高壓擺噴在宣城市雙橋聯(lián)圩堤防防滲處理中的應(yīng)用

劉園園

(宣城市水利局，安徽 宣城 242000)

1 工程概況

宣城市雙橋聯(lián)圩城市規(guī)劃區(qū)堤防除險加固二期工程位于宣州區(qū)雙橋辦事處境內(nèi)，原堤防薄弱,汛期常發(fā)生管涌、滲漏等險情，防洪能力薄弱。工程地區(qū)屬長江中下游沖積平原與皖南山區(qū)過渡地區(qū)，堤基第四紀(jì)覆蓋層可分3層，上部為輕、中、重壤土類及砂壤土、砂質(zhì)黏土等，中部為細(xì)砂類中、粗砂，下部為卵石土。堤身填筑土成份較復(fù)雜，以輕-中-重粉質(zhì)壤土、砂質(zhì)黏土、重砂壤土為主。堤身填筑土質(zhì)量參差不齊，總體粉性重、黏性差，部分含砂較高，抗?jié)B性差。

根據(jù)地質(zhì)情況，本次工程采用高壓擺噴截滲墻和多頭小直徑深層攪拌樁對4.3 km堤防進(jìn)行防滲處理，在堤防內(nèi)形成一道擺噴帷幕墻，延長堤防滲徑，確保堤防安全。

2 設(shè)計要求

本次堤防防滲工程主要采用高壓擺噴灌漿進(jìn)行防滲處理，防滲墻沿堤頂中心線布置，墻頂高程為設(shè)計水位，下部深入砂卵石層4 m。施工時每30 m布置一個先導(dǎo)孔，以合理確定高噴截滲墻底線高程。

高壓擺噴分兩序進(jìn)行施工，先一序、后二序，相鄰孔作業(yè)時間間隔控制在12～72 h內(nèi)。高壓擺噴截滲墻位于砂卵石層處的墻體滲透系數(shù)設(shè)計要求K≤i×10-5cm/s(i=1～9)，其余部位墻體滲透系數(shù)設(shè)計要求K≤i×10-6cm/s(i=1～9)，墻體抗壓強(qiáng)度要求為R28≥3.0 MPa。

3 施工技術(shù)參數(shù)的確定

對于不同的地址條件、不同的工藝參數(shù)，高壓擺噴在堤防內(nèi)形成不同形狀、大小、結(jié)構(gòu)、搭接及物理力學(xué)性質(zhì)的凝結(jié)體。為滿足工程設(shè)計要求，確保工程質(zhì)量，通過現(xiàn)場試驗，確認(rèn)或調(diào)整孔間距、工藝參數(shù)等技術(shù)指標(biāo)。高壓擺噴搭接試驗在代表性場地同一軸線上分別設(shè)4個灌漿孔，孔距分別為1.4、1.5、1.6 m；圍井滲透試驗在代表性場地上共造4個灌漿孔，依次進(jìn)行高壓擺噴灌漿，以旋噴方式封底，形成四邊形圍井，在圍井中心位置設(shè)注水孔。通過開挖觀察、鉆孔取芯、圍井滲透試驗等，確定高壓擺噴施工技術(shù)參數(shù)，見表1。

表1 高壓擺噴施工參數(shù)表

4 高壓擺噴截滲墻施工

高壓擺噴不僅要求單孔質(zhì)量要好，而且相鄰兩孔的搭接質(zhì)量也至關(guān)重要，因此形成連續(xù)的截滲墻，防止堤防出現(xiàn)管涌滲漏險，確保堤防安全。

4.1 造 孔

造孔是高壓擺噴的先導(dǎo)工序，根據(jù)設(shè)計放樣，孔位在軸線與垂直方向上偏差都不得超過5 cm。每30 m設(shè)一先導(dǎo)孔，對每孔進(jìn)行鉆孔取芯，以確定該處的地質(zhì)分層情況。由相鄰兩先導(dǎo)孔的地質(zhì)分層情況并結(jié)合地質(zhì)勘測資料來控制30 m范圍內(nèi)的各灌漿孔的深度(假設(shè)30 m范圍內(nèi)堤防下地質(zhì)分層情況無急劇的起伏變化)，所以先導(dǎo)孔在本工程中作為重要的工序。

本工程中一、二序孔造孔施工時，由于高壓擺噴采用小角度(擺噴角度30°)對接防滲形式，鉆孔的垂直度將直接影響搭接質(zhì)量。若鉆孔方向發(fā)生偏斜將導(dǎo)致各孔灌漿的擴(kuò)散范圍不能互相搭接，在墻體范圍內(nèi)形成漏水通道，嚴(yán)重影響防滲能力。為保證鉆孔的垂直度，鉆機(jī)安裝必須平正穩(wěn)固，鉆孔時在孔口埋設(shè)孔口管，鉆機(jī)立軸和孔口管方向與設(shè)計孔向一致，保證鉆孔方向。同時采取措施控制孔斜率，單孔孔斜率不大于0.5%,相鄰兩孔的相對孔斜率綜合值不大于1%，每鉆進(jìn)5～10 m采用測斜儀進(jìn)行一次測量，作好觀測記錄及資料分析，及時糾正鉆孔方向。鉆孔過程中到達(dá)砂層或砂卵石層時，極易發(fā)生塌孔，必須采用膨潤土護(hù)壁，泥漿比重控制在1.1～1.3 g/cm3，黏度18 s以上，可循環(huán)利用，降低施工成本。

4.2 高壓擺噴

高壓擺噴是成墻的主要工序 ，應(yīng)做好高噴前準(zhǔn)備工作，噴射過程中各項工藝參數(shù)符合要求。若出現(xiàn)異常情況要及時按應(yīng)急預(yù)案處理，噴射結(jié)束后后續(xù)處理工作要跟進(jìn)到位，確保高壓擺噴質(zhì)量。

1) 高噴前準(zhǔn)備工作。移動高噴臺車到達(dá)孔位，檢查各管路是否暢通，連接是否牢固，高壓泵、空壓機(jī)等設(shè)備檢查運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常，安裝好噴射管和旋提擺，對中整平。在孔口用高壓水試噴，在地面進(jìn)行測量，調(diào)整好擺噴角度，偏差控制在2°以內(nèi)。噴射管下入孔中檢測孔斜率，根據(jù)孔斜率情況噴射管可稍作調(diào)整。噴射管下到設(shè)計深度，開始灌入符合要求的漿氣，靜噴將孔底沉渣清除出孔，直至噴射管完全到達(dá)孔底。做好水、氣、水泥漿等參數(shù)的檢測工作，確保各參數(shù)符合要求，尤其水泥漿是成墻的關(guān)鍵材料，用比重秤檢測控制在1.6～1.7 g/cm3，采用標(biāo)號、品種符合要求的水泥，具備廠家提供的合格證，每200 t送樣抽檢一次。送漿泵的壓力、流量要時常進(jìn)行檢測，確保漿液的輸送滿足高噴要求，尤其是位于砂卵石層高噴時，更要嚴(yán)格把關(guān)，確保高噴質(zhì)量。

2) 噴射擺提。在孔底開始噴射時不能立即提升，一定要待孔口的回漿比重達(dá)到1.2 g/cm3以上后才開始擺提，保證充足的水泥漿充填進(jìn)入砂卵石層，與之形成密實(shí)的墻體。當(dāng)回漿比重小于1.2 g/cm3時，應(yīng)降低提速或停止提升，待達(dá)到或超過1.2 g/cm3后再恢復(fù)提升?？卓诨貪{比重與水泥漿比重要進(jìn)行不定時抽檢，提升速度可在提升鋼繩或噴射管上用鋼尺進(jìn)行檢測。噴射過程中遇到問題故障，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況采取相應(yīng)措施及時處理，并做好記錄。

3) 回灌。擺噴達(dá)到設(shè)計高度后，觀察液面下降情況，一般停止提升數(shù)分鐘即可停噴起管。由于滲漏和水泥漿固結(jié)收縮，在后續(xù)施工中再用回漿分2次或3次將孔灌滿，直至液面不下降為止，確保墻體無收縮孔、孔柱無空洞。

5 工程質(zhì)量檢測

高壓擺噴是一項地下隱蔽施工技術(shù)，施工質(zhì)量的檢測需采用科學(xué)的方法、先進(jìn)的儀器設(shè)備，從而真實(shí)客觀地反映工程質(zhì)量，確保工程滿足設(shè)計要求。本工程中高壓擺噴截滲墻檢測工作主要有如下內(nèi)容：①現(xiàn)場圍井、搭接試驗。當(dāng)圍井施工完成后，對圍井進(jìn)行現(xiàn)場注水試驗，測試圍井墻體防滲效果。②現(xiàn)場進(jìn)行鉆孔降水頭注水試驗檢測墻體的滲透系數(shù)。③使用工程鉆機(jī)在截滲墻頂部進(jìn)行鉆孔(4孔)，鉆孔深度7～9 m不等，每孔取芯樣6件，檢測其抗壓強(qiáng)度、滲透比降及滲透系數(shù)。④采用探地雷達(dá)進(jìn)行全段檢測。檢測截滲墻是否有異?；蛸|(zhì)量缺陷，評價截滲墻的均勻性及連續(xù)性。

經(jīng)檢測，具體檢測結(jié)論如下：①現(xiàn)場圍井試驗滲透系數(shù)分別為5.89×10-6和1.37×10-6cm/s。②截滲墻頂部布置7個鉆孔注水試驗點(diǎn)，測得滲透系數(shù)k值在 1.71×10-8～6.27×10-7cm/s之間。③截滲墻墻體鉆取試樣，經(jīng)室內(nèi)滲透試驗得到多頭小直徑和高壓擺噴灌漿截滲墻各組滲透系數(shù)k20在4.10×10-8～8.74×10-8cm/s之間。④高壓擺噴灌漿截滲墻墻體芯樣無側(cè)限抗壓強(qiáng)度在5.13～7.17 MPa。⑤采用探地雷達(dá)對堤防截滲墻全段進(jìn)行探測，對所測圖像解釋判別后，認(rèn)為該工程截滲墻均勻性和連續(xù)性較好，墻體未見工程質(zhì)量缺陷。

以上檢測參數(shù)均滿足設(shè)計要求，反映出高壓擺噴截滲墻在堤防防滲處理中取得了預(yù)期的效果。

6 結(jié) 語

對于江河兩岸堤防下透水性極強(qiáng)的砂卵石層，通過高壓擺噴阻斷滲水通路來達(dá)到防滲目的，防滲效果顯著。本次堤防防滲工程以延長滲徑來提高堤防防滲能力，未將墻體嵌入不透水層，保留一定的滲透通道，在外河水位較低時，能有效減小對圩內(nèi)機(jī)井灌溉的影響，在滿足堤防防滲要求的同時，也降低了工程成本。高壓擺噴技術(shù)在雙橋聯(lián)圩防滲處理中體現(xiàn)出施工快、效率高、防滲效果好的特點(diǎn)，在類似地區(qū)的防滲工程有一定的推廣應(yīng)用意義。