高壓噴射注漿防滲處理方法在水閘工程中的應(yīng)用

陳照威

【摘 要】首先介紹了水閘工程的重要性以及產(chǎn)生滲漏的主要原因。其次高壓噴射注漿防滲處理方法及其優(yōu)缺點，以及在運用到病險水閘在除險加固時需要注意哪些事項。然后結(jié)合工程實例分析：水閘實際運行工況與設(shè)計工況不一致，閘基滲徑長度不滿足要求，閘基產(chǎn)生滲漏。研究采用高壓噴射注漿的防滲處理方法，在水閘基底新建一道垂直防滲體，達到防滲處理效果。

【關(guān)鍵詞】水閘 滲漏 防滲處理 高壓噴射注漿

水閘工程是一種利用閘門擋水和泄水的低水頭建筑物，多建于河道、渠系及水庫、湖泊岸邊。其主要作用是控制流量和調(diào)節(jié)水位，還可擔(dān)負防止潮水倒灌以及汛期排泄洪（澇）水的功能，對水資源調(diào)控、防洪調(diào)度、保障流域的防洪安全起著極其重要的作用。但有些水閘由于地質(zhì)條件、設(shè)計、施工、運行管理等各種原因，在經(jīng)過一段時間運行后，由于土層沉降或者接觸沖刷，造成部分水閘基底處于脫空狀態(tài)，出現(xiàn)了閘基滲漏，成為安全隱患，嚴重影響水閘安全運行，需要進行防滲處理。

1 高壓旋噴注漿防滲處理方法及其優(yōu)缺點

1.1 高壓旋噴注漿防滲處理方法

高壓噴射注漿，是一種采用高壓水或高壓漿液形成高速噴射流束，沖擊、切割、破碎地層土體，并以水泥基質(zhì)漿液充填、摻混其中，形成樁柱或板墻狀的凝結(jié)體，用以調(diào)高地基防滲或承載力的施工技術(shù)[1]。一般在作為防滲處理措施時多采用三重管法。

三重管法旋噴注漿是使用分別輸送水、氣、漿三種介質(zhì)的三重注漿管，高壓水噴射流和氣流同軸噴射沖切土體，形成較大的空隙，再另由泥漿泵注入高壓漿液充填，噴嘴作旋轉(zhuǎn)和提升運動，最后在土體中凝固為較大的圓柱狀固結(jié)體。

高壓噴射注漿作為一種防滲處理方法，適用范圍廣，它既可以用于工程新建之前，也可以用于工程修建之中，特別是用于工程落成之后，顯示出不損壞建筑物上部結(jié)構(gòu)和影響運營使用的長處。如圖1所示。

圖1 旋噴注漿示意圖

1.2 高壓噴射注漿主要有以下一些優(yōu)點

（1）采用高壓旋噴防滲墻進行防滲加固處理，不需拆除涵閘鋪蓋和翼墻，造價便宜。施工方便，在地面鉆孔施工，只需在土層中鉆一個孔徑為50～300mm的小孔，便可在土中噴射形成直徑為0.4～4.0m的固結(jié)體。（2）固結(jié)體形狀可以控制，通過調(diào)整噴水管旋轉(zhuǎn)角度，可以分為旋噴、定噴和擺噴三種形式。（3）有較好的耐久性，在一般的軟弱地基加固中，能預(yù)期得到穩(wěn)定的加固效果并有較好的耐久性能。（4）注漿時無需排干河水，只需水閘上下游水位基本持平即可。

1.3 高壓噴射注漿也存在一些缺點

（1）在閘底高噴注漿施工時，高壓回流漿液受閘基底限制，壓力不能及時釋放，順著閘基接觸段薄弱處擴散，對水閘地基土存在一定破壞作用。（2）高噴墻與閘室底板只能剛性接觸，施工后，砼會發(fā)生收縮，即使在墻頂預(yù)埋管進行二次注漿，也不能保證防滲墻與閘底板緊密相連，而且防滲墻有可能隨閘底地基土層一起沉降從而造成閘底脫空，防滲效果不能滿足要求[2]。

2防滲處理工程實例及效果

下面要介紹的水閘工程位于杭州市下沙經(jīng)濟開發(fā)區(qū)。場地工程地質(zhì)條件較簡單，在勘探深度內(nèi)，上部為砂質(zhì)粉土，稍密狀，下部為粉砂，中密狀?；孜挥谏百|(zhì)粉土上，承載力能滿足設(shè)計要求，抗沖能力較弱，容易產(chǎn)生接觸沖刷破壞。

水閘工程原設(shè)計用于灌溉，由于城市化的發(fā)展，水閘建成后實際用于常年配水，以改善杭州市下沙經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)內(nèi)河水質(zhì)，改變了原設(shè)計運行工況。水閘在實際運行工況下，閘基滲徑不能滿足允許水力坡降要求。閘基底部產(chǎn)生滲漏，并有逐漸增大趨勢，需要進行防滲加固處理。

閘底板長度不能滿足滲徑長度要求，考慮采用垂直防滲為主，垂直防滲和水平防滲相結(jié)合處理方法，即采用高壓旋噴和底板接觸注漿相結(jié)合防滲處理。

在閘基上下游兩側(cè)進行高壓旋噴注漿處理，形成2道垂直防滲墻。

沿閘室內(nèi)河和進水池兩側(cè)各布置1排注漿孔，孔距1.2m，孔深要求進入水閘砼底板以下8.0m，兩端延伸至水閘建設(shè)前地形岸坡，共53只。注漿施工期間要求水閘開啟，保持閘室兩側(cè)水位一致。高噴結(jié)束后，采用水泥漿液時對高噴孔進行回灌。

高壓噴射注漿總水泥用量299t，每延米用量531kg。施工結(jié)束后，對高噴樁進行取芯抗壓試驗和鉆孔注水試驗。要求固結(jié)體單軸抗壓強度R28不小于3.0MPa，滲透系數(shù)不大于2×10-6cm/s。試驗結(jié)果均達到要求。對水閘周邊的觀察，原來滲水點均已消失，確認注漿施工已達到了預(yù)期目的，效果較好。

3結(jié)語

高壓噴射注漿適用范圍廣，特別是用于工程落成之后，施工時可以不損壞建筑物上部結(jié)構(gòu)和影響運營使用的長處。其它優(yōu)點還有：固結(jié)體形狀可以控制；有較好的耐久性；注漿時無需排干河水。高壓噴射注漿也存在一些需要注意的問題：一般凈空高度不小于6m；在閘底高噴注漿施工時，高壓回流漿液順著閘基接觸段薄弱處擴散，對水閘地基土存在一定破壞作用；高噴施工結(jié)束后，可能存在高噴墻體固結(jié)收縮沉降，造成閘底脫空。

參考文獻：

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

[2]張挺，詹杰民，謝應(yīng)恩 等.軟土地基水閘的基礎(chǔ)防滲問題及處理[J].巖土力學(xué)，2006.