高噴防滲技術(shù)在東深供水改造工程B-Ⅲ3標段中的應用

□許海英□黃鋒（新鄉(xiāng)市水利勘測設計院）

高噴防滲技術(shù)在東深供水改造工程B-Ⅲ3標段中的應用

□許海英□黃鋒（新鄉(xiāng)市水利勘測設計院）

高壓噴射防滲技術(shù)，是中國八十年代發(fā)展起來的地基處理技術(shù)。隨著該技術(shù)的發(fā)展成熟，在東深供水工程中得以很好的應用。文章簡要介紹東深供水工程有壓箱涵的地層狀況、水文地質(zhì)條件、防滲施工、使用效果。實踐證明，高噴灌漿技術(shù)的應用是成功的，是一種先進的防滲技術(shù)。

有壓箱涵；高噴灌漿；防滲參數(shù)；東深供水改造工程

1 概述

本標段樁號16+620～17+030段有壓箱涵地基置于全風化泥質(zhì)粉砂巖巖層上，地下水位較高，且開挖深度＞10m，底部砂層滲水量較大，基礎開挖穿過砂層。

高壓噴射灌漿技術(shù)是20世紀80年代發(fā)展起來的一項堤壩垂直防滲加固技術(shù)，在三峽圍堰、長江堤防等多項大中型水利工程中都有應用，工藝非常成熟。按施工方法可分為單管、雙管和三管法，按成樁類型可分為定噴、擺噴和旋噴。該工程設計采用三管法擺噴，它的基本原理是：高壓噴射灌漿采用三管法，分兩序施工，利用能量高度集中的射流，通過沖切、劈裂、剪切、擠壓、充填、滲變、摻攪、升揚、置換、固化等綜合作用，強制性的破壞原地層，使地層顆粒在一定范圍內(nèi)重新排列組合；同時，射流帶入的固化劑與地層顆粒就地攪拌，形成所需性狀的防滲固結(jié)體。

高噴防滲處理與其它地基處理工藝相比，具有設備簡單、較經(jīng)濟、可灌性好、可控性好、連接可靠、機動靈活、適應地層廣深度較大、對施工場所的要求不太高，除防滲外，還可以對軟基加固或松散體的整體固化等優(yōu)點。因此本工程基坑防滲采用高噴板墻防滲處理?；臃罎B采用高噴板墻防滲處理，長度約500m，深約10m，工程量約3067m2。

該技術(shù)可在粉質(zhì)粘土、粘土、填土、中細砂、砂礫、砂卵石、卵漂石、碎石渣等第四系覆蓋層均可使用。

2 水文地質(zhì)條件

2.1 水文條件

在枯水期施工過程中，地下水位高程為▽17.9m，強透水層在水位以下（見下圖）；而且，有壓箱涵開挖基面為強風化層，開挖深度約為11m，坡度比很大。為了開挖邊坡的穩(wěn)定和施工的正常進行，需對邊坡進行加固和防滲處理。從地層看來，主要要處理的是（砂層）。比較地基處理的特點與可行性，此邊坡處理采用高噴灌漿的擺噴進行處理，防滲板墻采用折線擺噴連接。

2.2 地質(zhì)條件

東深供水工程B—Ⅲ3標段有壓箱涵區(qū)域內(nèi)主要地層有第四系人工填土（QS）和沖積層（Qal）及侏羅系泥質(zhì)粉砂巖（J2tb）兩大層（見圖1）。第四系地層一般分為以下幾層：①層：人工填土，呈紫紅色或黃褐色，主要由泥質(zhì)粉砂巖風化土和粉質(zhì)粘土組成，可塑；高程為20.10～14.40m。②-1層：沖積淤質(zhì)粘性土，含少量粉細砂，呈灰色，可塑。②-2層：沖積粘性土（包括粘土和粉質(zhì)粘土），呈黃褐色，可塑。②-3層：沖積粉細砂，呈淺黃色，屬透水層。②-4層：沖積中粗砂、含礫粗砂，呈淺黃色，分布較廣，貫通性極強，屬強透水層。②-5層：沖積礫砂，呈淺黃色，分布較廣，貫通性極強，屬強透水層。

圖1 有壓箱涵開挖橫剖面示意圖

箱涵區(qū)域內(nèi)基巖主要為侏羅系的泥質(zhì)粉砂巖，在長期的風化作用下，形成有序的全、強、弱、微四個風化帶。全風化層主要為粘性土和粉土，屬稍透水層；強風化層及以下層位屬微透水層。

3 施工

施工方法：采用三重管擺噴注漿技術(shù)，擺噴堵水防滲布孔用雙向擺動交聯(lián)型布孔，擺角＞20°。每排孔分兩序施工，相鄰孔高噴灌漿間隔時間＞24h。見圖2。

圖2 高噴防滲墻布孔示意圖

3.1 施工工藝

定孔位→鉆孔→下噴射管→供水、氣、漿→噴管擺動提升→回灌→成墻

如此反復，即形成一道連續(xù)的防滲板墻。

3.2 墻體質(zhì)量指標

平均厚度＞0.15m,連續(xù)完整，滲透系數(shù)K≤5×10-5cm/s；墻體厚度＞150cm;鉆孔偏斜率≥1.50%;高噴防滲墻的頂、底高程均要求進入相對不透水層≥1.00m。

3.3 施工參數(shù)

高噴防滲墻施工參數(shù)見表1。

表1 高噴防滲墻施工參數(shù)表

噴射技術(shù)參數(shù)之間的關(guān)系可按以下方法計算

a.噴射壓力

b.噴射泵量

c.射流功率

d.三重管法的注漿量

式中P—噴射壓力(MPa)；Q—噴射泵量(L/min)；ρ—噴射液體的密度(g/cm3)；n—噴嘴個數(shù)；μ—噴嘴流量系數(shù),圓錐形噴嘴μ≈0.95；φ—噴嘴流速系數(shù),良好的圓錐形噴嘴μ≈0.97；do—噴嘴出口內(nèi)徑(mm)；N—噴嘴射流總功率（KW）；q—合理的注漿量（m3/min）；De—預計折算成旋噴固結(jié)體直徑(m)；V—注漿管提引速度(m/min)K—設計充填率，可取0.75～0.90。

在本工程施工過程中所采用的參數(shù)如下：

水壓力38Mpa，流量75L/min；氣壓力0.60～0.70Mpa,流量40～60L∕h；水泥漿壓力0.50Mpa,流量80L∕min,比重＞1.60 g/cm3；提升速度8～12cm/min；擺動角度25°;孔距1.50m。

3.4 現(xiàn)場施工的質(zhì)量控制

3.4.1 原材料質(zhì)量控制

水泥漿的攪拌時間，使用高速攪拌機≥40s；自制備至用完的時間＜4h。漿液在過篩后使用，并定時檢測其密度，測量間隔時間為15min。漿液溫度控制在5～40℃之間。

對于孔口回漿利用的質(zhì)量控制：在粘性地層中進行高噴灌漿時，孔口回漿均混合了大量的土顆粒，而這些土粒難以通過沉淀、過篩等處理方法從漿液中分離出去。在軟塑～流塑性狀淤泥質(zhì)土層中，其孔口回漿密度甚至可以超過進漿密度。在沒有可靠數(shù)據(jù)時，這樣的漿液不可回收利用。而在非粘性或低粘性土層中，孔口回漿中的細顆?？山?jīng)處理分離后得到含砂、土量較少的水泥漿液，這種漿液可二次輸送到攪拌機中并添加適量的水泥干料，經(jīng)攪拌后又可制成能滿足要求的高噴灌漿液?？紤]到回漿中尚含有少量的雜質(zhì)，故對利用回漿制成漿液的要求應適當有所提高，應適當加大密度、縮短自制備至用完的時間等。

3.4.2 施工過程中的質(zhì)量檢查和特殊情況處理

鉆進施工時采取預防孔斜的措施，并不定時按設計要求測量孔斜?？椎灼甭省?.5%。鉆孔的有效深度超過設計墻底深度0.30m～0.50m。應選定部分一序孔作為先導孔，采取芯樣、劃分層位，其深度大于墻體深度，間距＜20m。鉆進時應詳細記錄孔位、孔深、地層變化和漏漿、掉鉆等特殊情況。鉆進暫?；蚪K孔待噴時，孔口應加蓋保護；若時間較長，應采取措施防止塌孔。

檢查參數(shù)包括孔距、鉆孔與灌漿深度、垂直度、擺角、提速和水、氣、漿各項參數(shù)。施工過程中如遇突然中斷，正常后采用復噴≥0.5m的處理。

遇到漏漿孔口不能返漿時，應停止提升噴升，待充填堵漏返漿正常后才能提升。當水泥漿存放＞4h，應按廢漿處理。

孔內(nèi)嚴重漏漿，可采取以下措施進行處理：a、降低噴射管提升速度或停止提升；b、降低噴水壓力、流量，進行原地灌漿；c、噴射水流中摻加速凝劑；d、加大漿液濃度或灌注水泥砂漿、水泥粘土漿；e、向孔內(nèi)沖填砂、土等堵漏材料。

供漿正常情況下，孔口回漿密度變小且不能滿足設計要求時，應加大進漿密度或進漿量。在富水地層，宜適當減小風量或降低風壓。

4 防滲效果

根據(jù)高噴灌漿施工規(guī)范，施工結(jié)束后一般采取開挖、墻體取芯、圍井注水試驗等方法對墻體質(zhì)量進行檢查驗收。在本工程中采用的質(zhì)量檢驗方法為開挖檢查。防滲墻結(jié)束7d后沿高噴軸線方向隨機開挖一處深坑，坑長5m，板墻暴露高度1.50m，現(xiàn)場測單孔兩側(cè)長度1.80m，厚35～50cm，板墻形狀規(guī)則，連接緊密，板墻中無夾層、松散層、孔洞，板墻間無夾泥層。此外在進行基坑開挖，時觀察到基坑無水痕，開挖順利，表明防滲帷幕無缺口，帷幕質(zhì)量良好。

（責任編輯：薛靜）

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2016-05-16