高壓擺噴灌漿技術(shù)在水庫防滲加固工程中的應(yīng)用

□ 張 麗（河南水利建筑工程有限公司）

1 工程概況

某水庫控制流域面積8.20 km2，總庫容440萬m3。是一座以防洪、灌溉為主，結(jié)合發(fā)電、養(yǎng)殖、旅游等綜合利用為一體的?。?）型水庫。

該水庫始建于上世紀(jì)五十年代，由于年久失修，加固前幾乎喪失了水庫的基本功能。2011年起國家投資數(shù)百萬對大壩、溢洪道、輸水洞等相關(guān)設(shè)施進(jìn)行了擴(kuò)容加固，目前該水庫已經(jīng)交付使用。文章結(jié)合本次除險(xiǎn)加固中壩體、壩基滲漏處理情況進(jìn)行探討。

大壩樁號(hào)0+058～0+255之間壩基及砂卵石層采用高壓擺噴灌漿處理，灌漿孔設(shè)在大壩軸線處。

2 施工準(zhǔn)備

2.1 技術(shù)準(zhǔn)備

主要技術(shù)人員進(jìn)場前必須掌握工程地質(zhì)鉆探資料及水文資料，認(rèn)真熟悉圖紙。專職測量人員準(zhǔn)確放定高噴軸線，并將各轉(zhuǎn)點(diǎn)及控制點(diǎn)引出作業(yè)面妥善保護(hù)。

2.2 施工設(shè)備

造孔系統(tǒng)、高壓水系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、制漿供漿系統(tǒng)、提升噴射系統(tǒng)和檢測系統(tǒng)。

2.3 材料

高壓噴射漿液采用的32.50級(jí)普通硅酸鹽水泥必須有生產(chǎn)廠家的出廠檢驗(yàn)報(bào)告，并按規(guī)定進(jìn)行復(fù)檢，合格后方可進(jìn)場。進(jìn)場水泥需存放于工地水泥庫內(nèi)，受潮、結(jié)塊水泥不得使用。

3 現(xiàn)場高壓噴射注漿試驗(yàn)

3.1 灌漿試驗(yàn)的目的

根據(jù)現(xiàn)場的地質(zhì)情況、工程的具體要求和施工條件進(jìn)行灌漿試驗(yàn)，通過試驗(yàn)確定有關(guān)技術(shù)參數(shù)，包括孔距、排距、厚度、深度等以及確定灌漿壓力、灌漿設(shè)備容量、灌漿材料、最優(yōu)的漿液配合比等，為下一步編制擺噴灌漿施工組織設(shè)計(jì)提供可靠的依據(jù)。

3.2 高噴灌漿工藝參數(shù)

灌漿試驗(yàn)初期，先按照計(jì)算的壓力和憑經(jīng)驗(yàn)預(yù)估的壓力進(jìn)行灌漿，然后根據(jù)基礎(chǔ)的吸漿情況及對地表觀察，視有無冒漿情況或地表抬動(dòng)，再做試驗(yàn)的壓力調(diào)整。高壓擺噴灌漿常用工藝參數(shù)見表1。

表1 高壓擺噴灌漿常用工藝參數(shù)表

高壓擺噴灌漿過程中應(yīng)用三管法和新三管法中噴嘴個(gè)數(shù)均為2個(gè)，噴嘴直徑均為1.70～1.90mm。壓縮空氣時(shí)兩種方法的噴嘴個(gè)數(shù)均為2個(gè)，噴嘴間隙1.00～1.50mm。水泥漿的密度在三管法中為1.60～1.70 g/cm3出漿口噴嘴個(gè)數(shù)為1～2個(gè)，噴嘴直徑為6～10mm，孔口回漿密度≥1.20 g/cm3；在新三管法中水泥漿的密度為1.40～1.50 g/cm3，出漿口噴嘴個(gè)數(shù)為2個(gè)，噴嘴直徑為2.00～3.20mm，孔口回漿密度≥1.20 g/cm3。在高壓擺噴灌漿的過程中三管法對粉土的提升速度為10～15V(cm/min)，新三管法對粉土的提升速度為15～30V(cm/min)。

3.3 高噴灌漿試驗(yàn)

為了驗(yàn)證參數(shù)的合理性，保證成墻的可靠性，現(xiàn)場先進(jìn)行單孔和圍井噴射試驗(yàn)，在取得優(yōu)化參數(shù)并經(jīng)監(jiān)理工程師批準(zhǔn)后予以調(diào)整。擬采用的試驗(yàn)方案為：試驗(yàn)場地可布置在具有代表性的地層，孔深≥5m；單樁2～3根，分別采用不同的提升速度、壓力、流量等參數(shù)進(jìn)行噴射，圍井采用6個(gè)孔圍成六邊形布置，孔距1.40m，孔深穿過砂卵石層進(jìn)入粘土層2m終孔，然后按要求造孔并實(shí)施高壓擺噴灌漿。

圍井試驗(yàn)高噴凝結(jié)體達(dá)到一定齡期后，對灌漿效果進(jìn)行檢查。通過對高噴固結(jié)體鉆孔取芯、注水試驗(yàn)和圍井開挖檢查成果分析后，確定高噴灌漿參數(shù)。

4 高壓擺噴灌漿

高壓擺噴灌漿的全過程為鉆機(jī)就位、鉆孔、置入注漿管、高壓噴射注漿和拔出注漿管等基本工序。高噴灌漿按Ⅲ序施工，先施工Ⅰ序孔，再施工Ⅱ序孔，最后施工Ⅲ序孔，相鄰兩孔間隔≥3 d。

4.1 灌漿鉆孔施工

鉆機(jī)安放平穩(wěn)后，用測量儀器及時(shí)校正機(jī)臺(tái)水平和鉆機(jī)立軸垂直度，孔位中心允許誤差≤1%孔距。通過回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)、泥漿護(hù)壁成孔。失漿嚴(yán)重時(shí)，注入稠泥漿或粘土進(jìn)行堵漏處理。鉆進(jìn)過程中使用測斜儀對鉆孔進(jìn)行測斜，當(dāng)發(fā)現(xiàn)鉆孔傾斜時(shí)，及時(shí)采取有效措施糾偏（如鉆具上下往復(fù)拉動(dòng)修復(fù)、填孔重鉆、擴(kuò)孔修復(fù)等），以確保成孔傾斜度<0.50%。鉆孔結(jié)束后及時(shí)向孔內(nèi)注入稠泥漿，防止塌孔。

4.2 制漿

高壓擺噴灌漿所使用的水泥為425#普通硅酸鹽水泥。拌制水泥漿時(shí)，使用高速攪拌機(jī)≥30 s，使用普通攪拌機(jī)≥90 s，自制備至用完的時(shí)間≤4 h，否則作為廢漿處理。漿液必須攪拌均勻篩后使用，并定時(shí)檢測漿液密度，漿液溫度應(yīng)保持在5～40℃之間，超過此范圍則為廢漿。

4.3 高噴灌漿施工

高噴機(jī)就位后，先在地面進(jìn)行1min左右試噴，定好噴射方向后再將噴桿緩慢下到孔底進(jìn)行靜噴，靜噴3min待漿液返出孔口、情況穩(wěn)定后，即可按設(shè)計(jì)的提升速度進(jìn)行高噴灌漿。高噴灌漿應(yīng)保持全孔連續(xù)作業(yè)，相鄰孔施工間隔時(shí)間≥72 h。在高壓噴射注漿過程中出現(xiàn)壓力突降或驟增、上升或冒漿等異常時(shí)，應(yīng)查明原因并及時(shí)采取措施；當(dāng)孔內(nèi)出現(xiàn)嚴(yán)重漏漿時(shí)，應(yīng)停止提升，向孔內(nèi)沖填粗砂、土等堵漏材料，并降低水壓力及流量，在噴射水流中摻加速凝劑，加大漿液濃度或進(jìn)行原地灌水泥砂漿、水泥粘土漿，孔口冒漿正常后，方可繼續(xù)提升；當(dāng)孔內(nèi)發(fā)生串漿情況時(shí)，應(yīng)首先填堵被串孔，待灌漿孔高噴灌漿結(jié)束后，立即進(jìn)行被串孔的掃孔、噴射；在噴射過程中出現(xiàn)故障而停噴時(shí)，待故障排除后，噴管下至停噴前的深度≥0.50m，采取重復(fù)搭接以保證上下墻體的連續(xù)性。隨時(shí)監(jiān)測進(jìn)漿比重，回漿比重、流量，水、氣、漿的壓力和流量，擺噴角度，提升速度等施工參數(shù)，由現(xiàn)場值班技術(shù)人員做詳細(xì)記錄。

高噴灌漿結(jié)束后，采用高于底板混凝土一個(gè)標(biāo)號(hào)的水泥砂漿進(jìn)行封孔。施工結(jié)束后要及時(shí)清洗設(shè)備和孔口。

4.4 質(zhì)量檢查

現(xiàn)場質(zhì)量檢查在成墻28 d后進(jìn)行，擬采用開挖、鉆孔取芯、壓水試驗(yàn)等檢查方法。鉆孔取芯及孔內(nèi)壓水試驗(yàn)，檢查數(shù)為高噴孔總數(shù)的5%，當(dāng)檢查孔數(shù)不合格率>10%時(shí)，增加檢查孔數(shù)量，直到不合格率<10%。對于不合格的孔進(jìn)行補(bǔ)噴。合格標(biāo)準(zhǔn)：芯樣連續(xù)完整，壓水試驗(yàn)滿足墻體抗?jié)B要求；室內(nèi)試驗(yàn)成果滿足力學(xué)強(qiáng)度和抗?jié)B要求。

5 結(jié)語

高壓擺噴灌漿技術(shù)在該水庫除險(xiǎn)加固中得到了很好的應(yīng)用，它具有較好的可灌性、可控性，施工質(zhì)量可靠、造價(jià)適中、防滲效果良好、施工條件要求低等優(yōu)點(diǎn)，隨著這項(xiàng)技術(shù)逐步成熟，必將在更多的防滲工程中推廣和使用。

[1]王長發(fā).高壓噴射注漿在深基坑防水帷幕中的應(yīng)用[J].土工基礎(chǔ),1998（4）.

[2]DL/T5200-2004.水電水利工程高壓噴射灌漿技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國電力出版社，2005.

[3]SL174-96.水利水電工程混凝土防滲墻施工技術(shù)規(guī)范[S].北京:中國水利水電出版社,1997.