南水北調(diào)工程潁河倒虹吸圍堰高噴灌漿施工

□顏 猛（河南省水利第一工程局）□蘇紅艷（新鄉(xiāng)市水利局）

1.工程概況

潁河為一常年性河流，自北西向南東流經(jīng)施工區(qū)，河谷呈“U”形，深切達(dá)13 m左右。河床寬度80～110 m，河底高程108.6～111.8 m，兩岸高出河床7～13 m?？菟谒鎸?0～100m，水深3.0～5.0m。洪水期水面寬約200余米，水量受上游白沙水庫(kù)和紙坊水庫(kù)控制。

潁河渠道倒虹吸工程為1級(jí)建筑物，導(dǎo)流建筑物為4級(jí)。施工導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)選用10年一遇洪水。潁河渠道倒虹吸工程采用土石圍堰保護(hù)渠道倒虹吸施工。上下游圍堰均為土石圍堰，堰頂高程為118.84 m，堰頂寬度8 m，迎水面、背水面高程117.36 m以上邊坡坡度均為1∶2，高程117.36m以下邊坡坡度自然邊坡。下游圍堰堰頂高程為117.26m，堰頂寬度8m，迎水面、背水面高程115.78 m以上邊坡坡度均為1∶2，高程115.78 m以下邊坡坡度為自然邊坡。導(dǎo)流明渠導(dǎo)流時(shí)段為枯水期10月至次年5月。由于潁河渠道倒虹吸場(chǎng)區(qū)內(nèi)地層主要有上第三系中新統(tǒng)洛陽組軟巖和第四系松散物構(gòu)成，其中粘土巖具弱透水性，礫巖、砂礫巖、泥灰?guī)r為中等透水性。地下水位高程112.87～113.25 m。河床內(nèi)為卵石層，層厚2.0～7.55 m，滲透系數(shù)0.58 cm/s，其下為隔水層粘土巖。為確保工程順利實(shí)施，上下游圍堰設(shè)計(jì)高噴灌漿防滲。灌漿材料為普通硅酸鹽水泥。計(jì)劃2012年5月上旬圍堰內(nèi)7#-22#管身混凝土和115 m高程以下堤防土石方施工完成后，對(duì)圍堰進(jìn)行拆除。

2.高噴灌漿施工準(zhǔn)備

2.1 臨時(shí)設(shè)施布置

布置原則：根據(jù)高壓旋噴的施工特點(diǎn)，施工現(xiàn)場(chǎng)布置采取分區(qū)布置的方式，以利于施工總體安排管理。供電就近從上、下游側(cè)總平布置的電源點(diǎn)接取，并設(shè)分盤，引到施工用電點(diǎn)。施工供水在原河床布置臨時(shí)取水泵站，泵站采用一臺(tái)13.33cm清水泵取水，經(jīng)沉淀后使用。為保證制漿及清槽換漿用水，各用水點(diǎn)用8 m3移動(dòng)式鋼板水箱作為臨時(shí)蓄水設(shè)施，保證用水的連續(xù)性。制漿系統(tǒng)根據(jù)施工面需要，在上、下游圍堰防滲墻端頭各布置一個(gè)集中制漿站，制漿站內(nèi)布置水泥存放棚、攪拌機(jī)等設(shè)施，具體布置如下圖：

集中制漿站布置示意圖

考慮到防滲墻施工過程中產(chǎn)生廢水、廢漿，在每個(gè)制漿站旁設(shè)10m3沉淀池一個(gè)，沉淀池設(shè)置在圍堰靠基坑一側(cè)（上游圍堰沉淀池設(shè)置在圍堰下游側(cè)，下游圍堰沉淀池設(shè)置在圍堰上游側(cè)），以防廢漿廢水溢流到潁河河道內(nèi)。沿防滲墻施工軸線布設(shè)排漿溝至施工槽段，供漿管路為2″鋼管。

排污及清理：施工班組設(shè)置專職排污人員，將施工面的孔口返漿隨時(shí)清理，可以采取引導(dǎo)、抽排等方式排至施工區(qū)內(nèi)指定位置，進(jìn)行集中清理。所有排水溝槽均開向圍堰靠基坑一側(cè)，使棄水流向基坑內(nèi)，做到不污染潁河河道及水源。

施工照明：在工程施工期間，在上、下游工作面的適當(dāng)端頭位置各布置兩座鋼結(jié)構(gòu)燈塔，各燈塔頂部安裝1套3.5kW的投光鏑燈，進(jìn)行大面照明，同時(shí)為了補(bǔ)充施工面照明的亮度，在工作面布設(shè)1kW的投影燈照明。

2.2 施工道路

根據(jù)本工程施工特性，其施工道路主要施工時(shí)修建的臨時(shí)便道，寬度7.5 m，縱身坡度按5%修建，臨時(shí)便道可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況修建從而保證施工需要。

3.高噴灌漿施工程序和方法

3.1 施工準(zhǔn)備

3.1.1 調(diào)整鉆機(jī)呈水平狀態(tài)，穩(wěn)固后方可開孔，開孔孔位與設(shè)計(jì)偏差≯5cm。

3.1.2 采用跟管鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)高程。終孔后進(jìn)行孔深測(cè)量，然后進(jìn)行工序驗(yàn)收。

3.1.3 造孔過程中，真實(shí)記錄頂部回填粘土層深度、終孔孔深，以及遇卵石等情況。

3.2 施工方法

造孔采用高噴鉆機(jī)XP-20型鉆機(jī)，采用“跟管鉆進(jìn)法”造孔，孔徑、孔深、孔斜以滿足規(guī)范要求為準(zhǔn)。高壓灌漿泵采用SGB6-10型。先施工Ⅰ序孔、后施工Ⅱ序孔，相鄰孔噴射灌漿間隔時(shí)間一般≮24h。鉆噴設(shè)備的配置按照“1∶1”的比例進(jìn)行配置，即一個(gè)機(jī)組的施工設(shè)備由1臺(tái)高噴鉆機(jī)、1臺(tái)空壓機(jī)和1臺(tái)灌漿泵及其他必要的設(shè)備組成。高噴灌漿施工采取3管法自下而上高壓旋噴的噴射方法。

3.3 施工工藝流程

測(cè)量放控制點(diǎn)→確定高噴孔孔位（按Ⅰ序孔和ⅠⅠ序孔）→鉆機(jī)就位、鉆孔→驗(yàn)收（主要是孔深、孔距等）→對(duì)噴管、灌漿泵、空壓機(jī)、高噴機(jī)等設(shè)備進(jìn)行檢查、試噴→將噴管下入孔內(nèi)→起拔護(hù)壁管→開噴→噴灌結(jié)束后及時(shí)對(duì)孔口進(jìn)行回填濃水泥漿液。

3.4 施工參數(shù)

高噴灌漿噴射參數(shù)在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)后確定，參數(shù)見表1。

表1 高噴灌漿噴射參數(shù)表

3.5 高噴灌漿控制要點(diǎn)

3.5.1 鉆孔：重點(diǎn)對(duì)孔位、終孔深度等項(xiàng)目進(jìn)行控制，先導(dǎo)孔要高程準(zhǔn)確，普通灌漿孔孔深不能小于先導(dǎo)孔孔深推測(cè)的孔深。

3.5.2 灌漿：重點(diǎn)對(duì)噴桿下入深度、噴射壓力、漿液密度、提升速度、噴射高程等項(xiàng)目進(jìn)行檢查。其中提升速度是根據(jù)孔口返漿情況來控制。并可能分成兩種情況：一是孔口不返漿，在此情況下采用精漿、減慢提升速度、復(fù)噴搭接、孔口注漿等措施來加強(qiáng)防滲效果；二是孔口返濃漿，此種情況可以加快提升速度，增大噴射壓力來加快施工速度。

3.6 特殊情況處理

3.6.1 噴射中斷。在噴射過程中因故中斷，中斷時(shí)間超過30 min，應(yīng)準(zhǔn)確記錄位置或高程，復(fù)噴時(shí)，將噴管下入中斷處以下50cm復(fù)噴搭接。如噴管下不到位，應(yīng)掃孔直搭接部位以下至少50cm。

3.6.2 如冒漿過大，提高噴射壓力，加快提升速度。

3.6.3 高噴灌漿過程中，如發(fā)生竄漿現(xiàn)象，添堵竄漿孔，等灌漿孔高噴灌漿結(jié)束后，應(yīng)盡快對(duì)竄漿孔進(jìn)行掃孔，進(jìn)行高噴灌漿，或繼續(xù)進(jìn)行鉆進(jìn)。

3.6.4 孔口返稀漿處理。當(dāng)灌漿孔附近有較大滲漏通道，孔內(nèi)水位高于噴射位置即會(huì)出現(xiàn)這一情況，可采用減慢提升速度，反復(fù)上下復(fù)噴搭接，在該孔兩邊增加補(bǔ)強(qiáng)孔等措施來保證防滲效果。

4.結(jié)語

潁河倒虹吸工程是南水北調(diào)工程禹長(zhǎng)段的關(guān)鍵性控制工程，圍堰灌漿工程順利實(shí)施，降低了該段管身的降水費(fèi)用同時(shí)，為潁河倒虹吸7-22節(jié)管身河槽段的土石方開挖工程和混凝土工程的實(shí)施打下了良好基礎(chǔ)。