淺談高壓定噴截滲墻在堤防防滲工程中的應用

于普 馬艷麗

【摘 要】高壓定噴截滲墻是由定噴形成板狀墻段，并依照不同角度彼此搭接起來，最終形成的地下截滲防滲墻，具有良好的防滲效果及耐久性。高壓定噴灌漿施工簡便、機械化程度高、施工截滲性好，因此在堤防防滲工程中得到廣泛的應用，本文以某堤防堤身防滲加固施工為例，對二管法高壓定噴截滲墻的施工工藝、施工過程控制及成墻后質量檢驗等方面進行探討。

【關鍵詞】高壓定噴截滲墻；施工工藝；過程控制；質量檢驗

中圖分類號： TV223.42；TV66 文獻標識碼： A 文章編號：2095-2457（2018）05-0136-003

【Abstract】High-pressure fixed spray cutoff wall is formed by fixed spray to form a plate-shaped wall segment， and overlaps each other according to different angles.The resulting underground cut-off seepage prevention wall has good anti-seepage effect and durability.The high-pressure fixed-jet grouting has the advantages of simple construction， high degree of mechanization，and good construction interceptibility. Therefore， it has been widely used in embankment anti-seepage projects.The construction technology of the seepage wall， the control of the construction process and the quality inspection after the wall is discussed.

【Key words】High pressure fixed spray cutoff wall；Construction process；Process control；Quality inspection

0 前言

高壓定噴截滲墻施工工藝技術是70年代日本首先提出，它是在靜壓灌漿的基礎上，引進水力采煤技術而發(fā)展起來的，是利用高速噴射流束，沖擊、切割、破碎地層，改變原地層的結構和組成，同時灌入水泥漿或復合漿形成墻樁凝結體，借以達到防滲的目的。高壓定噴灌漿技術可適用于黏土、粉土、砂土、礫卵石、淤泥質土等，施工方法包括單管法、二管法及三管法，應根據(jù)不同地層結構、土體密實度及設計要求選擇合適的施工方法。

1 高壓定噴截滲墻應用案例

某一級堤防險點加固工程中，堤身68+980～69+300段由于歷年受到汛期水流侵蝕嚴重，造成背河側堤身出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，給附近居民生命及財產安全帶來極大隱患，經(jīng)現(xiàn)場勘測本段堤防所處的地層自上而下分別為黏土、壤土、砂壤土、砂土，地下水位位于堤頂以下12m～13m，綜合考慮防滲深度及防滲效果的前期下，經(jīng)研究決定采用高壓定噴截滲墻技術進行施工，截滲墻設計深度為19.5m。截滲墻采用Ⅰ序孔、Ⅱ序孔分別施工，搭接布置如下圖1：

高壓定噴截滲墻施工方案為施工準備、試樁施工、工程樁施工、質量檢驗四個階段。

1.1施工準備

1.1.1 原材料的準備

高壓定噴灌漿施工宜使用水泥漿，因此水泥材料的選擇尤為重要，是影響高壓定噴防滲墻施工質量的關鍵因素。水泥應選擇生產技術成熟、產品穩(wěn)定、生產能力大水泥生產廠家，經(jīng)考察最終確定采用山水集團生產的42.5級普通硅酸鹽水泥。

1.1.2 機械設備的準備

（1）XY-2型鉆機，鉆孔孔徑Φ110mm，主要用于高噴灌漿孔的鉆孔作業(yè)；

（2）GP-1800-2高壓定噴臺車，高塔架無機調速型，噴管直徑Φ89mm，噴嘴直徑1.8mm～2.0mm，主要用于噴漿提升成墻作業(yè)；

（3）3D-S8-75/500高壓灌漿泵，將高壓漿液輸送到高壓噴漿管中；

（4）VF-6/7-A空壓機，提供高壓氣體；

（5）YJG-80立式灰漿攪拌機，拌制水泥漿液；

（6）1m3集料斗，儲存拌制好的水泥漿液，進漿口應設置過濾網(wǎng)過濾未攪拌均勻的水泥結塊；

（7）發(fā)電機。

1.1.3 現(xiàn)場準備

（1）場地清理

施工前，按照施工規(guī)范的要求進行場地清理。清理后的場地應平整，并做好排水。

（2）布樁圖

開工前，根據(jù)圖紙標明線路中心、里程、堤肩線、每根樁編上編號，標出設計樁長。

（3）測量放樣

首先對設計單位移交的導線點與水準點，會同監(jiān)理工程師進行復核，確認無誤后再使用。測量人員按設計圖紙、布樁圖，進行樁位、原地表標高、樁位孔口標高等有關測量放樣工作。

1.2 試樁施工

高壓定噴截滲墻正式施工前應進行工藝性試樁施工，試樁地點選擇在與工程樁施工條件相近的區(qū)域，試樁深度不小于設計要求，試樁材料與施工一致，以掌握適用該區(qū)段的成樁經(jīng)驗及獲取各種操作技術參數(shù)：

（1）滿足設計要求的各種技術參數(shù)，包括鉆機鉆進與提升速度、噴氣壓力、單位時間的噴入量、水泥漿壓力、單位時間用漿量、水泥漿比重等；

（2）檢驗選定的施工設備和施工工藝是否滿足要求；

（3）校驗連續(xù)墻抗?jié)B性能是否滿足要求。

由于高壓定噴截滲墻是地下隱蔽工程，施工過程控制就非常重要，只有通過工藝性試樁，取得較適宜符合工程實際情況的施工工藝參數(shù)，才能用以指導大面積施工，工藝試樁參數(shù)的準確性、可靠性是后續(xù)工程樁施工質量的有力保障。

1.3 工程樁施工

1.3.1 施工場地平整和規(guī)劃

對施工場地進行平整，對低洼和表部松散部位回填、夯實和加固，以滿足施工機械行走的需要。

施工制漿、噴漿與排廢漿區(qū)域應合理規(guī)劃，制漿區(qū)與高噴區(qū)距離應保持不小于20m的距離且不大于100m，保證高壓作業(yè)的安全性及施工連續(xù)性，廢漿排放池應根據(jù)工程需要選擇不妨礙施工的位置開挖排漿溝和廢漿池，廢漿池中間用細孔濾網(wǎng)間隔，一側池底高程高出另一側2m，以便將廢棄漿液過濾后回灌使用，既節(jié)約成本又減少了對環(huán)境的污染。

1.3.2 鉆機鉆孔

調整鉆機呈水平狀態(tài)，穩(wěn)固后方可開孔。開孔孔位與設計孔位的偏差不大于5cm。采用套管鉆進直接到設計孔深，起鉆后注入護壁泥漿，用拔管機拔出套管并保護好孔口，防止異物掉入孔內，鉆孔分Ⅰ、Ⅱ兩個次序進行。

鉆孔時采取防止孔斜的措施，可使用鉆桿懸掛鉛垂配合測斜儀的方法控制孔斜率，鉆孔完成后進行孔斜和孔深測量，由質檢人員進行工序驗收，檢測孔深超過設計墻底深度0.3m、孔底偏斜率不超過1%以后方可終孔，鉆孔終孔驗收合格后，對孔口妥善保護。

1.3.3 高噴臺車就位

使用液壓步履裝置使高噴臺車的井口裝置對準孔口，然后升降液壓支腿調平臺車，并進行試噴檢查，各管路及機械正常。

1.3.4 噴管定位

根據(jù)測量人員布置好的樁位及現(xiàn)場控制點，由技術人員現(xiàn)場放出具體孔位及墻體位置，現(xiàn)場將墻體兩端與孔中心位插入鋼釬用鋼絲連接成線，調整高噴臺車兩側噴頭位置與控制線重合，孔位中心偏差不大于5cm。

1.3.5 制漿

高壓噴射灌漿主要采用水泥漿液，漿液水灰比可為1.5：1～0.6：1（密度約1.4g/cm3～1.7g/cm3），要通過現(xiàn)場高噴試樁試驗確定適宜的水灰比范圍。使用高速攪拌機攪拌時間不低于30s，使用普通攪拌機攪拌時間不低于90s，水泥漿自制備至用完時間不應超過4h。用玻璃比重計測量漿液比重，符合要求后，經(jīng)過濾網(wǎng)對漿液進行過濾后存在1m3的貯漿桶中，進行噴灌施工。

1.3.6 噴射灌漿

下噴射管前應進行地面試噴，檢查機械及管路運行情況，并復核噴管的噴射放向。將噴頭下至設計深度，先開動高壓泥漿泵供漿，然后開動管道水泵噴射，再開動空壓機供氣，靜噴約30s，檢查各參數(shù)均符合設計要求后按擬定的參數(shù)開始提升，在離設計墻頂高程1.0m時放慢提升速度，到達設計墻頂后靜噴30s。

應注意：

（1）由于地層土質不同，尤其在砂土地層如果鉆孔與噴灌間隔時間過長會出現(xiàn)局部塌孔阻礙噴頭的下沉的情況，此時可邊噴漿邊小幅度上下移動噴管，利用漿液的潤滑和噴管的自重沖破塌孔段；

（2）高噴灌漿過程中，應每隔一段時間測定孔口回漿密度，若孔口回漿密度變小、回漿量增大，應降低氣壓并降低進漿水灰比或增大進漿量。

1.3.7 孔口回填

高壓定噴灌漿結束后，由于孔內的漿液發(fā)生泌水、沉淀和凝結收縮，高噴凝結體的頂部會產生凹穴，需要用漿液及時回灌填補，在施工時應充分利用孔口回漿進行回灌。噴射灌漿結束后，關閉管道漿液及高壓氣，將廢漿沉淀池中經(jīng)過過濾的回漿重新泵送到孔內，直至孔口漿液下降不明顯時，結束供漿。

應注意在粘性土含量較多的地層中進行高噴灌漿時，孔口回漿已混合了大量的粘性土顆粒，難以通過沉淀、過濾難以從漿液中分離出去，造成孔口回漿密度超過進漿密度，這樣的漿液不宜回收利用。因此應重視回漿密度的監(jiān)測及通過經(jīng)驗判斷回漿是否能作為回灌使用。

1.3.8 機具清洗

每噴射完一孔后，用清水沖洗機具及噴管噴頭，以免管路堵塞。

1.3.9 成墻施工

高噴灌漿作業(yè)分兩序進行，噴射作業(yè)連續(xù)進行，相鄰Ⅰ、Ⅱ序孔的作業(yè)時間間隔為12～72h。施工時根據(jù)現(xiàn)場施工情況調整同序孔的施工次序，如施工間隔時間過長，采取提高噴射壓力，降低提升速度等措施處理，確保Ⅰ、Ⅱ序墻體的可靠搭接。

1.4 施工工藝參數(shù)

1.4.1 施工參數(shù)的確定

高壓定噴截滲墻施工參數(shù)是通過工藝試樁試驗及以往類似工程經(jīng)驗綜合考慮確定，對以后工程樁的施工具有實際的指導作用。對于二管法施工的高壓定噴截滲墻在試樁中主要控制氣壓、氣量、漿壓、漿量、漿液比重及提升速度等參數(shù)，在試樁過程中要及時記錄施工參數(shù)，觀察孔口回漿情況及測定回漿密度，注意噴漿時產生的異常情況做到能及時調整施工參數(shù)，以滿足施工需要。

由于高壓定噴截滲墻是地下隱蔽工程，試樁成墻效果是否能滿足設計要求不直觀，需要配合成墻后進行墻體開挖觀察成墻長度、厚度及墻體搭接情況。成墻效果不理想時應及時分析原因，調整施工參數(shù)再次進行試樁試驗，直到取得合格的施工參數(shù)。工藝試樁參數(shù)不僅要滿足工程設計指標，同時也要考慮施工的經(jīng)濟性，要結合試驗和工程經(jīng)驗選擇合理的施工參數(shù)范圍。

1.4.2 本工程的施工參數(shù)

通過工藝試樁及試驗檢測結果的比較，我部所確定的高壓定噴截滲墻施工參數(shù)為：

1.5 成墻質量檢驗

高壓定噴截滲墻質量檢驗宜采用開挖檢查及圍井試驗的方法進行，由于高壓定噴墻體厚度較小，不宜采用鉆芯取樣方法進行檢驗。高壓定噴截滲墻質量檢查點應選擇在以下重點部位：

（1）地層復雜的部位；

（2）漏漿嚴重的部位；

（3）可能存在質量缺陷的部位。

1.5.1 開挖檢查

考慮到高壓定噴截滲墻在69+050、69+090兩處分別與現(xiàn)有一條跨河高速公路兩側路基防滲墻搭接形成整體防滲系統(tǒng)，搭接處可能存在質量缺陷及漏漿情況，我部分別在69+050、69+090兩處進行了開挖檢查。69+050處開挖30#～33#孔，挖深2.5m、長4.5m、寬2.0m；69+090處開挖60#～62#孔，挖深2.4m、長3m、寬2.0m。

根據(jù)開挖檢查，墻體的外觀質量較好，無蜂窩、孔洞，截滲墻整體性強，墻頂高程、孔距、相鄰孔墻交接均符合要求。在鉆孔中心、墻體、相鄰墻連接處墻厚均≥10cm，在兩墻連接處墻體厚度達到15cm。Ⅱ序墻施工時均發(fā)現(xiàn)已噴穿Ⅰ序墻現(xiàn)象形成搭接面，這說明成墻連續(xù)性較好，防滲墻成墻可靠。

1.5.2 圍井注水試驗

在工程樁施工完成7天后，采用噴射圍井注水試驗方法進行滲透系數(shù)測定，測得截滲墻滲透系數(shù)平均值為5.60×10-7cm/s，均小于1×10-6cm/s，符合設計要求。

2 高壓定噴截滲墻施工技術要點

2.1 施工方法的選擇

高壓定噴截滲墻施工方法更適用于粉土和砂土，其他結構地層施工前應通過現(xiàn)場試驗確定墻體防滲效果。二管法施工是利用兩個并列管將漿預拌好的水泥漿和壓縮空氣通過高壓的方法一次噴射成墻，其工序少、施工效率高，水泥漿比重容易控制，但對噴射孔位及噴嘴角度要求較高，誤差較大時無法達到預期的防滲效果，一般根據(jù)相鄰孔墻連接形式、噴嘴夾角大小和不同地層進行試驗，以確定孔位布設、孔距、噴射角度及其他施工參數(shù)。

2.2 施工質量及成本的控制

由于二管法施工水泥漿提前預拌，可通過試樁選擇能滿足施工質量要求及經(jīng)濟性好的水泥漿比重，在施工中嚴格控制噴漿壓力和噴桿提升速度以達到理想的成墻效果。

高壓定噴的鉆桿直徑比單管高壓旋噴的鉆桿直徑大，鉆桿鋼度大，鉆孔垂直度好、偏離少，主要控制好相鄰孔墻斜向連接，相鄰孔孔距適當，高壓定噴交接幾率比單管高壓旋噴交接幾率大大提高，從而成墻質量更有保障，施工費用也較旋噴樁費用低。

3 結語

綜上所述，高壓定噴截滲墻施工應主要對前期工藝試樁參數(shù)收集及分析控制，對施工過程參數(shù)控制及調整，對成樁后質量檢驗控制，通過事前、事中、事后“三控制”的原則施工，可有效保證截滲墻的施工質量。高壓定噴在堤防防洪、防滲加固施工中技術是可行的，經(jīng)濟是合理的，具有普遍意義和推廣應用價值。

【參考文獻】

[1]DL/T 5200-2004，水電水利工程高壓噴射灌漿技術規(guī)范[S].中華人民共和國國家發(fā)展和改革委員會，2005.

[2]胡昱玲，劉占山.高壓定噴灌漿施工的質量控制[J].安徽水利水電職業(yè)技術學院學報2008.03.