高壓擺噴灌漿技術(shù)在三陵病險水庫土石壩加固工程中的應(yīng)用

代 濤，江山紅

（1.長江科學(xué)院，湖北 武漢 1430015；2.長江規(guī)劃勘測設(shè)計研究院，湖北 武漢 430000）

1 概 況

三陵水庫位于三亞市西部寧遠河下游的崖城鎮(zhèn)三陵嶺附近；水庫攔截寧遠河支流，壩址距三亞市中心60 km，距離崖城鎮(zhèn)15 km；三陵水庫是以灌溉為主，結(jié)合防洪，養(yǎng)殖等綜合利用的小（一）型水利工程，水庫設(shè)計灌溉面積240 hm2。壩址以上集水面積19.5 km，水庫正常蓄水位為84.44 m，相應(yīng)庫容649.0萬m3，校核洪水位88.06 m，總庫容888.0 萬 m3。

由于水庫運行時間長，且年久失修，大壩兩側(cè)壩肩及壩體基底嚴(yán)重漏水。依據(jù)設(shè)計要求，壩體采取高壓擺噴灌漿，形成截水帷幕墻。擺噴噴灌漿孔距采用1.3 m，樁噴射直徑不小于1.5 m，墻頂高程87.81 m，墻底高程以鉆孔時入巖1.5 m為準(zhǔn)。處理范圍內(nèi)地層自上而下為壩體填土、砂卵石層、中風(fēng)化巖層。

2 工藝試驗施工設(shè)備及技術(shù)參數(shù)

高壓擺噴灌漿施工前，先在壩頭設(shè)計軸線附近進行高壓擺噴樁工藝性試驗，數(shù)量為一組2根，深度按進入巖層1.5 m控制，通過試驗確定滿足設(shè)計要求的最終施工參數(shù)，以此作為控制施工的設(shè)計參數(shù)。主要施工機械設(shè)備見表1。

噴管的2個噴嘴夾角180°，25°擺動噴射，其余技術(shù)參數(shù)見表2。

表1 主要施工機械設(shè)備表

表2 高壓擺噴灌漿主要施工技術(shù)參數(shù)表

3 高壓擺噴灌漿布置形式

沿設(shè)計灌漿軸線按設(shè)計要求布孔，樁徑1.5 m，樁孔間距1.3 m，分二序進行施工，施工時采用二噴嘴25°擺動噴射，噴嘴夾角為180°。高壓擺噴灌漿墻頂及入巖深度按設(shè)計要求控制，成孔深度原則上按設(shè)計孔深控制。

1）高壓擺噴灌漿平面布置見圖1。

2）高壓擺噴灌漿剖面大樣見圖2。

圖1 高壓擺噴施工工序平面圖

圖2 高壓擺噴灌漿剖面大樣圖

4 高壓擺噴灌漿施工工藝及流程

1）高壓擺噴灌漿采用三管法噴射工藝，即三管同時噴射高壓水、氣、漿，利用高壓水氣切割攪拌地層，水泥漿充填置換，樁體沿軸線相互搭接形成防滲灌漿體。

2）高壓擺噴灌漿分二序孔鉆灌施工，Ⅰ序孔噴射施工完成48 h后，相鄰的Ⅱ序孔才可以施工。

3）施工工藝流程見圖3。

圖3 施工工藝流程圖

5 高壓擺噴灌漿施工工法

5.1 施工方法

1）采用三重管法高噴灌漿，高噴形式為高壓擺噴，防滲墻體結(jié)構(gòu)形式為折線搭接式板墻結(jié)構(gòu)。

2）施工現(xiàn)場布置→測量放軸線控制點→鉆進→護壁→成孔檢查驗收合格→下入三重管→高噴灌漿→封孔。

5.2 鉆孔

1）采用XY-100型鉆機鉆孔，首先把鉆機對準(zhǔn)孔位，用水平尺掌握機身水平，墊穩(wěn)、墊牢、墊平機架。鉆孔直徑φ110 mm，控制孔位偏差不大于3 cm，孔斜率用測斜儀測量，不大于0.5%。

2）鉆孔使用合金鉆頭，泥漿護壁，正循環(huán)鉆進，鉆孔深度按設(shè)計孔深確定。由于高噴孔地層主要為填土、砂礫石層，因此泥漿護壁是成孔的關(guān)鍵，本工程泥漿制備采用優(yōu)質(zhì)膨潤土為主，泥漿比重控制在 1.08～1.1 g/cm3，粘度 17～20 s，膠體率大于90%，含砂量不大于8%。

3）對鉆進過程遇到的填土、砂礫石層及強風(fēng)化巖層進行詳細記錄，以確定各個層位的噴漿提升速度。

5.3 下噴射管

將噴射管下放至設(shè)計深度，為防止噴嘴堵塞，下管時，將噴嘴用電工膠布包扎一層進行防護。噴射中，接、卸換管及事故處理后的下管時，要比原停噴高度下落20 cm以上，以使墻體的上下連貫。

5.4 制 漿

1）灌漿材料采用32.5R普通硅酸鹽水泥，其細度要求通過80孔/cm2標(biāo)準(zhǔn)篩的篩余量不大于5%。標(biāo)號不明、性能不穩(wěn)定的水泥不能使用。水泥應(yīng)保持新鮮，受潮結(jié)塊、超過保質(zhì)期等不合格者嚴(yán)禁使用，并應(yīng)分期分批進行質(zhì)量鑒定。

2）灌漿用水采用水庫水，不能含有雜質(zhì)，經(jīng)沉淀后才能使用。

3）拌漿采用WJ100型拌漿機進行，漿液比重控制在1.45～1.55 g/cm3，高壓噴射過程中，每個孔必須檢測漿液比重一次，通過控制漿液比重來控制漿液質(zhì)量。高噴時的冒漿要先經(jīng)過沉淀池，經(jīng)處理后集中排放。

5.5 高壓噴射

1）用HM2-280S-4型高壓水泵噴射高壓水流，BW150型注漿泵進行注漿。當(dāng)噴射管下到設(shè)計深度后，在現(xiàn)場指揮人員的安排下，送入符合要求的水、氣、漿，噴射30 s，待孔口冒出水泥漿液后，按預(yù)定的提升、擺動速度，自下而上邊噴射、邊擺動、邊提升，直到設(shè)計高度，停送氣、漿，提出噴射管。

2）噴射灌漿開始后，必須時刻注意檢查注漿的流量、氣量、壓力以及擺動、提升速度等參數(shù)是否符合設(shè)計要求，并且隨時做好記錄，噴射參數(shù)見高壓擺噴灌漿主要施工技術(shù)參數(shù)表，最終以設(shè)計要求施工參數(shù)為準(zhǔn)。

5.6 清洗

當(dāng)噴射到設(shè)計高度后，噴射完畢，應(yīng)及時將各管路沖洗干凈，不得留有殘渣，以防堵塞，尤其是漿液系統(tǒng)更為重要。通常是把漿液換成水進行連續(xù)沖洗，直至管路中出現(xiàn)清水為止。

5.7 廢漿處理

擺噴過程中，會產(chǎn)生較多的廢水泥漿，將廢漿集中匯入沉淀池，采用立式泥漿泵，接膠皮軟管引至壩后坡水坑，然后經(jīng)處理到指定位置排放。嚴(yán)禁廢水廢漿流入水庫。

6 高壓擺噴灌漿施工技術(shù)保證措施

6.1 成孔

按設(shè)計要求鉆深終孔，孔位偏差不大于2～3 cm，為保證成孔的垂直度，經(jīng)常檢查鉆機的水平垂直度，控制好鉆機的轉(zhuǎn)速壓力與地層的關(guān)系，若發(fā)現(xiàn)孔斜超標(biāo)，則需重新鉆孔，保證泥漿護壁的濃度，做好廢渣的清理工作，認真做好鉆機的現(xiàn)場記錄。

6.2 噴灌

1）噴灌前下管深度達不到設(shè)計鉆孔深度時，重新掃孔處理。

2）噴灌過程中水壓、氣壓、水泥漿、提升速度各技術(shù)參數(shù)由專人觀察記錄，要求每30 min記錄一次，發(fā)現(xiàn)問題及時更正，當(dāng)水、氣、漿有一管路出現(xiàn)故障時，即時停止噴灌，提升噴管，待排除障礙后再將噴管下放至已噴墻體內(nèi)0.5 m，各機械正常運轉(zhuǎn)，技術(shù)參數(shù)滿足設(shè)計要求時，再噴灌提升，否則重新掃孔。

3）在高噴提升作業(yè)前，水、氣、漿各參數(shù)必須正常3 min后才能進行。若發(fā)現(xiàn)孔口無回漿，則需立即停止提升，繼續(xù)灌漿直至孔口有回漿，方可繼續(xù)提升噴灌。

4）在噴灌過程中，建立完善的三檢制度，加強施工監(jiān)督。

5）噴射完成后，一定要及時做好樁孔內(nèi)水泥漿的回灌工作。

6.3 砂礫石層分布層位的高壓擺噴灌漿施工

此段灌漿下部范圍內(nèi)存在砂礫石層，該段樁孔噴灌時，一定要將提升速度控制在12 cm/min內(nèi)，有必要時進行復(fù)噴，其它填土層和風(fēng)化巖層提升速度控制在15～18 cm/min內(nèi)，以確保擺噴樁體直徑達到1.5 m，保證高壓擺噴灌漿質(zhì)量。

7 結(jié)語

1）根據(jù)單元工程質(zhì)量評定標(biāo)準(zhǔn)，對高壓擺噴施工工序進行了評定，單元工程全部合格。

2）通過鉆孔取芯、室內(nèi)試驗、注水試驗等試驗，防滲墻芯樣完整，墻體連續(xù)性好，芯樣無側(cè)限抗壓強度和防滲系數(shù)符合設(shè)計要求。

3）擺噴防滲墻的成功施工表明：高壓擺噴技術(shù)在墻體較深、地層復(fù)雜的部位應(yīng)用中，施工速度快，施工工藝、方法成熟，各項指標(biāo)均能滿足設(shè)計要求。