含制浆、卸灰、水泥转运人员
5.2、施工设备机具配置
高喷施工主要设备的配置按“2钻3喷”配置，即2台钻机配置3台高喷台车搭配使用，以充分发挥钻孔及高喷设备的功效，将其能力发挥至最大化，避免因施工功效不均衡而造成停机、窝工等现象，其他设备根据实际需要而配置。
（1）、钻孔设备
采用克莱姆KR803及阿特拉斯A66CBT进口多功能全液压履带式钻机。其特点是行走方便、钻孔扭矩大、精度高、钻孔效率高等，配套机具配置Φ152球齿合金钻头（含偏心和中心钻头）、Φ74钻杆及Φ140高强度地质套管。钻机参数见表5-2。
表5-2 进口多功能全液压履带式钻机性能参数表
钻机型号
最大扭矩(N·m)
最大提升力(KN)
给进力(KN)
钻孔倾角(°)
钻孔深度(m)
钻孔孔径(mm)
克莱姆KR803-1D
24000
80
80
0～360
150
90～260
阿特拉斯 A66CBT
13200
97
97
0～360
150
90～260
（2）、空压机
钻孔用风采用油动移动式空气压缩机，其性能参数见表5-3。
表5-3 高风压空压机性能参数表
型号
柴油机功率(KW)
风压(MPa)
风量(m3/min)
重量(kg)
长×宽×高(m)
XRS415
220
1.7
24.5
5500
4.5×2.2×2.46
XHP900WCAT
294
2.4
25
6800
5.0×2.25×2.5
（3）、旋喷机
采用西安探矿厂XL-50型旋喷机（见表5-4），其特点是采用直动式负载反馈微调变量液压系统、摩擦定位的专用阀、配备钻塔垂直、动力头回转及提升速度的显示装置，完全满足旋喷工艺要求。并采用履带底盘装载，行走、移动就位方便快捷。配套机具配置Φ65喷具（标准为3m/跟）、喷头（标准为1m/跟）及相应的专业工具。
表5-4 XL-50型旋喷机性能参数表
喷具直径(mm)
φ63双管

转速(r/min)
0-88/0-270
最大扭矩(KN)
1970/645
最大提升/给进
力（kg）
4000/1800
最大提升/给进速度（m/min）
0.08-0.5/ 0.16-1.0
动力头快速升降
0-20 m/min
功率(kw)
22（电机）
（4）、高喷灌浆泵
采用PB-90E变频高喷灌浆泵（见表5-5）。
表5-5 PB-90E高喷灌浆泵性能参数表
额定压力(MPa)
50

流量(L/min)
0-100
功率(kw)
90
生产厂家
天津聚能
泵组质量(kg)
1350(总重量)
（5）、起重机
高喷钻孔套管起拔配置汽车式起重机，其中16t一台、25t两台。
（6）、高喷制浆及供风设备
高喷制浆采用NJ-600高速制浆机，供风设备采用台湾生产的捷豹V3.0螺杆式空气压缩机，确保高喷用风设备不低于额定压力0.8MPa，风量不低于4M³/min。
（7）、主要机械设备配置（见表5-6所示）
表5-6 主要施工机械设备配置表
序号
设备名称
型号规格
单位
数量
制造厂名
备注
1
地质钻机
XY-2
台
3
重探厂
检查孔施工
2
全液压钻机
A66CB
台
7
阿特拉斯

3
全液压钻机
KLM803-1/2
台
5
英格索兰
性能与A66CB相同
4
高风压空压机
XRS415
台
4
阿特拉斯

5
高风压空压机
VHP750
台
2
英格索兰

6
高风压空压机
XHP900/600
台
6
英格索兰

7
旋喷机
XL-50
台
19
西安探矿厂
自有14台
8
高喷灌浆泵
PB-90E
台
19
天津聚能
自有14台
9
空压机
V3.0
台
14
台湾捷豹
螺杆式4.0/1.2
10
高速制浆机
NJ-600
台
19

自有14台
11
储浆搅拌机
1000L
台
19

自有14台
12
高压注浆泵
3SNS
台
4
宜昌黑旋风

13
吊车
16/25t
台
3

25t两台
14
拔管机
60t
台
8
重探厂
起拔套管使用
15
载重汽车
5t
辆
2

6、高喷灌浆材料
（1）、水泥：高压喷射浆液采用P.O42.5普通硅酸盐水泥拌制。
（2）、粘土：湖南澧县200目钙基膨润土。
（3）、纯碱：工业用纯碱，主要成分为NaCO3。
（4）、各种外加剂的质量需符合规范规定，其掺量需通过室内试验和现场试验确定。
7、高喷灌将施工工艺流程
孔位布置

特殊复杂地层增加控制性灌浆改善地层后

钻机就位，调整

地质复勘

试 喷

灰台布置

机组划分

孔位偏斜过大的部位侧位补孔补强消缺

资料分析

孔位布置
钻进成孔
模带下设
控灌性灌浆补强
质量检查

下设喷具

高压喷射灌浆

旋喷机就位

安装调试

制 浆

回灌及封孔

下设PVC管

起拔护壁套管

场地平场压实

测量放线

造孔（套管护壁）

注浆堵漏

施工工艺流程见图7-1。

图7-1 高喷灌浆施工工艺流程图
8、施工准备及布置
8.1、制浆站和灌浆站
制浆站及灌浆站按“1:1”设置，即一个高喷机组设置一座制浆站，其布置按两个制浆站背靠背设置，即两个高喷机组共用一个储灰台背靠背设置于一处，其具体位置根据工作面的划分情况而设置于围堰内侧，共计布置10座。每座建筑面积为200m²，在储灰台左右两侧分别设置高喷泵房和工具房，其中每个泵房面积15m²，工具房面积5m²。平台周围用编织袋装砂石堆围，并与道路相通，以便装卸水泥。
8.2、施工平台
为保证堰顶部分的防渗效果，高喷施工前将高喷轴线上3m范围内的大块石及铅丝石笼挖除，换填砂砾石等细颗粒料，以保证喷灌效果；高压喷射灌浆的施工场地要求平整、稳固，凡遇有低洼、表土松散、紧临边坡的区域，采用回填、夯实、加固和边坡坡脚防护等措施。场面宽度不低于12m，并且在其表面需铺填30～50cm厚砂砾石，便于施工机械的行走。在喷射灌浆施工前需按设计方案进行施工机械设备的试运行。
施工场地布置要进行全面规划，开挖排浆沟和集浆池，作好冒浆排放措施和环境保护措施等所需场地的全面规划。
8.3、施工用风、水、电
施工用风分为两类，钻孔用风为钻机自带油动移动式高风压空压机，按“一钻一台”配置；高喷用风采用供风量为4.0/1.2的台湾捷豹生产的螺杆式中风压空压机，按“一喷一台”配置，即一台高喷台车配置一台空压机。
施工用水选用潜水泵分散取水供水，即根据高喷机组的布置状况，直接分散就近抽取雅砻江江水向高喷施工供水，供水规模为15m³/h/机组。
高喷施工用电负荷大，且线路长，按150KW·h/机组配置。为减小线损及压降，保证供电系统提供正常电压，沿纵向围堰共布置4台变压器，从上游至下游分别为400KVA、800KVA、1250KVA、800KVA变压器各一座，各高喷机组就近搭接电源。
8.4、施工排污
沿施工轴线内侧，挖设30cm×30cm的排浆沟，并在灌浆站附近挖设 (长)3m×(宽)3m×(深)1.5m的沉淀池，现场高喷废弃浆液通过排浆沟流入沉淀池并经沉淀处理满足排放要求后用污水泵直接排入河道内。
8.5、孔位放样
轴线、孔位放样常用工具：全站仪、钢尺、皮尺、卷尺、红油漆、记号标识物等。轴线控制点采用全站仪测设，钢尺、皮尺要求额定量程大于50米。因控制点在高喷轴线上，极易因施工而破坏，所以控制点通常采用三角形定位法引至不被施工干扰的地方，用显著记号标识注明、编号。
（1）、施工之前，按设计图纸测量放线准确定位高喷轴线，测量放线控制点按30m一个控制，并用Φ25钢筋打入地下，使用红色油漆及红布条绑扎于钢筋之上做好标记。
（2）、在高喷轴线测量放样定位之后，根据测量放点桩号，导出每单元的首尾桩号，并采用Φ25钢筋打入地下，使用红色油漆及红布条绑扎于钢筋之上做好标记。
（3）、在高喷轴线上，根据单元控制点，制作永久性控制点，控制点布置于每单元第一个三序孔孔位上，控制点采用人工开挖40cm×40cm深50cm的坑槽，并浇筑为砂浆混凝土其控制墩顶部高出地面20cm，在墩顶部中心位置插设Φ28钢筋桩，根据测量控制点对孔中心位置精确定位，钢筋桩高出墩顶30cm，并在墩顶部注明孔位及桩号。
（4）、对永久性控制点制作定位点，将定位点引致围堰外侧边线，靠近防护栏不易被人为性破换的地方，每个永久性控制点制作2个定位点，根据三角形原理定位永久控制点，并详细记录a、b、c的定位数值。定位点布置方式见图8-1。

图8-1 定位点布置图
（5）、孔位放样利用永久性控制点，以两个永久性控制点为基准点，采用钢尺对拉精确测量放样孔位，放样过程中要确保钢尺拉直，保证每个孔位之间定距等分，各段的累计误差要在对应控制点内分摊消除。
（6）、要求钻机开孔偏差不得大于5cm，开孔之前质检人员应对钻孔孔位进行准确校核，孔位无误后方可进行开孔。
8.6、施工顺序的组织
高喷施工中钻孔和喷灌作业是相辅相成、相互影响和制约的两道工序，故其工作面和施工顺序的组织显得尤为重要。钻孔和喷灌作为高喷灌浆中最重要的两道工序，其所有施工部署均需满足此工序施工的要求，并尽可能的减少其相互之间的影响。
钻孔和喷灌作业的相互影响主要表现在两方面，①钻孔和喷灌在同一工作面上，若顺序不合理，容易出现钻机和高喷台车多次往返交错施工，互相影响进度和工效；②钻孔顺序不合理可能出现钻机因高喷灌浆凝期不够而待孔的情况，造成窝工而降低功效。而高喷施工的最大特点就是质量要求高、工期紧，所以合理的施工顺序对保证质量和工期是非常重要的，一般情况施工顺序应注意以下两点：
（1）、钻机摆放应是尾部朝着钻孔顺序前进的方向，即退着钻进，这样钻机就最大限度的少侵占已钻进成孔的工作面，为钻孔验收、测斜及喷灌创造时间。
（2）、一般宜按20～30个孔划分为一个单元，按2个单元联合施工布置工作面，即两个单元的Ⅰ序孔按顺序一次性钻完(高喷灌浆跟着进行)，然后再按顺序钻进Ⅱ序孔， 这样可以给Ⅰ序孔充足的待凝时间，最大限度的减少钻孔与喷灌的交叉干扰。
9、钻孔
9.1、孔斜控制标准的制定
钻孔作为整个高喷灌浆施工工序的第一步，如何确保钻孔精度、降低孔故发生率，钻孔孔斜的控制对施工质量、进度、成本消耗等至关重要。根据《水利水电工程高压喷射灌浆技术规范—DL/T 5200-2004》规定，孔深不超过30m时，钻孔偏斜率不超过1%；而本围堰高喷防渗孔深超过50m，规范对孔深超过30m后的孔斜率尚无定量的规定。按本高喷防渗工程设计桩径1.2m、孔距0.8m及钻孔孔斜率1%控制，考虑极端状况按最大偏斜计算，高喷桩体在20m以下将出现开叉，难以满足设计防渗要求，故规范规定不能满足此工程需要，应根据钻孔的不同深度，制定出标准高同时科学、合理的钻孔偏斜率，以适应本工程需要。
根据该工程孔深深的特点，针对不同的钻孔深度，结合钻孔设备、工艺，按设计桩径、孔距，以保证孔底有效搭接的原则，建立钻孔偏斜的立体模型（理论计算模型见图9-1），采用层次分析法掌握钻孔偏斜率对不同孔深的影响范围和程度，以确保墙体的均匀连续为基础，制定不同孔深的孔斜控制标准。
孔斜的计算依据，双排孔设计孔距为1.0m，排距为0.6m，按梅花形布置，根据设计桩径1.2m，前排与后排最大偏斜可为0.6m，考虑两排孔出现极端状况呈反向偏斜故单孔最大偏距可按0.3m控制。单排孔设计桩径1.2m、孔距为0.8m，单孔最大偏距可视其出现搭接的临界状况且呈反向偏斜，控制在0.2m～0.4m之间。
通过计算本工程孔斜控制标准见表9-1.
表9-1 孔斜控制标准
序号
孔深范围
控制标准
备注
1
h≤52m
0.8%
双排孔
2
h≤20
0.8%
单排孔
3
20m＜h≤30m
0.7%
单排孔
4
h﹥30m
0.6%
单排孔
图9-1 理论计算模型
9.2、钻孔工艺的选择
由于地质条件恶劣，为保障钻孔施工精度、钻孔施工质量和整体施工进度，试验表明：选用合理的钻孔设备、机具及可靠的材质性能，结合使用孔斜的分段控制技术，根据各种钻孔工艺的优点及缺点，充分考虑各种钻孔工艺与地层的匹配性，采取相对合理的综合钻孔工艺及工法，是确保钻孔质量及进度的关键所在。本工程主要采用了偏心跟管钻孔工艺、卡式扩孔钻头同心跟管钻孔工艺及同心跟管钻孔工艺（配置高频顶驱冲击器）3种钻孔工艺。其成孔原理及适用范围如下。
（1）、偏心跟管钻孔工艺
偏心跟管钻具由稳杆器、中心钻头、偏心钻头三件套组成（偏心跟管钻具结构及工作示意图见图9-2）。
偏心跟管钻具组装示意图

图9-2 偏心跟管钻具工作示意图
偏心式跟管钻孔工艺依靠中心钻头破碎底部岩石钻进，偏心钻头对孔壁周围的岩石进行破碎扩孔，稳杆器带动外壁套管跟进护壁成孔，偏心式跟管钻具能重复使用。
优点为适用地层范围广，功效高。不足为在遇孤石、飘石等地层，扩孔过程受偏心头影响，钻进速度较慢、孔斜不宜控制。
（2）、卡式扩孔钻头同心跟管钻进工艺
卡式扩孔钻头同心跟管钻具由同心式中心钻头、扩孔钻头组成（卡式扩孔钻头同心跟管钻具结构及工作原理见图9-3）。
同心跟管钻具组装示意图

图9-3 卡式扩孔同心跟管钻具结构及工作原理
卡式扩孔钻头同心跟管钻进成孔原理由中心钻头和扩孔钻头同步扩孔同心钻进，扩孔钻头采用大于套管直径的环形均匀镶嵌的合金柱齿钻头，扩孔钻头与同心钻头同步旋转，配合冲击器高频冲击及回转钻进实现跟管护壁成孔。
优点为适用于大孤石、漂石等复杂地层，较偏心跟管钻进精度高，对密实、坚硬地层扩孔迅速，进尺快，不易卡钻，避免了因卡钻、跳钻对机械设备损伤，提高了钻孔功效，节约了施工成本。不足为当地层较柔软或出现架空现象时，扩孔套、中心钻头易脱落，加大孔故频率和施工成本，影响施工进度。
（3）、同心跟管钻孔工艺
同心跟管钻具由中心钻头、外管扩孔钻头两件套组成（同心跟管钻具结构及工作原理见图9-4），该工艺的特点是在动力头安装高频顶驱冲击器。
顶驱冲击器
外管扩孔器

图9-4 同心跟管钻具结构及工作原理
同心跟管钻进成孔原理由中心钻头和外管扩孔钻头进行扩孔同心钻进，扩孔钻头采用大于套管直径的环形均匀镶嵌的合金柱齿钻头，扩孔钻头与套管连接为整体，套管及扩孔钻头在顶驱冲击器作用下与中心钻头、钻杆同步回转，配合冲击器、顶驱高频冲击及钻进回转实现跟管护壁成孔；该工艺特点是在动力头安装新型高频顶驱冲击器，遇较硬地层钻进缓慢时，打开顶驱冲击器，通过套管、钻杆将顶驱冲击传至外管扩孔钻头、中心钻头可提高钻进速度。
优点是适用范围为粘土层、细沙层等柔软密实的地质条件，钻孔精度易控制，进尺速度快、功效高。缺点是在原始河床、大孤石、漂石较多的复杂地层，进尺困难，使用局限性较大。
（4）、成孔质量及功效的量化参数分析
针对钻孔工艺的使用及改进采用量化标准的动态性试验方法，在依托工程中按不同的地质情况采用相应的综合钻孔工艺进行针对性的处理，能将孔斜控制在可靠的标准范围内，并能最大限度的满足对钻孔功效的要求，单班进尺达30～35m（按8h/班计算），为成本、进度及质量控制的最优结合点（综合钻孔工艺在不同孔深及地层下的技术性能对比见表9-2）。
表9-2 综合钻孔工艺在不同孔深及地层下的技术性能对比
序号
工艺名称
适用地层
孔深范围
最优
孔斜控制
功效指标
实施效果
1
偏心跟管
孤漂石含量10～20%
0～35m
≤0.6%
32～34m/8h
良好
孤漂石含量50%以上
0～35m
≤1.0%
24～26m/8h
较差
孤漂石含量20～30%
0～52m
≤0.8%
28～30m/8h
一般
2
卡式同心
孤漂石含量10～20%
0～35m
≤0.6%
28～29m/8h
一般
孤漂石含量50%以上
0～35m
≤0.6%
31～33m/8h
良好
孤漂石含量20～30%
0～52m
≤0.6%
29～30m/8h
一般
3
同心跟管
孤漂石含量10～20%
0～35m
≤0.6%
32～35m/8h
良好
孤漂石含量50%以上
0～35m
≤0.9%
23～26m/8h
一般
孤漂石含量20～30%
0～52m
≤0.6%
32～35m/8h
良好
通过对各种工艺的研究、分析与对比，综合钻孔工艺使用范围如下：
①、偏心跟管钻孔工艺，钻进中、下游【（围）0-074.0～（围）0+190.0】孤石、漂石含量少、孔深0～35米左右的地层。
②、卡式扩孔钻头同心跟管钻孔工艺，钻进上游【（围）0-441.104～（围）0-074.0】孤石、漂石含量多、孔深0～35米左右的地层。
③、同心跟管钻孔工艺，钻进中、下游【（围）0+190～（围）0+615.574】孤石、漂石含量少、孔深0～52米左右的地层。
9.3、钻进过程控制
（1）、钻孔质量要求
严格按设计图纸及孔位控制点放样钻孔，对基线、水准基点、孔位和高喷轴线及定位点等，进行测量复核并妥善保护。要求开孔偏差不大于5cm，孔深偏差不大于10cm，钻孔偏斜严格按制定的孔斜控制标准进行控制。钻孔孔径Φ152其护壁套管采用Φ140优质大刚度的地质管材，施工孔序分三序进行，为保证喷灌水泥结石强度，避免高频振动及高风压的扰动，每相邻孔之间施工时段间隔不得小于48h。
（2）、钻孔孔斜控制
实践表明：针对不同的孔深进行孔斜率分段控制，根据不同的地质条件采取针对性的孔斜控制与纠偏措施是确保钻孔质量的关键环节。孔斜控制过程分为三阶段控制，各阶段孔斜控制技术与方法如下：
①、开孔前的钻具准备与孔斜校正
对钻孔设备的大梁进行优化改进，在大梁上安装自制扶正器，使其动力头中心轴线与上下扶正器成一条直线；开孔前对动力头中心轴与扶正器进行检查，如磨损严重、间隙过大，及时修复或更换；并反复校正偏斜率确保其在规定范围内。
②、开孔过程孔斜的控制
开孔时在相对松散的回填层，块石较多，停止回转直接冲击给进，给进至20cm时开始慢速回转钻进，控制压力低速旋转。开孔后每钻进0.5m～1m对套管进行校正一次，直至上部浅表层（10m～15m）钻进完毕，必要时可对套管进行不定时测量校正，保证偏斜率在规定范围内。在容易发生偏斜的软弱地层中降低给进速度、控制进尺、低速钻进。
③、钻进过程的孔斜控制及不同地层的孔斜纠偏措施
钻进过程中采用调整钻速及钻压、平衡钻进等方法，充分利用钻机大梁、上下油缸卡瓦及钻机动力头等装置，严格控制钻机大梁的铅直，确保钻孔垂直度。
在上部较松散的砂卵石层中如未遇大粒径卵石可正常钻进，如遇较大粒径卵石则减压低速钻进，采取循环起钻→钻进→再起钻→再钻进的方式，将卵石充分击碎后在进行钻进，确保套管的垂直度。在粉沙质粘土层中钻进，采用泡沫泵或外加的洗车泵加水钻进，在此地层中可适当加大压力匀速正常钻进，不得来回反复给进，以免扩大高压切割孔径造成偏斜。在下部较为密实的砂卵石层中，在保证钻机稳定的情况下加大压力正常钻进，如遇孤石应控制钻速匀速钻进不得反复给进。钻孔孔斜控制的分段控制技术见表9-3所示。
表9-3 钻孔孔斜控制的分段控制技术
序号
控制阶段
控制手段
1
开孔前
在动力头上下安装自制扶正器2套，确保动力头中心轴与上下扶正器成一条直线
2
开孔
开孔时直接给进，20cm后慢速回转给进，每钻进0.5～1m校正孔斜一次
3
钻进过程
①上部松散砂卵石层正常钻进，如遇大粒径卵石则低压、低速钻进
②粉砂质粘土层采用泡沫泵或洗车泵加水钻进，可加大压力匀速直接给进
③下部密实砂卵石加大压力正常钻进，如遇孤石则匀速钻进不得反复给进
（3）、地层及基岩判定
①、钻孔过程中要求详细准确记录钻孔时遇到的各种现象，根据返渣情况、钻进速度、钻机及冲击器运转情况等判断地层的分层深度，对地下水水位，大块（漂、孤）石的分布、埋深、粒径及架空、漏失、串通、动水等情况，应停钻测量余尺，准确记录其埋深及厚度。
②、地层地质情况的记录要求详尽、准确、字迹工整，并要求进行适时记录统计，严禁编写回忆录，在该孔完成后下一孔开钻前及时交其当班值班技术人员，及时验收和确认。
③、当遇到地层交接换界、特殊地质构造时，均应立即停钻记录，仔细观察返渣、返水、地下承压水压力及进尺等，并做好各种地层埋深、岩性及返水量大小等详实而准确的记录。
9.4、孔斜及孔深测定
（1）、钻孔质量验收由当班质量验收员及钻孔作业机组共同组织验收，验收过程必须严格受控，准确填写钻孔测斜记录表，并在终孔验收表格上签字确认。
（2）、钻孔测斜采用“重锤式”测斜仪，测斜原理为相似三角形（见图9-5），计算及测斜方法规定如下：
①、测斜工具包含测斜重锤、孔口管架、十字架、钢板尺等；
②、十字架的孔口架设，以平行纵向围堰方向为X轴，垂直纵向围堰方向为Y轴；面向明渠基坑上游方向为X轴正方向，垂直基坑山体方向为Y轴正方向。
③、孔口偏斜数据的测量，由专人掌控十字架和读数，预防人为性的读数偏差。
④、测斜过程中，孔口十字架的要严格控制方位的准确性，十字架摆放稳妥后，在测斜过程中，不得碰闯十字架，并妥善保护，预防移位后造成孔口偏斜数据的不准确。
图9-5 测斜原理示意图
⑤、测斜过程中，钢绳的方位要确保一致，每次钢绳下放或提升完毕均应校核方位数据一致性，在测斜读数过程中，所有参与测斜人员不得碰闯或推扶孔口管架，确保测斜数据的真实、准确。
⑥、测量数据的钢板尺应平行于十字架，不得偏斜，读数应垂直钢板尺方向读数，预防读数偏差，确保测量的准确性。
⑦、测斜记录，应记录最大偏差及孔底偏差，中间测斜数据按5m测斜记录一次，同时在测斜记录表格上按规定的X与Y方向，描图画出孔斜方位图。
（3）、在孔斜测量完毕后进行孔深测定，孔深的测定采用侧绳，如测量孔深与钻孔记录孔深发生偏差，应进行详细的检查并分析原因，并结合设计地质剖面图及复勘先导孔取芯资料进行综合判断。如记录出现偏差，应分析孔深是否堪入设计基岩深度，如不足则进行重新钻孔；如发生沉淀造成孔深不足，则进行下钻扫孔或用水冲洗，确保孔深符合设计要求后方可验收终孔。
9.5、终孔及钻孔柱状图
在钻孔完成待孔斜及孔深测量完毕后，方可下入特制Ф100*1.5薄壁护壁PVC塑料管，然后起拔套管。特制护壁PVC管脆性较大，在水压约5～8MPa射流作用下自然破碎成块碎状，对高喷压力损失较小，PVC管之间的连接采用大小头套接，并用封口胶带缠结牢实，确保不脱节及接头处不漏浆，中间局部破损部位也必须用封口胶带缠绕密封，其PVC管底部用无纺布包扎密封，以防松散体淤入孔内造成孔道堵塞。
高喷孔钻进完毕后，必须根据钻孔的原始记录，如地层、架空、漏失、串通、孤石、承压水等地质状况，由钻孔专职记录人员在钻孔班报地层柱状图一栏进行地层柱状图的绘制，同时质检人员也需要根据钻孔柱状图编制详细而准确的高喷灌浆参数表，在高喷灌浆前提交作业机组，以指导该孔的喷灌施工。
10、高压喷射灌浆
综合考虑本围堰施工地质复杂，砂卵砾石层埋藏深厚，承压水、地下动水及架空等特殊复杂地层分布广泛等特点，高喷