三管高噴法在鎮(zhèn)子梁水庫防滲墻施工中的應用

常晶明

（山西省水利建筑工程局，山西 太原 030006）

1 工程概況

鎮(zhèn)子梁水庫始建于1958年，位于桑干河一級支流渾河之上應縣鎮(zhèn)子梁村，流域面積1 840 km2，總庫容4 940 m3，主壩高 15 m，長 270 m，壩頂寬 6.0 m，壩頂高程1 022.0 m，設計正常蓄水位1 019.25 m。副壩高3～6 m，長 2 300 m，壩頂寬 4.0 m，壩頂高程 1 022.8 m。副壩壩基置于級配不良砂層上，存在滲漏問題，嚴重制約下游灌區(qū)農業(yè)發(fā)展。2008年開始對水庫副壩進行除險加固。

2 技術選擇

水庫垂直防滲工程有4種形式：多頭等厚掘攪水泥土防滲墻、沖擊鉆孔筑地下連續(xù)混凝土防滲墻、水沖板樁混凝土防滲墻、高壓噴射水泥漿防滲墻。經專家論證，綜合考慮費用、工期等各方面因素，鎮(zhèn)子梁水庫除險加固工程副壩防滲采用高壓噴射水泥漿防滲墻的方法。

高壓噴射注漿是利用鉆機成孔后，把帶有噴嘴的噴射注漿管插入土層預定深度后，以高壓設備使水成為30～40 MPa的高壓射流從噴嘴中噴射出來，沖擊破壞土體，同時噴管以一定速度逐漸向上提升，將水泥漿液與土粒強制攪拌混合，漿液凝固后，在土中形成一個固結體。高噴形式有旋噴、直噴、擺噴三種。擺噴法是在噴管提升過程中，噴嘴以一定的角度轉動，從而形成截面似啞鈴狀的連續(xù)墻體，達到防滲目的。

三管高壓擺噴法是將高壓水管、高壓氣管、高壓水泥漿管三管組合成一體，以15°～18°的角度轉動，混合噴入地下，凝固后形成地下連續(xù)防滲墻體。

副壩除險加固采用壩基垂直防滲墻和壩坡鋪設土工膜結合的方法。副壩垂直防滲墻采用較先進的三管高壓擺噴水泥防滲墻技術，該技術具有機械化程度高，節(jié)省勞動力，施工簡單、易操作，工程量小，進度快，造價低等優(yōu)點。53 d完成高噴水泥防滲墻12 792 m2，封堵了副壩壩基滲漏水，使水庫能夠正常蓄水。

3 副壩壩基三管高壓擺噴防滲墻施工

3.1 高噴試驗

由于每項工程的地質條件不同，要求的施工參數(shù)也不同，因此高壓擺噴防滲墻施工前必須按照設計圖紙和有關要求，結合本工程地質情況進行試驗。

3.1.1 試驗方案

根據(jù)設計圖紙要求，為使防滲板墻的施工技術符合本工程的實際情況，初步擬定兩組主要施工參數(shù)（見表1）。在試驗過程中，如不能滿足需要，可在現(xiàn)場進行適當調整。

結合防滲墻施工，進行生產性試驗，布置6個試驗孔，采用分序施工，即先施工Ⅰ序孔，后施工Ⅱ序孔，布孔如圖1所示。

表1 擬定的兩組試驗參數(shù)

圖1 試驗孔布置

3.1.2 試驗結果

本次試驗于2009年9月30日進行上下游土體開挖檢查，開挖深度1.5 m。從開挖揭露的墻體來看，成墻效果良好，墻體紋絡明顯，墻體最小厚度0.2 m，最大厚度0.45 m。根據(jù)開挖檢查及試驗時擬定的參數(shù)分析得出適合本工程的施工參數(shù)，見表2。

表2 高噴施工參數(shù)

3.2 三管高壓擺噴防滲墻施工

首先進行測量放線定位。用50 m鋼尺在施工中線拉直，按標定的孔距每隔1.2 m釘一根長20 cm、直徑1～2 cm的竹桿作為標記，以便鉆機鉆孔、定位。鉆機就位找到鉆孔中心點后，調平鉆機開始鉆孔。鉆孔經驗收合格后移到下一孔位。高噴臺車就位后對準鉆孔、調平，調直后開始按由試驗確定的施工參數(shù)噴漿，噴漿結束經驗收合格后，沖洗管路，靜壓回灌，臺車移到下一孔位。

3.3 圍井注水試驗

3.3.1 圍井布置

防滲墻形成后，根據(jù)監(jiān)理和業(yè)主抽查指定的位置布設圍井，進行防滲墻透水率檢查。在高噴軸線上的相鄰兩個高噴孔上游0.6 m處布置兩個高噴漿孔，構成一個1.2 m×0.6 m四周封閉的圍井，在圍井中設一個直徑128 mm的注水檢查孔，并放入有孔塑料花管。圍井深度和防滲板墻相同。

3.3.2 圍井注水試驗

圍井注水試驗在圍井高噴結束3 d后進行，試驗前連續(xù)向井內注水4～8 h，使井內天然地層呈飽和狀態(tài)。注水過程中使水位保持在孔口以上，用量筒向孔口管內注水，每隔5～10 min測讀一次流量值，以計算滲透系數(shù)。

通過對23個圍井注水試驗的檢查結果表明：透水率最大值 9.44×10-7cm/s，最小值 3.27×10-7cm/s，平均值 5.77×10-7cm/s，小于設計值 1×10-6cm/s，全部達到設計要求。

4 結語

三管高壓擺噴防滲墻施工法在鎮(zhèn)子梁水庫實施后，很好地解決了水庫副壩壩基滲漏問題，消除了水庫安全隱患，保證了庫區(qū)的蓄水量。除險加固后，鎮(zhèn)子梁水庫的標準正常蓄水灌溉得以保證，相當于新增保澆地面積0.8萬hm2，按每公頃耕地增產2 250 kg糧食，每公斤糧食1.6元計算，每年直接新增經濟效益2 880萬元，為水庫管理單位增加水資源費80萬元。水庫正常蓄水后，隨著上游水面的擴大，濕地面積的增加，庫區(qū)氣候環(huán)境將大大改善。除險加固完成后，鎮(zhèn)子梁水庫將成為朔州市應縣、懷仁兩縣5個鄉(xiāng)鎮(zhèn)農、牧、漁和旅游業(yè)發(fā)展的堅實基礎。