復(fù)合防滲帷幕方法在開縣水位調(diào)節(jié)壩圍堰防滲工程中的應(yīng)用

劉 勝 肖光軍

（中國水電八局有限公司基礎(chǔ)工程分局 長沙市 410007）

1 工程概況

三峽水庫開縣消落區(qū)生態(tài)環(huán)境綜合治理水位調(diào)節(jié)壩工程位于四川開縣新縣城下游約4.5 km，二期土石圍堰部位覆蓋層最厚處超過40 m，防滲帷幕工程量達(dá)到26 000余m，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于設(shè)計工程量，且河床中由于常年撈砂的結(jié)果，使得覆蓋層中的砂卵石級配相對較差，即大粒徑卵石多，砂及礫石較少，存在一定的架空，采用單一高噴灌漿防滲效果不能滿足閉氣要求，且由于工程投資及工期的原因，不可能采用混凝土防滲墻等相對較復(fù)雜、成本大和占用工期相對較長的手段。

通過綜合考慮以上因素，圍堰防滲采用了以水泥膏漿灌漿為主的單排可控性灌漿防滲進(jìn)行預(yù)處理，并結(jié)合高噴灌漿封閉的防滲方案，以達(dá)到快速防滲閉氣的目的。

該圍堰防滲工程于2007年11月12日開工，于2007年12月31日順利閉氣，工期50天，完成防滲面積26 000 m2余，經(jīng)基坑開挖證明，圍堰滲水量滿足基坑開挖要求，達(dá)到了快速防滲閉氣的目的。

本工程圍堰防滲灌漿施工主要包括水泥膏漿灌漿和高壓旋噴灌漿兩部分，共劃分為15個單元進(jìn)行施工。高壓旋噴灌漿采用兩序施工，局部采用Ⅲ序、Ⅳ序孔加密；膏漿灌漿孔分兩序施工，Ⅰ、Ⅱ序孔采用膏漿灌注，同部位Ⅲ序孔采用高噴灌漿，局部Ⅲ序孔仍采用膏漿灌漿。

2 孔位布置

圍堰防滲軸線位于圍堰軸線內(nèi)側(cè)，距圍堰軸線2.5 m，布置單排灌漿孔。設(shè)計在上、下游圍堰靠近岸坡段的灌漿孔（以最大孔深不大于30 m控制）分兩序采用高壓旋噴灌漿施工；對其余的圍堰灌漿孔（孔深一般大于30 m）分三序施工，Ⅰ、Ⅱ序孔采用膏漿灌注，Ⅲ序孔采用高噴灌漿，兩邊Ⅰ序孔施工完成后，施工中間Ⅱ序孔，最后施工中間Ⅲ序高噴灌漿孔。

施工中根據(jù)工期要求和實(shí)際地層情況，將孔位布置情況做了相應(yīng)的調(diào)整，并優(yōu)化了部分工程量。

3 施工程序及施工方法

施工首先采用以水泥膏漿灌漿為主的可控性灌漿防滲進(jìn)行預(yù)處理，然后通過高壓旋噴灌漿（以下簡稱高噴）進(jìn)行封閉的防滲灌漿施工，具體施工程序?yàn)椋?/p>

（1）同一部位先施工兩邊的Ⅰ序孔，再施工中間的Ⅱ序孔，Ⅱ序孔施工完成后，最后施工中間Ⅲ序高噴灌漿孔。

（2）各序孔均采用沖擊鉆機(jī)跟管鉆進(jìn)成孔。

（3）可控性膏漿灌漿采用“套管法”、自下而上分段、純壓式灌漿工藝。高噴灌漿采用兩管法。

（4）為了獲得圍堰防滲施工所需的工藝參數(shù)，結(jié)合施工進(jìn)行了生產(chǎn)性試驗(yàn)，并根據(jù)試驗(yàn)情況對工藝參數(shù)進(jìn)行調(diào)整和完善，確保施工順利進(jìn)行。

4 灌漿材料及漿液要求

（1）水泥。

灌漿均采用32.5R普通礦渣硅酸鹽水泥拌制，每批水泥按要求進(jìn)行檢測，符合設(shè)計要求方可使用。

（2）水。

漿液拌和用的水質(zhì)按 JGJ 63-89第3.0.4條的規(guī)定執(zhí)行。

（3）膨潤土。

采用膨潤土制成泥漿并摻入水泥漿中使其成為膏狀漿液或穩(wěn)定性漿液，粘粒含量、含砂率等應(yīng)符合各項(xiàng)要求。

（4）外加劑。

各種外加劑如水玻璃等的質(zhì)量須符合DL／T 5l48的有關(guān)規(guī)定，其摻量通過室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場試驗(yàn)確定。

（5）灌漿漿液。

●可控性漿液根據(jù)現(xiàn)場配比試驗(yàn)，從中優(yōu)選符合圍堰灌漿需求的最佳配比，并在施工中根據(jù)地層孔隙大小適時調(diào)整漿液配比。

●高噴漿液一般采用純水泥漿液，吸漿量不大的可控性灌漿可采用穩(wěn)定性漿液，或根據(jù)施工實(shí)際情況和監(jiān)理人指示要求選用其他漿液或摻加摻合料等。

●膏漿漿液流動性、膠凝時間等參數(shù)、各種摻和料和外加劑摻量均通過前期的生產(chǎn)性試驗(yàn)確定。

● 高噴灌漿水灰比為 1∶1～0.6∶1，采用純水泥漿液。

5 鉆孔灌漿施工

5.1 鉆 孔

（1）鉆孔一般采用沖擊回轉(zhuǎn)跟管鉆進(jìn)的方法。施工中按設(shè)計圖紙進(jìn)行鉆孔放樣，孔位偏差≤10 cm，鉆孔偏斜率不應(yīng)大于1%，孔深伸入強(qiáng)（弱）風(fēng)化巖層0.5 m。鉆孔孔徑為130 mm和150 mm兩種。

（2）鉆噴一體化臺車鉆孔時采用膨潤土泥漿護(hù)壁，所使用的固壁泥漿參數(shù)通過試驗(yàn)確定，其配比為水∶膨潤土=6∶1，每600L漿液中加入1kg純堿和1kgCMC摻加劑。

（3）鉆孔時選定一部分Ⅰ序孔作為先導(dǎo)孔，以便準(zhǔn)確劃分地層層位，先導(dǎo)孔間距為20 m左右。

（4）鉆孔的有效深度達(dá)到或超過設(shè)計墻底深度，鉆孔驗(yàn)收合格后，方可進(jìn)行灌漿施工。

5.2 可控性膏漿灌漿

5.2.1 灌漿方法

（1）膏漿灌注按分序加密的原則進(jìn)行。

（2）膏漿灌漿孔灌漿采用“套管法”，即直接利用套管作為注漿管，在注漿管管口安裝蓋頭連接進(jìn)漿管和壓力表，采用自下而上分段、純壓式灌漿工藝，灌漿分段長度為（1.5～3.0）m。

（3）套管法灌漿時，首先對孔底灌注純水泥漿，達(dá)設(shè)計壓力后，邊拔管邊灌漿，直至拔至基巖面后，進(jìn)行接觸段灌漿?？椎锥喂酀{結(jié)束后，在繼續(xù)灌漿的同時緩慢拔套管，當(dāng)拔管長度超過1根套管長度或出現(xiàn)壓力驟然下降或消失時停止拔管，進(jìn)行灌漿。

5.2.2 漿液變換標(biāo)準(zhǔn)

膏漿灌漿漿液變換標(biāo)準(zhǔn)為：

（1）在某級壓力下灌漿耗漿量大于0.5 m3/m，壓力仍沒有變化，可變濃一級漿液。

（2）在某級漿液灌注達(dá)0.5 m3/m且流量大于50 L/min、壓力無明顯變化時，可越級變濃。

（3）在灌漿過程中若壓力在變化，在變化期間不得變換漿液濃度。

（4）根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況（如塊石架空嚴(yán)重、漏量較大的孔段）可以考慮摻加促凝劑或采用速凝膏漿，以加速膏漿的凝固。

5.2.3 灌漿壓力

（1）Ⅰ、Ⅱ序孔灌漿壓力（孔口壓力）為（0.2～0.5）MPa，并根據(jù)灌漿試驗(yàn)情況及吸漿量大小進(jìn)行調(diào)整。

（2）如果灌注時灌漿壓力長時間保持在一定范圍，即使壓力已達(dá)到以上標(biāo)準(zhǔn)，也不提升套管，而是繼續(xù)灌注，直到壓力繼續(xù)持續(xù)上升（上升至壓力差達(dá)到0.2 MPa）為止。

5.2.4 結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)

（1）設(shè)計膏漿灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)為：

●Ⅰ、Ⅱ序孔達(dá)到了規(guī)定的（0.2～0.5）MPa壓力（初始灌漿無壓時）且基本不吸漿（吸漿率小于10 L/min）、或超灌壓力與終灌壓力達(dá)到（0.2～0.5）MPa的壓力差時即可結(jié)束；

●孔口返漿，進(jìn)行封堵加壓灌注一定量后，可結(jié)束本段灌漿；本段灌漿結(jié)束后，即提升套管，直到壓力驟然下降為止。

（2）在實(shí)際施工中根據(jù)鉆孔揭露的地質(zhì)條件來看，深河床段圍堰覆蓋層除河床撈沙層和孔底段卵礫石集中，孔隙較大外，其余層砂卵石級配相對較好；同時結(jié)合耗灰量情況可以發(fā)現(xiàn)，在原有的壓力條件下漿液擴(kuò)散距離有限，因此施工過程中將結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整為：

●一序孔灌漿壓力必須達(dá)到（0.5～0.8）MPa，且每段（段長1.5 m）必須確保灌入1 000 L以上的純水泥漿液。

●二序孔灌漿壓力必須達(dá)到（0.8～1.0）MPa的壓力才能結(jié)束。

●膏漿灌注必須嚴(yán)格按由稀到濃的原則進(jìn)行漿液變換。達(dá)到結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)后必須采用邊灌邊拔的方式進(jìn)行灌注，嚴(yán)禁一次性拔取一根或一根以上套管。

5.2.5 特殊情況處理

（1）施工過程中，遇大塊石和孤石，做好詳細(xì)記錄，灌漿時，兼顧空隙大小，及時調(diào)整漿液配比，灌漿過程中采用間歇灌漿、添加速凝劑等，以控制漿液擴(kuò)散范圍。

（2）為防止套管上拔困難，在灌漿過程中每隔（10～30）min上提一次套管。尤其在間歇灌漿期間必須活動套管，當(dāng)灌漿沒有達(dá)到結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)時，提動幅度宜?。ú怀^10 cm）。在灌漿過程中如果孔口已經(jīng)起壓，則緩慢提升套管，且保證在提升過程中孔口有壓，嚴(yán)禁在無壓的狀況下起拔套管。

（3）在卵石集中層，由于漏漿嚴(yán)重，此時調(diào)整膏漿漿液的流動性能指標(biāo)，采用較濃膏漿進(jìn)行快速封堵，確保架空部位封堵密實(shí)。

（4）灌注膏漿時，灌漿管路的長度一般不得超過40 m，如果因孔位布置，需要超過40 m的，則將泵串聯(lián)灌注。

（5）灌漿過程中，遇細(xì)砂和級配好的地層，吸漿量過小，根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整漿液配比，采用純水泥漿液灌注。

（6）在被動采用了間歇灌漿（如供漿不及時）或套管被堵時，用地質(zhì)鉆機(jī)在套管內(nèi)掃孔至灌段段底以下1.0 m，再適當(dāng)上拔套管后繼續(xù)灌注。

（7）施工過程中由于串孔導(dǎo)致套管不能拔起時，在原孔位旁重新鉆孔進(jìn)行灌漿施工。

5.3 高噴灌漿

5.3.1 高噴灌漿參數(shù)

高噴灌漿采用二管法，施工參數(shù)如附表所示。

附表 高噴灌漿參數(shù)表

5.3.2 灌漿要求

（1）水泥漿液應(yīng)嚴(yán)格過濾，避免堵塞噴嘴。

（2）在高噴作業(yè)過程中，經(jīng)常測試水泥漿液的進(jìn)漿和回漿比重。當(dāng)漿液比重與規(guī)定水灰比的漿液比重誤差超過0.1時，立即停止高噴作業(yè)，重新調(diào)整漿液水灰比。

（3）高噴灌漿過程中，按設(shè)計文件要求或監(jiān)理工程師指示經(jīng)常檢查高壓泥漿泵的壓力、漿液流量、空壓機(jī)風(fēng)壓和風(fēng)量、提升速度是否符合要求。

（4）噴射提升：先啟動泥漿泵供漿，然后開動空壓機(jī)供氣，靜噴約30 s，檢查各參數(shù)均符合設(shè)計要求，測定冒漿比重達(dá)到設(shè)計要求后，按設(shè)計規(guī)定的提升速度和旋轉(zhuǎn)速度，開始邊旋轉(zhuǎn)邊提升，當(dāng)離設(shè)計墻頂高程1.0 m時放慢提升速度，到達(dá)墻頂后靜噴30 s后，高噴灌漿結(jié)束。

（5）孔口回填：噴射灌漿結(jié)束后，利用余漿繼續(xù)回填高噴孔。

（6）機(jī)具清洗：每噴射完一孔后，用清水沖洗機(jī)具及噴管噴頭，以免管路堵塞。

5.3.3 特殊情況處理

（1）噴射中斷。在噴射過程中，因故中斷，中斷時間超過30 min，準(zhǔn)確記錄中斷位置，復(fù)噴時，將噴管下入中斷處以下50 cm復(fù)噴搭接；如噴管下不到位，則掃孔直至搭接部位以下至少50 cm開始復(fù)噴。

（2）若地層中空隙較大，孔口返漿濃度偏低，則減慢提升速度或進(jìn)行靜噴，直至正常為止?？卓跊]有返漿，則采用從孔口注入水泥膏漿等措施，以減少漿液流失。

（3）冒漿過大時，經(jīng)現(xiàn)場監(jiān)理人批準(zhǔn)，采取提高噴射壓力，加快提升速度，同時將冒出地面的漿液對已灌孔進(jìn)行回填利用。

（4）鉆孔遇孤石和塊石地層，詳細(xì)記錄，在高噴灌漿前，采取膏漿預(yù)充填，高噴時降低提升速度和靜噴等措施，同時向孔內(nèi)填入砂、土、水泥膏漿等堵漏材料，以保證灌漿質(zhì)量。

（5）高噴灌漿過程中當(dāng)發(fā)生串漿時，則填堵串漿孔，等灌漿孔高噴灌漿結(jié)束后，盡快對串漿孔進(jìn)行掃孔，進(jìn)行高噴灌漿或繼續(xù)鉆進(jìn)。

6 質(zhì)量檢查

本次圍堰防滲帷幕灌漿工程累計完成膏漿灌漿鉆孔12 817.48 m，膏漿灌漿11 745.38 m，灌注水泥5 136.3 t，膨潤土2 045.6 t；各單元高噴灌漿共計完成鉆孔9 072.20 m，高噴灌漿8 004.20 m，灌入水泥4 932.94 t。為檢查高噴和膏漿施工的質(zhì)量情況，根據(jù)施工具體情況并結(jié)合灌漿成果資料，布置了10個檢查孔，并自下而上分段做了27段注水試驗(yàn)，從注水試驗(yàn)結(jié)果來看，滲透系數(shù)最大為3.34×10-4（約相當(dāng)于10 Lu），說明圍堰防滲達(dá)到了預(yù)期的效果。而從基坑開挖的實(shí)際情況來看，在開挖至最低146 m高程后，在2.6萬m2的防滲范圍內(nèi)，滲漏量不足1 500 m3/h，完全能滿足基坑開挖要求，圍堰防滲達(dá)到了閉氣的目的。

7 結(jié)論及建議

在整個圍堰防滲施工中，通過調(diào)整施工參數(shù)和施工工藝，同時根據(jù)圍堰各段的實(shí)際地質(zhì)條件和滲漏情況，合理的優(yōu)化工程量，在較短的時間內(nèi)完成了圍堰的防滲施工任務(wù)，通過基坑開挖證明達(dá)到了閉氣的目的，施工質(zhì)量完全合格。施工完成后，圍堰外圍洪水位一度達(dá)到160.5 m高程（超過上游圍堰0.5 m，上游圍堰靠臨時填筑的子圍堰擋水）后，除上游圍堰在158 m高程有幾處滲漏點(diǎn)外，基坑滲漏量在外圍水位升高后變化量基本沒有變化，也充分說明圍堰的防滲施工質(zhì)量較好，達(dá)到了防滲目的。同時，我們看到，在砂卵石地層進(jìn)行可控性灌漿，必須根據(jù)實(shí)際地質(zhì)條件，針對卵石的架空程度及覆蓋層的級配組成，通過合理的調(diào)整灌漿壓力，提高結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)，可進(jìn)一步加大漿液的擴(kuò)散距離和增加帷幕體的厚度，確保達(dá)到防滲要求。