高噴防滲墻技術(shù)在辛安泉供水工程中的應(yīng)用

張銳杰

（山西省水利建筑工程局，山西 太原 030006）

1 工程概況

辛安泉供水改擴(kuò)建工程是山西省“十二五”規(guī)劃大水網(wǎng)建設(shè)中的一項(xiàng)重要工程，地處山西省長(zhǎng)治市，工程主要供水對(duì)象為黎城縣、平順縣、潞城縣、屯留縣、長(zhǎng)治市區(qū)、長(zhǎng)治縣和壺關(guān)縣8個(gè)縣（市、區(qū)），供水任務(wù)為長(zhǎng)治市8個(gè)縣（市、區(qū)）的城鄉(xiāng)生活、工業(yè)用水和農(nóng)業(yè)灌溉。工程年供水量1.58億m3，設(shè)計(jì)流量5 m3/s，工程等別為Ⅲ等。北耽車(chē)泵站是整個(gè)供水工程的渠首泵站，位于平順縣北耽車(chē)村上游濁漳河右岸。

2 工程地質(zhì)情況

2.1 地址條件

泵站位于北耽車(chē)村上游濁漳河右岸，地形平坦，地面高程596.3~599.7 m。出露地層巖性為全新統(tǒng)早期洪沖積低液限黏土、低液限粉土、含細(xì)粒土砂及卵石混合土，厚度10~18 m；上更新統(tǒng)洪沖積低液限粉土、低液限黏土，卵石混合土，厚5~10 m；其下伏基巖為寒武系中統(tǒng)張夏組厚—巨厚層鮞狀灰?guī)r夾薄層灰?guī)r，泥質(zhì)條帶灰?guī)r。從河水位等因素推測(cè)地下水位埋深約6~10 m。

地基持力層部分為基巖，巖性堅(jiān)硬；部分為卵石混合土夾低液限黏土，結(jié)構(gòu)松散，存在地基不均勻穩(wěn)定問(wèn)題，需進(jìn)行處理。地基承載力弱風(fēng)化灰?guī)r為1000~1500kPa，卵石混合土為200~220kPa，低液限黏土為70~80kPa。

泵站基礎(chǔ)底高程582.3 5m，基坑開(kāi)挖深度開(kāi)深.95~17.35 m。開(kāi)挖邊坡設(shè)計(jì)坡度為：覆蓋層水上1:1~1:1.25，水下 1:1.25~1:1.5，基巖 1:0.3~1:0.5。覆蓋層開(kāi)挖時(shí)宜分級(jí)開(kāi)挖并及時(shí)采取有效防護(hù)及加固處理措施。

基坑開(kāi)挖后，受上下游、兩側(cè)和坑底第四系松散層孔隙水的補(bǔ)給，涌水量為2778 m3/d，根據(jù)實(shí)際排水記錄計(jì)算，基坑涌水量為5500~6100 m3/d，基坑涌水量較大。

2.2 圍堰擋水分析

泵站施工期較長(zhǎng)，導(dǎo)流時(shí)段為全年。根據(jù)設(shè)計(jì)及招標(biāo)文件，洪水按P=20%標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，導(dǎo)流時(shí)段為全年時(shí)，相應(yīng)流量為840 m3/s。由于受濁漳河河道寬度的限制，為保證圍堰填筑完成后河道有足夠的過(guò)流斷面，泵站開(kāi)挖邊坡調(diào)整為1:1，泵站圍堰背水側(cè)坡腳線距泵站基坑開(kāi)挖邊線2.0m。圍堰頂寬5m，頂高程594.5m，迎水面坡度1:1.25，背水面坡度1:1.0，長(zhǎng)154.9 m。為減少河水對(duì)圍堰堰體的沖刷，迎水面采用袋裝黏土及土工布防護(hù)，坡腳采用格柵石籠防護(hù)。

河道水位高程為592.5m，基坑開(kāi)挖底高程582.35 m，水位差9.65 m。泵站基坑臨河側(cè)邊坡土體為卵石混合土夾低液限黏土，結(jié)構(gòu)松散，在高水頭的作用下存在滲漏及滲透破壞問(wèn)題，極易發(fā)生大面積塌方和管涌等險(xiǎn)情，危及基坑內(nèi)施工人員、機(jī)械、設(shè)備的安全。為保證施工過(guò)程人員、機(jī)械、設(shè)備的安全，決定在泵站圍堰填筑完成后，對(duì)堰體及圍堰底部泵站基坑臨河側(cè)邊坡土體進(jìn)行高噴防滲墻施工。

3 高噴防滲墻施工過(guò)程

3.1 防滲墻布置

施工范圍內(nèi)的土體為卵石混合土，結(jié)構(gòu)松散，承載力較差，抗變形能力弱，存在較嚴(yán)重的滲漏及滲透變形問(wèn)題，決定采用高壓擺噴方式。防滲體沿泵站圍堰軸線單排布置，按照分序加密原則分2序孔進(jìn)行，孔距0.8 m。

3.2 準(zhǔn)備工作

施工前，將圍堰頂部進(jìn)行平整，清除施工場(chǎng)地內(nèi)地上垃圾及地下障礙物。沿圍堰內(nèi)側(cè)挖排泥溝和排泥池，在圍堰中部建立制漿站，占地面積100 m2。制漿站內(nèi)布置立式攪拌機(jī)、500 L儲(chǔ)漿桶、150型灌漿泵等設(shè)備。供漿管路沿防滲墻軸線外側(cè)布置，用高壓膠管引至各個(gè)灌漿作業(yè)點(diǎn)。漿液為純水泥漿，采用42.5普通硅酸鹽水泥和水拌制。施工用風(fēng)由1臺(tái)移動(dòng)式電動(dòng)空壓機(jī)供給，供風(fēng)管路采用中壓膠管鋪設(shè)，根據(jù)作業(yè)面隨機(jī)鋪設(shè)。施工用水由河道內(nèi)通過(guò)潛水泵直接抽取。施工用電由1臺(tái)250 kW柴油發(fā)電機(jī)供給。風(fēng)水管路與輸漿管路并行布置。

3.3 施工方法

場(chǎng)地平整完成后用全站儀每隔50 m設(shè)一個(gè)灌漿軸線控制點(diǎn)，控制點(diǎn)之間用鋼尺丈量出灌漿孔位?？孜黄畈淮笥? cm，孔序?yàn)?序孔。經(jīng)監(jiān)理驗(yàn)收合格后進(jìn)行下一步工序的施工。

鉆孔采用300型地質(zhì)鉆機(jī)進(jìn)行。鉆機(jī)就位后采用水準(zhǔn)尺定位，鉆進(jìn)過(guò)程中要輕壓慢鉆，使鉆桿與鉆機(jī)底盤(pán)保持垂直。為保證鉆孔不塌孔，在鉆桿外設(shè)套管（隨鉆桿長(zhǎng)度增加），鉆孔成型后將鉆桿提出，從套管內(nèi)插入直徑110 mm的PVC管后將套管拔出。鉆進(jìn)時(shí)，必須詳細(xì)記錄孔位、孔深、地層變化等情況，鉆進(jìn)暫?；蚪K孔待噴時(shí)，孔口應(yīng)加蓋保護(hù)。

鉆孔驗(yàn)收合格后，高噴臺(tái)車(chē)就位，就位時(shí)保證噴射管和鉆孔同心。對(duì)地面試噴、檢查設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常、管路噴嘴暢通后下噴射管。下管過(guò)程中，漿、氣嘴纏繞膠布進(jìn)行保護(hù)，防止堵塞。當(dāng)噴射管下至孔底后，先進(jìn)行原地靜噴，待孔口冒漿比重大于1.2g/cm3時(shí)，且風(fēng)壓力等施工技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到規(guī)范要求時(shí)，正常提升噴管和擺噴。提升速度為5~15cm/min，擺動(dòng)角度35°，擺動(dòng)速度為812次/min。灌漿應(yīng)全孔連續(xù)作業(yè)，每次拆卸噴射管后進(jìn)行復(fù)噴。操作人員及值班人員必須隨時(shí)注意漿液的初凝時(shí)間、注漿量、提升速度及冒漿量等參數(shù)，并做好施工記錄，同時(shí)保證孔內(nèi)漿液上下暢通，注意觀察冒漿情況，離孔口0.5 m時(shí)停噴提出噴射管，以保護(hù)圍堰頂面土體不被擊穿。

灌漿結(jié)束后，停滯一定時(shí)間，根據(jù)漿液回落情況，利用孔口回漿或混合漿液及時(shí)進(jìn)行靜壓回灌。實(shí)際施工中利用上一個(gè)孔的優(yōu)質(zhì)回漿進(jìn)行回灌，回灌標(biāo)準(zhǔn)為孔口液面不再下降為止。

3.4 質(zhì)量控制措施

水泥漿液嚴(yán)格按照配合比隨用隨配。環(huán)境氣溫低于10℃時(shí)，不超過(guò)5 h；環(huán)境氣溫超過(guò)10℃時(shí)，不超過(guò)3 h。如超過(guò)有效時(shí)間按廢漿處理。噴灌過(guò)程中由專(zhuān)人觀察記錄氣壓、水壓、水泥漿比重及漿壓、提升速度、旋轉(zhuǎn)速度等各技術(shù)參數(shù)，每30 min記錄一次，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)更正。因故停噴后恢復(fù)施工時(shí)將噴頭下放至已噴墻體下0.3~0.5 m處，采取重疊搭接噴射處理后再繼續(xù)向上提升。停機(jī)超過(guò)3 h時(shí)應(yīng)對(duì)各管路進(jìn)行清洗后繼續(xù)施工。冒漿量過(guò)大（冒漿量大于注漿量20%）時(shí)應(yīng)采取提高噴射壓力，適當(dāng)減小噴嘴孔徑，加快提升和旋轉(zhuǎn)速度等措施來(lái)減少冒漿量。

漏漿（孔口不回漿）時(shí)應(yīng)在漿液中摻入速凝劑，縮短固結(jié)時(shí)間，使?jié){液在一定土層范圍內(nèi)凝固，同時(shí)在空隙地段增大注漿量，填滿空隙后正常噴漿。

堵塞時(shí)必須起管檢查，同時(shí)用黏土漿或膨潤(rùn)土漿液把水泥漿置換出來(lái)，避免孔壁內(nèi)形成水泥凝固層影響噴管效果。

3.5 質(zhì)量檢查

高噴防滲墻灌漿結(jié)束14 d后以開(kāi)挖形式檢查施工質(zhì)量，主要檢查墻體垂直度、搭接情況、外觀質(zhì)量、均勻性、墻體最小厚度、成墻長(zhǎng)度等。經(jīng)檢查，本工程各指標(biāo)均滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)語(yǔ)

高噴防滲墻施工完成并經(jīng)檢驗(yàn)合格后，開(kāi)始北耽車(chē)泵站基坑開(kāi)挖工作。實(shí)踐證明，高噴防滲墻能有效提高圍堰堰體及圍堰底部泵站基坑臨河側(cè)邊坡土體的穩(wěn)定性，基坑開(kāi)挖過(guò)程中未發(fā)生垮塌、管涌等險(xiǎn)情，基坑中施工人員、設(shè)備安全得到了切實(shí)有效的保障。