盧正雷 孫德震 劉恩勝

（山東水利工程總公司 濟(jì)南 250014）

1 工程概況及地質(zhì)現(xiàn)狀

萬年閘泵站位于韓莊運(yùn)河中段，是南水北調(diào)東線工程的第八級(jí)抽水梯級(jí)泵站，設(shè)計(jì)輸水規(guī)模125m3/s，泵站所處地貌單元為山前沖洪積平原，地面高程29.4～30.2m。清污閘及下游出水池扭坡段設(shè)計(jì)底高程20.4m，進(jìn)水池及泵房段設(shè)計(jì)最低高程12.92m。

在基坑開挖內(nèi)泵房底板邊線南側(cè)4m處鉆探一眼試驗(yàn)井，井孔直徑60cm，井底入巖1m，井底高程10.0m。鉆井揭示的地質(zhì)剖面狀況為：18.0～20.5m高程為粘土夾姜石；13.0～18.0m高程為硬塑粘土；11.0～13.0m高程為中粗砂夾粘土，中粗砂含量約占50%；11.0m高程以下為粘土巖。

從現(xiàn)場(chǎng)抽水試驗(yàn)情況來看，當(dāng)水位降至16.0m高程時(shí)，抽水與涌水處于相對(duì)平衡狀態(tài)，出水量在15m3/h左右。當(dāng)基坑開挖至20.4～20.7m高程時(shí)，承壓水上覆土厚度足以抵消承壓水的揚(yáng)壓力，基坑處于比較安全的狀態(tài)。

2 高噴截滲處理方案

2.1 截滲墻布置方案

從招標(biāo)文件及現(xiàn)場(chǎng)鉆井所掌握的地質(zhì)資料來看，泵站場(chǎng)區(qū)地下水為第四系孔隙潛水、承壓水和基巖裂隙水，其中，中粗砂夾粘土中賦含的水為承壓水，承壓水水頭高度約為11m。為避免出現(xiàn)基坑突涌現(xiàn)象，確?；娱_挖繼續(xù)進(jìn)行，計(jì)劃20.4m高程以下基坑采用高噴截滲方案進(jìn)行圍封處理。為了給高噴施工創(chuàng)造有利條件，根據(jù)地質(zhì)情況和滲透系數(shù)計(jì)算結(jié)果，計(jì)劃首先在基坑開挖線外2m按30m間距四周打降水井，降水井深入基巖1m，高噴施工前通過降水井抽排把地下水位降至16.0m高程以下，以避免承壓水涌水對(duì)高噴帶來的不利影響并降低承壓水對(duì)上覆土層的揚(yáng)壓力，確?；影踩?。左右兩岸墻軸線距建筑物底板外邊線10m，開挖邊坡按1∶2控制，這樣能保證板墻外承壓水上覆土厚度滿足5m，上下游板墻軸線按板墻外設(shè)計(jì)開挖底高程至承壓水層滿足5.0m覆土厚度布置。經(jīng)計(jì)算，高噴軸線四邊周長(zhǎng)共352m，周邊排水井共計(jì)9眼，高噴軸線布置及排水井布置情況見圖1。

2.2 高噴截滲墻施工參數(shù)

高噴截滲墻采用兩序孔施工，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體情況經(jīng)過試噴后確定，鉆孔孔徑127mm，孔距按1.5m布置。為有效保證工程截滲效果，設(shè)計(jì)入巖深度為1m，在巖層內(nèi)及巖面上0.5m范圍內(nèi)采用高壓旋噴，在中粗砂夾土及砂壤土層內(nèi)采用高壓擺噴，板墻向上伸入相對(duì)隔水層2m，在相對(duì)隔水層內(nèi)同樣采用高壓擺噴。旋噴灌漿轉(zhuǎn)速為6r/min，提速 7m/min；擺噴角度為 30°，擺噴速度為7～8次/min，成墻厚度最薄處不小于10cm。成墻后墻的立面形式及剖面形式見圖2、圖3。

2.3 高噴截滲墻施工工藝

a.首先布設(shè)測(cè)量網(wǎng)點(diǎn)，定出鉆孔孔位，然后在不影響施工的地方用挖掘機(jī)預(yù)先挖好沉淀池和廢漿池。

b.用地質(zhì)鉆機(jī)對(duì)孔位鉆孔，直至設(shè)計(jì)深度，為保證鉆孔垂直度，該工程采用XY—2型地質(zhì)鉆機(jī)鉆孔。該鉆機(jī)具有機(jī)身重、鉆桿粗、回轉(zhuǎn)運(yùn)行穩(wěn)定、工效高、成孔垂直度高等優(yōu)點(diǎn)，用于較深的高噴造孔在垂直度方面有明顯優(yōu)勢(shì)。

圖1 基坑高噴截滲及排水井布置情況（單位：m）

圖2 板墻立面圖（單位：m）

c.鉆孔完畢后用高噴臺(tái)車下管進(jìn)行高噴灌漿施工，高噴臺(tái)車采用GP—5型臺(tái)車。該臺(tái)車具有全液壓控制、自動(dòng)步履、自帶監(jiān)控平臺(tái)、提升高度大等優(yōu)點(diǎn)。高噴施工采用三管法，施工時(shí)高壓水對(duì)地層土進(jìn)行沖擊破壞，同時(shí)攜帶水泥漿與原地層摻攪，最終形成一道連續(xù)的防滲幕墻。此次施工采用旋噴、擺噴相接合的施工方法，能夠有效解決不同地層的噴射問題。

施工工藝流程見圖4。

圖3 板墻剖面圖（單位：m）

圖4 高噴截滲墻施工流程

3 施工方法及控制要點(diǎn)

a.施工前首先對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行平整，用推土機(jī)進(jìn)行整平、碾壓。

b.高噴孔定位。在施工軸線上按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行放線定位，各孔采用統(tǒng)一編號(hào)，孔位偏差不大于5cm?？孜粯洞蛉氲孛嫦?.1m，妥善保護(hù)。

c.造孔。采用XY—2型地質(zhì)鉆機(jī)鉆孔，采用水沖巖芯鉆具，鉆孔孔徑127mm，鉆進(jìn)采用泥漿循環(huán)護(hù)壁，按先Ⅰ序孔、后Ⅱ序孔鉆孔。鉆孔前將鉆機(jī)放置水平，鉆進(jìn)過程中隨時(shí)利用水平尺檢查鉆機(jī)水平狀況，以保證垂直度，控制鉆孔偏斜不大于孔深的1%。鉆孔結(jié)束后用測(cè)斜儀測(cè)量孔斜率及孔斜方位。施工中，對(duì)孔深、地層及孔斜做好記錄，對(duì)出現(xiàn)的異常現(xiàn)象及時(shí)記錄和報(bào)告，以便采取相應(yīng)措施，確保質(zhì)量。

d.下噴射管。將臺(tái)車移至孔位，將噴頭各部位做檢查后妥善保護(hù)（如個(gè)別部位無法確認(rèn)，可孔口試噴），將噴射管下至設(shè)計(jì)深度，同時(shí)將井口擺動(dòng)裝置調(diào)整好方向，并與其他工序互相配合，做好灌漿前的準(zhǔn)備工作。

e.制漿：

?本工程水泥采用32.5R普通硅酸鹽水泥，要求水泥細(xì)度通過4900孔/cm2篩篩余量不大于5%；

?灌漿用水泥必須符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，并按批量收集出廠合格證并進(jìn)行抽樣檢驗(yàn)，不合格的水泥不得進(jìn)場(chǎng)，嚴(yán)禁使用受潮結(jié)塊的水泥，工地現(xiàn)場(chǎng)水泥存放應(yīng)采取嚴(yán)格的防潮措施并做好水泥進(jìn)場(chǎng)調(diào)配，縮短存放時(shí)間；

?該工程地下水水質(zhì)優(yōu)良，制漿用水從降水井中抽??；

?制漿材料嚴(yán)格稱量，誤差小于5%。水泥等固相材料采用重量稱量法。漿液必須攪拌均勻并現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定漿液密度。施工中隨時(shí)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)水泥進(jìn)行計(jì)量，嚴(yán)格按配合比制漿；

?漿液的穩(wěn)定性和自由析水率每5天測(cè)一次，如漿料發(fā)生變化，隨時(shí)加測(cè)。

f.灌漿。同時(shí)啟動(dòng)高壓水泵、空壓機(jī)、攪拌機(jī)、泥漿泵等配套設(shè)備，將各項(xiàng)工藝參數(shù)調(diào)整到符合施工要求后，開始噴射，待孔口返漿后按7cm/min的速度開始提升，這樣就自下而上形成了高壓噴射灌漿防滲板墻。在灌漿過程中，隨時(shí)檢查漿液比重，注意孔口冒漿情況，如孔口出現(xiàn)不返漿，說明下部地層中有大空隙或集中漏水通道，此時(shí)應(yīng)立即停止提升，采取充砂或摻加速凝劑等措施使其返漿，以確保防滲墻的連續(xù)性。

噴射過程中隨時(shí)檢查設(shè)備運(yùn)行狀況，做好各環(huán)節(jié)配合，避免中斷，如因停電、機(jī)械故障造成停噴時(shí)間達(dá)24h以上，繼續(xù)噴射時(shí)，則將噴頭下插50cm開噴，確保板墻在高度上的連續(xù)性。Ⅰ序孔、Ⅱ序孔灌漿間隔時(shí)間不小于3天。

g.回漿利用。從孔口冒出的部分漿液，除了被切割的地層顆粒外，大部分為水泥漿，將冒漿導(dǎo)入事先挖好的沉淀池，使地層中粗顆粒沉淀，并盡快將沉淀后的水泥漿泵送回?cái)嚢铏C(jī)回收利用，這樣既節(jié)約水泥、節(jié)省投資，又保護(hù)了環(huán)境。

h.回灌。待噴射管提到設(shè)計(jì)高程后，噴射灌漿結(jié)束，然后向孔內(nèi)不斷灌入符合質(zhì)量要求的水泥漿，直到漿液不再下沉為止，以避免因漿液排水固結(jié)引起防滲墻頂部出現(xiàn)塌陷。

i.封孔。采用0.6∶1的水泥漿泵壓封孔。

j.棄漿排放。舍棄的漿液排放至廢漿坑，等晾干后用自卸汽車?yán)翖壨翀?chǎng)。

4 使用效果

高噴截滲板墻完工后，經(jīng)開挖檢驗(yàn)，基坑截滲效果良好，確保了泵站底板干地施工，完全達(dá)到設(shè)計(jì)和施工要求。高噴截滲墻在萬年閘泵站基坑開挖中的成功應(yīng)用，對(duì)今后南水北調(diào)工程陸續(xù)開展的泵站工程中類似的深基坑開挖有著廣泛的借鑒和指導(dǎo)意義。