高壓旋噴防滲墻在水電站船閘工程中的運用探討

樊文超

【摘要】為優(yōu)化地基修筑、水利工程等建設效果，增強其防水功能，做出合理應用高壓噴射技術(shù)的提議。文章選擇水電站主體工程作為研究對象，較為詳細的探討高壓旋噴防滲墻技術(shù)應用情況，合理設計該項技術(shù)主要參數(shù)，全面掌握施工要求等，檢測并客觀評價了該項技術(shù)的應用效果。希望能和同行分享技術(shù)方法與經(jīng)驗，整體優(yōu)化水電站船閘建造效果，為我國水利行業(yè)長久發(fā)展保駕護航。

【關(guān)鍵詞】水電站;船閘工程;高壓旋噴;防滲墻技術(shù)? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2022.12.055

1、工程概況

五里河旺莊閘處于五里河K2+400，河道地層從上到下分別是素填土、黏土、砂質(zhì)黏土、中砂。

施工現(xiàn)場已完成“三通已平”，施工運輸車輛可直接入進現(xiàn)場，現(xiàn)場地大致平整?；揪邆涫┕l件。

2、現(xiàn)場高噴試驗

既往大量的工程研究表明，水利工程特殊地質(zhì)形成的原因較復雜，既有的試驗成果僅能做參考了，在正式防滲墻施工建設前，參建方要先開展施工工藝試驗。基于試驗驗證擬用工法技術(shù)層面上是否可行、成效是否可靠及經(jīng)濟投入是否合理等，在此基礎(chǔ)上確定最科學的施工工序，選擇應用最適宜的施工工藝，提供主要的施工技術(shù)數(shù)據(jù)，比如水泥拌合量、水灰比、鉆具的掘進與提升速度等，并認真檢查各類機械設備的使用性能，進而為高噴防滲墻現(xiàn)場施工活動提供更科學的指導。

2.1開挖檢驗

明確要求現(xiàn)場開挖深度、寬度均要≥2.0m，認真觀察不同樁體之間的搭接狀態(tài)、混凝土攪拌的均勻度，局部裂縫、缺損等質(zhì)量缺陷的發(fā)生情況。

2.2取芯試驗

通過開挖或者鉆孔（墻體厚度>400mm時）的方式由防滲墻內(nèi)取得水泥土芯樣，在室內(nèi)持續(xù)養(yǎng)護到28天，將其制作成試（50mmx50mmx50mm）進行無側(cè)限抗壓強度與滲透試驗，獲得抗壓強度、壓縮模量等指標。檢測驗證所得試驗參數(shù)是否符合工程設計要求。

試驗中設定注漿孔距0.4m，孔深是打進相對不透水層O.5m;漿液水灰比1.0，控制漿液比重1.5g/㎝3;控制水泥漿灌注壓力2.OMPa，流量100L/min，現(xiàn)場注漿提升速度0.2m/min[1]。

本次試驗共計制造了3個圍井，通過圍井注水試驗滲透系數(shù)分別是6.88×10-7㎝/s，1.62×10-7㎝/s與9.25×10-8㎝/s，都滿足工程設計要求的1×10-6㎝/s。

對于砂壤土、粉質(zhì)壤土、淤積質(zhì)粉質(zhì)壤土相間土層，高噴現(xiàn)場施工可以采用調(diào)整提升速度但是維持其他參數(shù)恒定的形式去達到。

3、工程設計

現(xiàn)場施工時，為減少周邊水流給施工過程帶來的干擾，需要組織施工隊在清除過的淤泥區(qū)域開展施工活動，建造出圍墻結(jié)構(gòu)。圍堰建造好以后，對其基地進行防水處理。執(zhí)行該步驟施工過程時，一定要參照既有航道的實際情況完善設計內(nèi)容，防水墻主項數(shù)據(jù)如下：墻長66m、總墻面積540㎡。其中樁基深度達到2m-13m，間隔1.1m，場地內(nèi)鉆孔總長度達到540m。結(jié)合水利項目的真實狀況，完善高壓旋噴工藝設計（表1）[2]。

4、施工

施工流程（見圖1）。

本工程旋噴樁采用三重管符合噴射高壓水流和壓縮空氣、水泥漿液的工藝，其施工工藝流程如下：

測方孔位→沖洗器具→回灌漿液→移機至下一孔位。

4.1確定樁位

測放孔位：按設計要求進行，在確定孔位時，應由甲乙雙方技術(shù)人員共同參與確定，為保證孔位的準確性，樁位必須打入木樁做標記。

4.2配制漿液

嚴格按照1：1的水灰比確定實際加水高度以及加灰量，并在攪拌機設備局部做好相應標記信息，見表2[3]。

具體實踐中，嚴格按照前期標注好的加水高度及加灰量進行管理控制，漿液水灰比1.0，漿液比重1.5g/㎝3。充分攪拌以后采用比重計測量控制漿液密度。要做到每罐一測，并指派專人準確記錄相關(guān)信息，包括加水量、加灰量以及漿液密度等。將一道過濾網(wǎng)布置在灰漿攪拌機和集料斗之間，利用其過濾漿液。本工程要求制備好的漿液不可以存在離析情況，如果環(huán)境氣溫在10℃以上并超過3h，或者在10℃之下超過5h，都要按照廢漿處理。

4.3鉆機引孔

先使鉆機安置在標定的孔位上，使鉆頭中心對準孔中心，樁位偏差部應大于±5cm;調(diào)整鉆機水平度及鉆桿垂直度，施工時保證鉆孔的垂直偏差部超過1%;成孔直徑為110mm，深度進入強風化巖1.00m;終孔后較量鉆具，孔深精度控制在±10cm以內(nèi);以滿足設計要求方可終孔。

4.4三重管法高壓旋噴樁

高噴灌漿注漿料選用42.5R普通硅酸鹽水泥，水灰比設計1.0～1.2，明確要求水泥用量≥550Kg/m（11包/m），可以工程現(xiàn)場實際需求在水泥漿液中添入外加劑，包括摻和料和速凝劑、減水劑等，加強水泥漿攪拌時間的控制，配合使用高速、普通攪拌機的攪拌時間要分別在30s、90s以上，水泥漿從制備至到完的時間應該被控制在4h以內(nèi)。

高壓注漿泵自身的使用性能要和工程現(xiàn)場所用注漿液的品類、密度相互適應，指派專人定時檢查各種壓力表的使用情況。

高噴灌漿要按照從上到下的方向持續(xù)進行，控制噴射注漿管提升速度≤10cm/min，中途進行接、卸噴射管等操作時，要對搭接段進行復噴，復噴長度要≥0.2m。高噴灌漿因其他情況中斷后恢復作業(yè)時要復噴中斷孔，要確保搭接長度≥0.5m。

高噴灌漿施作時，若出現(xiàn)壓力急劇降低或者土壤增高的情況，則一定要盡早探查具體成因，及時解決。如果鉆孔中出現(xiàn)了十分嚴重的漏漿情況時，可以結(jié)合現(xiàn)場實際情況采用如下方法處置：一是適度降低噴射壓力、流量，開展原位灌漿活動;二是把適量速凝劑添加至漿液內(nèi);三是增加漿液密度或者持續(xù)灌注水泥砂漿，水泥粘土漿等物料;四是朝向鉆孔中灌注砂、土等堵漏類建材。

當觀察到孔口不出現(xiàn)返漿現(xiàn)象時，工人就要立即停止提升，孔口存在少許返漿時，應適度降低提升速度，在進口漿正常的工況下，如果檢測到孔口回漿密度減小，實際回漿量增加，則可以降低氣壓并且適度增加進漿漿液密度或進漿量。

如果高噴灌漿現(xiàn)場施工中出現(xiàn)串漿這一不良狀況時，則要盡早填堵串漿孔，在灌漿孔高噴灌漿施工康過程結(jié)束后，要盡早對串漿孔進行掃孔操作，隨后就可以進入到高噴灌漿工序內(nèi)，當然參建工人結(jié)合現(xiàn)場實況還可以持續(xù)鉆進。

本工程施工時，把高壓旋噴施工作為重要工藝內(nèi)容：

（1）高噴臺車就位，先對施工機具進行試運轉(zhuǎn)或稱試噴，位置機具試運轉(zhuǎn)時的高壓水泵泵壓（20±2）MPa，空壓機風壓0.7MPa為宜，泥漿泵泵壓1.OMPa，一定要做到同軸噴射。通過試噴過程檢測檢查噴咀、噴管及全部設備能正常運轉(zhuǎn)后，下放φ89mm高噴管（三重管）到設計深度，在噴射管下放的環(huán)節(jié)中，要配合應用膠帶用于保護噴嘴，減少或規(guī)避局部堵塞的不良情況。

（2）噴漿：在確認噴頭抵達設計深度時，工人要嚴格按照設計參數(shù)送漿，水、氣執(zhí)行靜噴過程，當觀察到漿液返出孔口、一切正常以后就開始提升噴管，一定要確?，F(xiàn)場噴射過程連續(xù)進行，控制漿液用量70L/min～80L/min。中途如果拆卸噴射管，那么工人隨后應把噴射管下放到原位0.2m之下執(zhí)行復噴操作，現(xiàn)場噴射活動中要定時檢查車輛原漿、返漿比重以及水泥漿用量等指標，加強風壓、水壓的管理控制。如果測量發(fā)現(xiàn)返漿密度<1.2g/cm3時，則要即刻暫停提升操作，直到回漿≥1.2g/cm3時，拆允許恢復正常噴漿作業(yè)過程。本工程現(xiàn)場高噴作業(yè)被細化成三道工序進行，明確規(guī)定相鄰I、II序孔的作業(yè)間隔時間≥24h。

（3）高噴灌注施工中，如果能確定冒漿量超過注漿量20%時或徹底不冒漿時，可以嘗試運用如下方法處理：一是如果地層之內(nèi)有較大空隙導致不冒漿時，可以指導工人在空隙地段增加注漿量，確認空隙被填滿以后在進行后續(xù)噴射活動;二是如果現(xiàn)場冒漿量過大時，可以采用增加噴射壓力或者適度減縮噴嘴孔徑，或者加速旋轉(zhuǎn)與提高速度等方式，降低場區(qū)內(nèi)的冒漿量;三是加強“冒漿”關(guān)卡的控制，發(fā)現(xiàn)冒漿異?；蛘卟幻皾{時不可進行提升操作。

嚴格按照工程設計要求及監(jiān)理人員做出的指示，利用標準試模收集冒漿試樣去檢查現(xiàn)場高噴注漿情況。高噴灌漿在工程現(xiàn)場要做到全孔自下向上連續(xù)作業(yè)，如果發(fā)生中斷，則要把噴漿管沉到停噴點之下0.5m，在其恢復正常以后再進行噴漿提升。如果停機時間>3h，則要逐一清洗泵體和輸漿管路。現(xiàn)場施工嚴格控制壓力與提升速度兩大指標，確保孔中漿液上返過程暢通，規(guī)避發(fā)生局部地層劈裂、地面抬動等不良情況。高噴灌漿作業(yè)整體結(jié)束后，采用回漿或者水泥漿及時進行補灌，直到孔口漿面不出現(xiàn)下降現(xiàn)象為止。

（4）加強注漿材料以及注漿量的控制。本工程選擇42.5普通硅酸鹽水泥作為注漿材料，現(xiàn)場注漿量一定要和設計要求吻合，利用公式測算出具體的噴漿液用量。結(jié)合旋噴漿液用量、漿液水灰比能夠求出樁體每1.0m實際所需的水泥用量。實際平均水泥用量是0.92t/m。

按照工藝參數(shù)要求計算，公式：

Q=（H/v）q（1+B）

Q表示的是漿液現(xiàn)場實際用量（m3）;q是注漿泵的排漿量（L/min）;H是樁體長度（n）;v代表的是注漿管的提升速率（m/min）;B是損失系數(shù)，范圍0.1～0.3。

4.5注意事項

（1）在鉆孔施工環(huán)節(jié)中一定要確?，F(xiàn)場

打孔方位符合設計要求，建議將其實際測量誤差控制在1㎝之內(nèi)。在正式應用鉆機設備之前，一定要確保其組合狀態(tài)安全且和設計要求相吻合，方位精準度高，這樣打孔操作以后就能規(guī)避發(fā)生偏移情況，確保鉆心與空心處于一個水平點上，借此方式提升偏差度的控制效果。

（2）高壓噴漿時，一定要確保鉆孔設備被安置在提前設定好的位置，隨后指派專人調(diào)試高壓設備，確保其和符合相應的使用標準要求.試壓完成后，按照設計要求配制泥漿，隨后將其裝進噴射設備中，嚴格按照有關(guān)要求執(zhí)行澆筑工序，使噴漿工序的合理性、科學性得到最大保障。如果現(xiàn)場施工時發(fā)現(xiàn)鋪筑的管道長度不夠時，則要對管道進行對接處理，一定要確保對接過程額度安全性、可靠性。當有暫停設備運行的要求時，要及時更換新品，并且要認真清洗各類鉆具。

（3）對于噴射施工完的建筑墻面，施工方要結(jié)合項目設計要求，有針對性的調(diào)整局部。這主要是因為墻體發(fā)生凝固時，會發(fā)生整個建筑高度降低的狀況，為確保其符合設計要求的高度范圍，則要組織工人進行再澆筑，確保施工整體水平滿足項目要求。

（4）運用高壓設備執(zhí)行噴射施工過程時，要密切關(guān)注設備的現(xiàn)場運轉(zhuǎn)狀況，切邊其內(nèi)部壓強和施工設計要求相契合，若出現(xiàn)隱患因素或者故障問題時，則要關(guān)閉設備啟用電源，做停工處理，對其開展全面的檢查、維修工作，科學調(diào)整后確保各項參數(shù)均符合工程要求，只有這樣才能繼續(xù)施工運行。

（5）針對現(xiàn)場施工中引起坍塌、漏漿等不良狀況，施工方要綜合多方面因素分析其成因，編制應急處理方案，這樣遇到突發(fā)情況時能取得良好的治理效果。如果以上情況十分嚴重，則要在添加封堵劑等以后，再進行噴射，在確認其符合設計要求以后，才可以執(zhí)行后續(xù)施作項目。

5、質(zhì)量檢查以及防滲效果

針對墻體施工質(zhì)量的檢查，可以結(jié)合應用開挖、圍井注水以及室內(nèi)試驗等方法。

開挖主要用于檢查防滲墻的連續(xù)性與實際有效長度。高噴防滲墻樁要和樁體搭接良好，各處混凝土攪拌均勻，未見裂縫及缺損等現(xiàn)象。

注水試驗檢查。即應用全孔一次注水開展試驗，利用下式計算滲透系數(shù)（K）：

K=QL/（FH）

Q代表的是滲水流量（㎝3/s）;L即為滲徑長度，實質(zhì)上就是板墻平均厚度（㎝）;F是滲水面積（㎝2）;H表示的是水頭（㎝）。

本工程被檢查的防滲墻K取值范圍是6.87×10-7～9.25

×10-7㎝/s范圍，符合設計要求。

結(jié)語：

近些年中，高壓噴漿技術(shù)在國內(nèi)水利項目建設領(lǐng)域內(nèi)有廣泛應用，其能較好的滿足工程防水施工的技術(shù)含量高、施工水平嚴格等要求，有益于提升現(xiàn)場施工的標準化水平，優(yōu)化工程建設質(zhì)量，確保項目內(nèi)的建筑主體長期使用后不被水侵蝕，有益于延長水利工程的使用壽命，創(chuàng)造出更理想的效益。

參考文獻：

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