淝河渠道倒虹吸圍堰高壓擺噴防滲墻施工技術(shù)應(yīng)用淺析

摘要：淝河倒虹吸是南水北調(diào)中線項(xiàng)目的一項(xiàng)控制性工程，因該建筑物基礎(chǔ)高水位的影響，對(duì)圍堰施工的防滲施工是重中之重。通過(guò)反復(fù)論證和工藝試驗(yàn)結(jié)果比對(duì)分析，對(duì)滲漏采用高壓擺噴灌漿技術(shù)進(jìn)行防滲處理后，滲透指標(biāo)有效提高，安全系數(shù)有所加大。

關(guān)鍵詞：淝河渠道；倒虹吸；圍堰高壓擺噴防滲墻；圍堰施工；防滲施工；南水北調(diào) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TV543 文章編號(hào)：1009-2374（2015）11-0049-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.11.025

1 工程概況

淝河倒虹吸是南水北調(diào)中線項(xiàng)目的一項(xiàng)控制性工程，管身橫斷面為2孔一聯(lián)共4孔箱形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，單孔孔口凈尺寸為4.0m×4.0m（寬×高），總長(zhǎng)404m，倒虹吸設(shè)計(jì)流量320m3/s，加大流量380m3/s。根據(jù)原設(shè)計(jì)要求，在建筑物施工前，首先進(jìn)行淝河上下游圍堰填筑，在上下游圍堰頂部施做高壓擺噴進(jìn)行防滲。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際水位情況，如只對(duì)上下游圍堰進(jìn)行防滲處理，淝河倒虹吸基坑四周防滲沒(méi)有形成封閉，河道兩岸地下水將會(huì)匯集至開(kāi)挖工作面，無(wú)法進(jìn)行正常施工。為確保淝河倒虹吸基坑開(kāi)挖及后期混凝土施工順利進(jìn)行，采取沿基坑開(kāi)口線周圍4m范圍內(nèi)設(shè)置單排高壓擺噴灌漿進(jìn)行防滲。

2 生產(chǎn)性試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)?zāi)康募皟?nèi)容

試驗(yàn)在土石圍堰填筑體及砂礫石地層中，采用不同壓力、提速等參數(shù)條件下的高壓擺噴防滲墻的合理孔距、成墻厚度及防滲連接狀況，論證其作為導(dǎo)流圍堰防滲的可靠性提供合理的現(xiàn)場(chǎng)施工參數(shù)。

試驗(yàn)采用圍井法，試驗(yàn)場(chǎng)地具體位置現(xiàn)場(chǎng)確定。根據(jù)試驗(yàn)參數(shù)布置兩塊試驗(yàn)區(qū)，圍井尺寸分別為3.75m×3.75m和4.0m×4.0m，其布設(shè)圖如圖1所示：

2.2 試驗(yàn)成果分析

試驗(yàn)圍井共布置兩處，一處孔間距為1.25m，一處孔間距為1m。灌漿完成后，進(jìn)行注水試驗(yàn)檢測(cè)。通過(guò)檢測(cè)，試驗(yàn)參數(shù)為穩(wěn)定流量Q為0.025m3/d，對(duì)高噴防滲墻周邊開(kāi)挖，檢查墻體最厚為0.56m，最薄為0.12m，平均厚度t為0.31m，圍井周邊高噴墻軸線長(zhǎng)度為15m，圍井內(nèi)試驗(yàn)水位至井底深度H為23m，地下水位至井底深度h0為14.3m，通過(guò)公式計(jì)算，滲透系數(shù)為：K=4.5×10-6cm/s≤

5×10-6cm/s，滿足相關(guān)規(guī)范要求。

2.3 施工工藝

工藝順序。高壓擺噴施工采用XY-2型鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔施工，先施工I序孔，后施工II序孔。

射方向→送水，送氣，噴水泥漿液→高噴臺(tái)車退出→注漿回灌→封孔。

2.3.1 測(cè)量放線。在高噴平臺(tái)形成后，用測(cè)量?jī)x器確定出每一個(gè)孔位，埋設(shè)孔口標(biāo)記以確保孔位正確。

2.3.2 鉆孔。將鉆機(jī)移到正確的孔位上，使鉆頭對(duì)準(zhǔn)孔位的中心，鉆機(jī)放好后要做水平校正，讓鉆桿軸線垂直瞄準(zhǔn)鉆孔中心的位置。高噴試驗(yàn)鉆孔采用的是一臺(tái)XY-2型鉆機(jī)成孔，鉆進(jìn)過(guò)程中每鉆進(jìn)5～10m孔深，檢測(cè)一次孔斜。發(fā)現(xiàn)超斜，及時(shí)糾正，鉆桿垂直度要求不得大于1.0%。在鉆進(jìn)時(shí)需要作業(yè)人員記錄下孔深和孔位及地層變化等的情況，鉆進(jìn)待停時(shí)或者終孔待噴，孔口需要加蓋保護(hù)。

2.3.3 高噴臺(tái)車就位。高噴試驗(yàn)采用GP-1800-2型注漿臺(tái)車進(jìn)行灌漿作業(yè)，在注漿臺(tái)車就位以后，要對(duì)機(jī)架調(diào)整放平，對(duì)噴桿垂直的角度需要用水平尺和吊錘法進(jìn)行調(diào)校，保證噴桿的垂直度。

2.3.4 拌制水泥漿。漿液采用水灰比為1∶1的水泥漿液，水泥漿用制漿機(jī)拌制，攪拌要均勻，攪拌時(shí)間不小于2min。水泥漿通過(guò)灌漿泵前過(guò)篩，防止水泥顆粒吸入灌漿泵或輸漿管造成堵塞。同時(shí)水泥漿隨配隨用，停放時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，以防水泥漿離析影響灌漿質(zhì)量，并定期檢查水泥漿比重。

2.3.5 下噴射管。鉆機(jī)移開(kāi)高噴臺(tái)車就位后，檢查機(jī)械運(yùn)行情況及管路暢通情況，并在要測(cè)試噴射方位和深度。在三重管下放時(shí)用塑料袋包裹噴頭，沿孔壁慢慢下放，嚴(yán)禁快速下放損壞孔壁。如遇分層段縮徑或跨孔，開(kāi)高壓水2～5MPa，緩慢噴射，同時(shí)噴稀水泥漿疏通孔段。

2.3.6 擺噴的提升。在噴射管放下到設(shè)計(jì)的深度之后，要測(cè)試噴射的方位，防滲墻的軸線和擺角的中心線的夾角是40°，提升噴射管至停漿標(biāo)高（停止提升鉆頭數(shù)秒再下沉），由下而上進(jìn)行噴射注漿，直到可以達(dá)到設(shè)計(jì)高程應(yīng)該立即停止噴射。在噴射的過(guò)程當(dāng)中技術(shù)人員需要時(shí)刻注意檢查漿液的初凝的時(shí)間和注漿流量、壓力、旋轉(zhuǎn)提升的速度等各參數(shù)是否符合試驗(yàn)的要求，并且要做好記錄。

2.3.7 回灌。為防止水泥漿液干縮，在噴射注漿結(jié)束后，根據(jù)漿液的回落情況，利用孔口的回漿技術(shù)進(jìn)行回灌，直到不會(huì)下沉為止。

2.3.8 沖洗。在所有的噴漿孔都施完工以后，要用清水把管路和泥漿泵內(nèi)留下來(lái)的漿液全部清理干凈，鉆具和其他的設(shè)備也需要用低壓水沖洗干凈，要架起高噴管離地層放存。

2.3.9 漿液的回收利用。冒漿中的水泥的分離回收采取過(guò)濾、沉淀，回收調(diào)整濃度后再利用。

2.3.10 廢漿的處理措施。在施工過(guò)程當(dāng)中需要對(duì)廢漿進(jìn)行妥善處理，不可在場(chǎng)地隨意排放，要用泥漿泵把廢漿的漿液抽到沉淀池里，固體顆粒和漿液中的水要進(jìn)行沉淀和分離，把沉淀固體廢漿采用混凝土攪拌車運(yùn)到渣場(chǎng)。

3 在施工中質(zhì)量的控制

3.1 偏斜率和孔位的控制

在高壓噴射鉆孔的施工當(dāng)中，采用水平尺校正立軸垂直和鉆機(jī)機(jī)身水平，要保證成孔垂直度。高噴臺(tái)車放好后對(duì)機(jī)架進(jìn)行調(diào)平，要準(zhǔn)確噴桿的垂直度，孔位誤差要求<5cm，振管的垂直度要求<3°。

3.2 漿液作業(yè)當(dāng)中的控制

作業(yè)過(guò)程要嚴(yán)格準(zhǔn)照審批的水灰比配置，水泥漿液需要嚴(yán)格過(guò)濾，在儲(chǔ)漿桶和攪拌罐之間的輸漿管的管尾要安置過(guò)濾網(wǎng)。作業(yè)的過(guò)程中要定期采用比重計(jì)量測(cè)漿液的比重，要保證水灰比不可低于設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 作業(yè)中噴漿的控制

供漿和供風(fēng)及供水是必須連續(xù)的，在施工的過(guò)程一旦中斷，那么噴管會(huì)下沉至停供點(diǎn)以下0.5m，要等待恢復(fù)正常之后再做噴漿提升，保證上下連續(xù)性。要對(duì)已經(jīng)結(jié)束的孔段安排作業(yè)人員進(jìn)行補(bǔ)漿，確?？變?nèi)的漿面在未凝之前的壓實(shí)和穩(wěn)定性，直至漿面不會(huì)再下降為止。

3.3.1 作業(yè)過(guò)程中對(duì)返漿處理方式。在注漿的施工過(guò)程中，當(dāng)返漿量小于注漿數(shù)量的20%時(shí)這屬于正常情況，若返漿量超過(guò)注漿數(shù)量的20%，可適當(dāng)提升噴射壓力或者縮小噴嘴的直徑，提高提升的速度以減少返漿量。要是在返漿比較少或者基本不返漿情況下，可能是因?yàn)榈貙哟嬖诤艽蟮牧严端鶎?dǎo)致，可以適當(dāng)增加此段的注漿量，當(dāng)空隙填滿之后可以繼續(xù)噴射作業(yè)。要是經(jīng)上述方法灌注仍然不返漿的，即可能是存在滲漏通道，在周邊仔細(xì)查找并進(jìn)行封堵，同時(shí)用稠漿間歇性灌注，待返漿正常后再提升噴射灌漿。

3.3.2 折線轉(zhuǎn)點(diǎn)處理。對(duì)于防滲墻轉(zhuǎn)彎部位，為保證轉(zhuǎn)折點(diǎn)處墻體的良好搭接，轉(zhuǎn)折點(diǎn)兩側(cè)的孔必須經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)員現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整噴射方向，并加大噴射壓力，降低提升速度，必要時(shí)進(jìn)行復(fù)噴，以確保高噴墻體的連續(xù)性。

3.3.3 作業(yè)過(guò)程中突發(fā)事故的處理。在作業(yè)過(guò)程當(dāng)中，也有可能因突發(fā)事故導(dǎo)致供水和供風(fēng)的中斷，將噴管下沉到停供點(diǎn)以下0.5m，等待恢復(fù)正常之后再噴漿提升，保證上下的連續(xù)性。因故停機(jī)超過(guò)3h時(shí)，應(yīng)該立即對(duì)輸漿管和泵體進(jìn)行清潔。

4 結(jié)語(yǔ)

高壓擺噴灌漿防滲技術(shù)在南水北調(diào)淝河倒虹吸圍堰防滲施工中的成功應(yīng)用，再次證明了高壓擺噴灌漿防滲技術(shù)的造價(jià)適中、防滲效果良好的優(yōu)越性。隨著這項(xiàng)防滲技術(shù)的逐步成熟，必將在更多的領(lǐng)域中發(fā)揮更大的作用。

參考文獻(xiàn)

[1] 水利水電工程混凝土防滲墻施工技術(shù)規(guī)范（SL 174-1996）[S].

作者簡(jiǎn)介：胡晉隴（1967-），男，山西人，供職于中國(guó)水利水電第二工程局有限公司。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）