高壓噴射灌漿防滲墻技術在沙潁河大堤除險加固工程中的應用

□史振防（河南大河工程建設管理有限公司）

□王存安（濮陽市金堤河張莊提排站）

□祝亞平（河南省水利第二工程局）

一、工程概況

河南省沙潁河近期治理工程范圍自漯河以下至省界，治理長度205km，總投資約11.47億元。其中堤身截滲21.5km、堤基截滲25.5km。經(jīng)分析計算，該工程實施后，沙潁河多年平均減淹面積為96.6km2，多年平均減淹效益為3.12億元。

該堤加固前，局部堤段堤基滲漏嚴重，歷年汛期堤內(nèi)均發(fā)生翻砂涌水等嚴重險情，直接威脅到大堤安全。針對堤基滲漏險情，根據(jù)地形、地質(zhì)條件、水頭等情況；對地質(zhì)條件復雜、壓浸拆遷占地大的堤段，則采用高壓噴射灌漿防滲墻的垂直防滲處理方案。

二、高壓噴射灌漿防滲墻施工工藝

高壓噴射灌漿采用三重管噴射工藝。分兩序施工，兩序噴灌間隔時間為7d,經(jīng)過對部分開挖連接墻段的觀察和分析，當?shù)?序墻體的強度不夠而切割時，由于墻體固有的不均勻和第2序噴射時穿透能力以及灌填飽和程度的限制，將附近第1序墻體沖散而第2序灌填不飽滿等原因形成防滲的弱點，甚至空洞。當?shù)?序墻體有足夠的強度（1序噴灌7d后），在進行2序噴灌連接時，這樣連接防滲效果好。

高壓噴射灌漿的施工機具由高壓發(fā)生裝置、鉆機、特種鉆桿和高壓管路四部分組成。主要包括：鉆機、高壓泵、空氣壓縮機、注漿管、噴嘴、流量計、輸漿機、制漿機。

施工時在本工程設計樁號內(nèi)，先確定施工軸線，將整個堤段分為兩段，同時進行施工，按單排孔布置，并按設計的孔距將孔位先定好，具體施工工藝流程說明如下：一是進行場地平整，挖好排漿溝，做好鉆機定位，要求安放水平，鉆桿保持垂直，且確保鉆孔傾斜率≤0.3%；二是鉆孔定位后，利用特種鉆桿在設計孔位鉆孔，利用原漿固壁至設計高程，設計孔位與實施孔位的偏差應＜5cm；三是下三重管噴射，在地面上先進行水、氣試噴后然后下管至設計深度，并調(diào)整噴射軸線方向呈折線型，并且折線的軸線與高噴灌漿鉆孔的軸線的夾角為15°；四是高壓噴射灌漿前的準備，主要確保水泥漿充分攪拌和控制好漿液比重、水灰比等；五是高壓噴射灌漿：嚴格按施工技術要求來操作，用施工技術參數(shù)來控制灌漿質(zhì)量；六是拔套管，高壓噴射灌漿結(jié)；七是由于水泥漿固結(jié)收縮，出現(xiàn)孔口下沉，對已噴孔進行靜壓灌漿，直到漿面不下沉為止；八是再進行下一孔的施工。

施工前進行室內(nèi)配比和現(xiàn)場試驗，室內(nèi)試驗確定漿液的配比和噴射注漿后固結(jié)體的強度，現(xiàn)場試驗確定施工工藝參數(shù)、注漿固結(jié)體強度和墻體抗?jié)B指標等。施工鉆孔過程中，要注意到各層的地質(zhì)變化情況，及時調(diào)整高噴灌漿施工技術參數(shù)。

三、防滲墻墻體質(zhì)量控制

（一）使用的材料的技術參數(shù)

本工程的高壓噴射注漿的主要材料是水泥，設計要求采用普通硅酸鹽水泥或硅酸鹽水泥，水泥強度等級≥32.5MPa，灌漿所用的水泥應保持新鮮無受潮結(jié)塊，其細度為0.080mm，方孔篩余量≤5%，水泥出庫使用前應對其質(zhì)量作鑒定，合格后方可使用。攪拌水泥漿所用水，應符合《混凝土拌合用水標準》JGJ63-89的規(guī)定。水泥漿由制漿機攪拌而成，水灰比1.0～1.5，攪拌時間≥2min,超過4h的水泥漿作為廢料處理，不得用于高噴灌漿。

（二）施工技術參數(shù)的選擇

高壓噴射灌漿施工參數(shù)的確定是防滲墻成墻質(zhì)量的重要環(huán)節(jié),嚴格按照規(guī)范操作和高噴灌漿施工技術參數(shù)進行施工，是確保施工順利的關鍵，施工主要技術參數(shù)由室內(nèi)配方和現(xiàn)場試驗決定，本工程施工主要技術參數(shù)如下：①高噴灌漿的孔距為2.0m,高噴灌漿的成墻厚度≥10cm；②防滲墻鉆孔為垂直孔，其偏斜應0.3%；③高噴灌漿孔位與設計孔位偏差應＜5cm；④高噴灌漿的形式為擺噴，擺角為15°；⑤提升速度：提升速度的快慢直接影響漿液用量，提升速度過快，則墻后不穩(wěn)定、易產(chǎn)生空洞，且切割半徑不符合要求，會造成防滲墻搭接處產(chǎn)生薄弱環(huán)節(jié)。提升速度太慢，則冒漿量過大，造成水泥浪費，因此需根據(jù)灌漿試驗確定不同土層的提升速度。⑥高噴灌漿的水壓為25～35MPa,流量為80L/min;空氣壓力為 0.5～0.7MPa，風量為 1.1～2.0m3/min;水泥漿壓力為 0.8～10MPa,流量為80L/min。⑦注漿水泥漿比重控制在1.6～1.7g/cm3,回漿比重控制在1.2g/cm3。

（三）施工中異常情況的處理

1.對局部土層有孔隙不冒漿的處理。（a）停止提升，漿液正常送入，擺噴正常進行；（b）若3～5s仍不返漿，關閉氣，高壓水，提升三重管，漿液繼續(xù)送入孔內(nèi)，并往孔內(nèi)灌砂；（c）當灌砂無效時，采取提升2～10cm即停止，在該處噴射2～3s,繼續(xù)提升2～10cm,以此周而復始直至孔口冒漿。

2.堤坡輕微漏漿處理，其原因是存在裂縫或鼠洞等，與灌漿孔直接連通，筑堤時施工接頭處碾壓不實或有裂隙連通、未壓實、有疏散水平土層，在灌漿壓力作用下，漿液集中穿透土體冒漿，在堤內(nèi)側(cè)坡漏漿，可做阻漿蓋解決，也可在漏漿出口處壓砂做反濾層，使其清水滲出，從而封堵漏漿。并采用濃漿灌—?！嗟拈g歇性灌漿處理。或在灌漿液中摻入水玻璃，摻入量為0.5%～3%，加速漿液凝固，從而封堵滲漏通道。

3.凡經(jīng)特殊處理的滲漏段，待孔口返漿后均應將噴射管下至原不返漿的最下位置，再進行正常噴射（復灌），確保防滲墻墻體質(zhì)量。

四、防滲墻質(zhì)量檢驗

本工程的高噴防滲墻設計質(zhì)量要求：[J]＞50([J]為墻體允許滲透坡降)；抗壓強度：R28=5MPa；墻體滲透系數(shù)：K≤10-6cm/s。在施工過程中由江西省南昌市質(zhì)量監(jiān)督站對鉆孔孔距、孔深、制漿稠度、灌漿三壓等施工工藝進行了隨機抽檢，測得指標能滿足設計要求。

為了檢測高噴防滲墻的防滲性能，由撫東大堤項目部會同江西省建洪監(jiān)理公司駐現(xiàn)場總監(jiān)理工程師隨機選定一處布置圍井，圍井注水試驗K=1.2×10-7cm/s,滿足設計K≤10-6cm/s的要求。另其成墻厚度在10cm以上也符合設計要求。

另外鉆孔取芯7孔，送檢試樣14件，抗壓強度R28最大60.80MPa，最小13.1MPa，平均31.5MPa，符合設計要求。其抗壓強度變幅較大，分析原因與土層有關。芯樣的室內(nèi)滲透試驗：齡期14d送檢試樣最大滲透系數(shù)7.52×10-7cm/s，齡期21d送檢試樣最大滲透系數(shù)2.52×10-7cm/s，符合設計K≤10-6cm/s的規(guī)定，并與圍井試驗成果一致。

五、結(jié)束語

高噴灌漿具有施工速度快、固結(jié)體強度大、水泥灌漿不會造成環(huán)境和地下水污染，且耐久性較好，施工噪音較小等優(yōu)點。為確保高噴防滲墻施工質(zhì)量，必須根據(jù)不同土層，合理確定高噴施工參數(shù)，針對性地采用不同的施工工藝,才能保證高噴施工質(zhì)量，使墻體均勻，連續(xù)性好，連接可靠。在這方面還有待于進一步積累經(jīng)驗，總結(jié)提高。缺點是：高壓噴射灌漿防滲墻屬隱蔽工程，目前尚沒有成本經(jīng)濟、全面可靠的質(zhì)量檢測方法，其防滲效果還有待于通過汛情考驗。