高壓擺噴連續(xù)墻技術(shù)在防洪閘工程中的應用

喬 剛

(遼寧省水利水電勘測設計研究院，沈陽 110002)

1 工程概況

某閘工程位于丹東市W溝口橋下游，工程等別為Ⅰ等，主要建筑物級別為1級，設計防洪標準為100 a一遇。本工程以防洪為主要任務，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，設計擋水深度為5.55 m，最大設計過閘流量為187.0 m3/s。

該防洪閘設計為5孔閘，每孔凈高5.0 m，凈寬8.0 m，閘門以上設置板梁式鋼筋混凝土胸墻。防洪閘閘室段總寬度為52.40 m，順水流方向長15.0 m，閘墩高7.2 m，閘底板厚1.2 m。經(jīng)地質(zhì)勘查，防洪閘建基面為粉砂層，層厚5.0 m左右，其下還有層厚4.5 m左右的粉細砂層，以下為圓礫層和強風化變粒巖層，其中粉砂、粉細砂層基礎(chǔ)條件比較差，承載力低，且輕度液化。

結(jié)合防洪閘對基底的防滲要求，為節(jié)省投資，擬將防滲處理與地基處理一并考慮，經(jīng)多方案比較，最終設計方案采用高壓擺噴板連續(xù)墻對防洪閘進行防滲處理，同時又可起到圍封的作用進而對基礎(chǔ)進行加固。

2 高壓擺噴連續(xù)墻技術(shù)的特點

高壓擺噴是近些年發(fā)展起來的用于處理防滲和加固地基的新興技術(shù)，該技術(shù)最早由日本發(fā)明，是一種利用高壓水力噴射切割原理，將土、化學制劑或水泥漿液攪拌在一起以加固地基的方法[1]。

經(jīng)多年實踐，高壓擺噴在細顆粒和粗顆粒地層(如粉土層、粉砂層、細沙層、中砂層、粗砂層、砂礫層、礫石層)中施工的地下防滲墻都取得了良好的效果，但在卵石層、漂石層中效果不甚理想。高壓擺噴樁連續(xù)墻的優(yōu)點是防滲效果顯著、地層適應面廣、施工方法簡便、施工速度快、技術(shù)可靠、工藝成熟、質(zhì)量可控、造價相對較低，是堤壩防滲及地基處理的有效工程措施。

3 設計參數(shù)

本工程設計中，沿防洪閘底板以及上、下游翼墻底板邊緣均布置一道高壓擺噴連續(xù)墻，以處理防滲和加固地基。

擺噴連續(xù)墻設計平均厚度為0.2 m，深度在9 m左右，設計抗壓強度≥5 MPa，滲透系數(shù)≤5×10－6cm/s，鉆孔布置位單排，間距采用1.2 m，先導孔與后續(xù)孔交叉布置。

灌漿材料為水泥漿，其中水泥為普通硅酸鹽水泥，等級42.5 MPa，水泥漿比重達到1.4以上。其余有關(guān)參數(shù)亦按照《水電水利工程高壓噴射灌漿技術(shù)規(guī)范》DL/T5200—2004的要求執(zhí)行。

4 施工原理和參數(shù)

本工程采用雙重管高壓旋擺結(jié)合形式，該工藝原理是利用工程鉆機造孔(孔徑Φ 110 mm)，將底端帶有氣、漿噴嘴的灌漿管置于預計的地基處理深度，調(diào)試灌漿管的升速、轉(zhuǎn)速及噴嘴出口的壓力、流量等灌漿參數(shù)達到設計要求值，然后自下而上提升灌漿管，進行連續(xù)不斷地噴射灌漿[2]。

在灌漿管提升(擺)過程中，噴嘴噴出的高壓漿、氣射流沖切破壞地層土體，同時灌入漿液在射流作用范圍內(nèi)與擾動的地層土摻攪混合，形成具有一定形狀的凝結(jié)體，單元孔形成的凝結(jié)體相互交接在一起，構(gòu)成連續(xù)的防滲板墻。

主要施工參數(shù)見表1。

表1 主要施工參數(shù)表(兩管法)

5 效果檢測

高壓擺噴灌漿是以處理防滲為主要目的的隱蔽性工程，其施工質(zhì)量的好壞一般不易直接觀察，必須采取必要的方法和手段進行檢查。其中外觀檢測、尺寸檢測以及抗壓強度檢測較為簡單，此處不再贅述。

滲透系數(shù)檢測是擺噴連續(xù)墻較為重要的檢測項目，也相對復雜一些。

本工程墻體連接形式為擺噴折接，滲透系數(shù)檢測宜采用圍井檢查法。

本次采用井內(nèi)開挖注水試驗的方法對圍井進行滲透性檢查。對圍井內(nèi)部進行開挖，并在圍井外圍約4.5 m處布置一個觀測孔。

井內(nèi)采用人工開挖，挖至粉細砂層后便進行試驗。

觀測孔采用百米鉆機進行施工，采用回轉(zhuǎn)鉆進工藝進行，孔徑Φ 127 mm，孔深進入粉細砂層一定深度即可。造孔結(jié)束后，下入觀測花管，管徑為Φ 110 mm。試驗前，對地下水位進行觀測，觀測間隔為5 min，當連續(xù)2次觀測數(shù)據(jù)變動幅度＜10 cm時，即可結(jié)束觀測，用最后一次觀測值作為計算地下水位。

向開挖后的圍井內(nèi)注水，當圍井內(nèi)充滿水，并確定井內(nèi)一個穩(wěn)定水位后開始計時，每一分鐘觀測注入井內(nèi)的水量和觀測孔內(nèi)的水位變化，穩(wěn)定水位觀測2～3 h。

取得數(shù)據(jù)后，計算圍井防滲墻滲透系數(shù)K值。計算公式為:

式中:Q為穩(wěn)定流量，m3/d;T為高噴墻平均厚度，m;k為滲透系數(shù)，m/d;L為圍井周邊高噴墻軸線長度，m;H為圍井內(nèi)試驗水位至井底的深度，m;h0為地下水位至井底的深度，m;根據(jù)注水試驗數(shù)據(jù)，圍井參數(shù)為:Q=0.21 m3/d、H=8.12 m、L=9.0 m、h0=7.50 m、T=0.45 m帶入公式計算圍井滲透系數(shù)k=2.5×10－6cm/s，滿足設計和《水電水利工程高壓噴射灌漿技術(shù)規(guī)范》DLT5200—2004中的相關(guān)要求。

6 需要注意的問題

1)選取合適的設計參數(shù)和施工參數(shù)，是保證擺噴連續(xù)墻效果的重要因素，在選取參數(shù)時應結(jié)合地質(zhì)情況、現(xiàn)場實驗結(jié)果及以往工程經(jīng)驗，參照規(guī)范要求慎重選擇。

2)注意做好擺噴連續(xù)墻與建筑物的連接設計，分縫位置應隨縫布置，減免不均勻沉降可能對擺噴連續(xù)墻的破壞。

3)結(jié)合沉降量計算，懸掛連續(xù)墻與建筑物底部留有適當距離，避免因建筑物沉降而壓碎墻體，并采用柔性防水填料填縫堵漏，避免滲漏。

4)條件允許的情況下擺噴連續(xù)墻最好采用擺噴對接的方式，易于處理頂部連接部位，如采用擺噴折接，連續(xù)墻頂部，即與建筑物接觸部位可適當切割成較規(guī)則的形狀，易于與上部建筑物連接。

7 結(jié)論

丹東市某閘工程主體工程已完工1 a，經(jīng)過這1 a的實際運行情況來看，擺噴連續(xù)墻取得了較好的防滲效果，在水閘上、下游產(chǎn)生較大水頭差的情況下，水閘、翼墻、消力池等周邊均未見任何滲漏跡象，防洪閘主體未產(chǎn)生不均勻沉降，整體沉降量也很小，應該說取得了很好的效果。

[1]王喜波.高壓擺噴截滲墻在基礎(chǔ)防滲上的應用[J].東北水利水電，2004(03):33.

[2]朱海利.高壓擺噴灌漿防滲墻在永涸水庫加固工程中的質(zhì)量控制[J].江淮水利科技，2010(06):38－39.