甘玉華，郭振明，崔雙立

（1.建昌縣水利局,遼寧 建昌 122200；2.遼寧省水利水電科學(xué)研究院，遼寧 沈陽 110003）

新型防滲墻在水庫壩基防滲中的應(yīng)用

甘玉華1，郭振明2，崔雙立2

（1.建昌縣水利局,遼寧 建昌 122200；2.遼寧省水利水電科學(xué)研究院，遼寧 沈陽 110003）

遼寧省水科院在小龍口水庫壩基砂卵石層防滲施工中，將高壓噴射灌漿與靜壓充填灌漿結(jié)合在一起，構(gòu)筑夾心結(jié)構(gòu)防滲墻。與高噴板墻相比，該種形式防滲墻厚度增加了3～4倍，單位體積墻體水泥含量增加了15%，從而使墻體的耐久性得到很大程度的提高。文章就這種新型夾心防滲墻在小龍口水庫壩基防滲中的設(shè)計、施工及防滲效果作了介紹。

高噴灌漿；充填灌漿；夾心防滲墻

1 工程概況

小龍口水庫位于大連市長海縣大長山島，壩型為粘土心墻土壩，總庫容為68.4萬m3，壩頂長310 m，最大壩高7.6 m，水庫主要是為嚴(yán)重缺水的大長山島鎮(zhèn)供水。

水庫壩基為第四系較松散的砂卵（礫）石覆蓋層，寬約280 m，最大厚度為12.7 m，滲透系數(shù)一般為4.2×10-2～6.3×10-4cm/s。覆蓋層蘊藏著較豐富的孔隙潛水，潛水位距地表2.5～3.0 m，水質(zhì)分析結(jié)果表明，地下水對混凝土具有硫酸性與鎂化性侵蝕。

海島淡水資源極為貧乏，水庫集雨面積僅為1.05 km2，年調(diào)節(jié)水量不足16萬m3，設(shè)計上要求大壩（含壩基）不允許發(fā)生大于5 L/s的滲漏量。通過對幾種覆蓋層防滲方案分析比較，選擇了防滲、耐久使用均有實際保證，經(jīng)濟(jì)上可行的夾心防滲墻。墻體上部插入粘土心墻2.0 m，下部及兩端嵌入基巖0.3～0.5 m，全封閉壩基覆蓋層。

2 夾心防滲墻的設(shè)計

夾心防滲墻由雙排高噴板墻相互連接成菱形井狀結(jié)構(gòu)，菱形井內(nèi)靜壓充填灌漿構(gòu)成，其平面布置如圖1所示。高噴灌漿孔沿防滲墻軸線的上下游側(cè)布置成雙排，排間距為0.8 m，同排孔間距為1.7 m，兩排灌漿孔呈一一對應(yīng)分布。各對應(yīng)灌漿孔向內(nèi)進(jìn)行120°高壓擺噴灌漿，形成的高噴板對接在一起，構(gòu)成菱形井狀防滲墻外殼。靜壓充填灌漿孔布置在菱形井中心，待周圍高噴板達(dá)到一定強度后進(jìn)行靜壓充填灌漿，使?jié){液充填、擴(kuò)散到井內(nèi)卵礫石層孔隙中去，固結(jié)后形成墻體內(nèi)核。同時擴(kuò)散到井壁的漿液又將墻體內(nèi)核與高噴板殼凝結(jié)在一起，從而形成一道夾心結(jié)構(gòu)防滲墻。

3 高噴灌漿施工

3.1 工藝原理

高壓噴射灌漿成墻工藝是利用工程鉆機(jī)造孔，將底端帶有水、氣、漿噴嘴的灌漿管置于預(yù)計的地基處理深度，調(diào)試灌漿管的升速、轉(zhuǎn)速及噴嘴出口的壓力、流量等灌漿參數(shù)達(dá)到設(shè)計要求值，然后自下而上提升灌漿管，進(jìn)行連續(xù)不斷地噴射灌漿。在灌漿管提升（旋、擺）過程中，噴嘴噴出的高壓水氣細(xì)射流沖切破壞地層土體，并將剝落下來的部分細(xì)顆粒順孔壁升揚到地面，同時灌入漿液在射流作用范圍內(nèi)與擾動的地層土摻攪混合，形成具有一定形狀的凝結(jié)體。單元孔形成的凝結(jié)體相互交接在一起，構(gòu)成連續(xù)的防滲板墻。

3.2 施工參數(shù)的選擇

高噴灌漿工藝參數(shù)選取的合理與否，直接關(guān)系到形成板墻質(zhì)量與工程投資多少。該工程首先參考國內(nèi)高噴灌漿處理砂卵石地基防滲工程資料，對各種灌漿參數(shù)進(jìn)行初步設(shè)計，而后針對這些設(shè)計參數(shù)及處理地層進(jìn)行現(xiàn)場噴射成墻試驗，通過開挖檢查成墻效果，修正設(shè)計選取參數(shù)值，得出符合工程實際情況的施工工藝參數(shù)，見表1。

表1 高噴灌漿施工工藝參數(shù)

3.3 設(shè)備及施工方法

高噴灌漿設(shè)備除高壓水泵、空壓機(jī)、泥漿泵、灌漿管等成套的通用設(shè)備外，該工程還采用了滿足雙排孔作業(yè)的新型高噴臺車及使基巖與墻體結(jié)合更牢固的下傾式噴嘴。

灌漿施工以兩排間斜對應(yīng)兩灌漿孔為一組，分一序組孔和二序組孔兩個序列進(jìn)行。分序施工的目的是避免噴射時造成鄰孔塌孔和串漿。先進(jìn)行一序組孔施工，遷移高噴臺車至已鉆完的一序組兩孔上擇一孔就位，經(jīng)定向、下管、試噴、提升、補漿等工序完成該孔噴射灌漿。然后將臺車上部底盤轉(zhuǎn)動一個角度，進(jìn)行另一孔噴射灌漿。這樣，臺車每遷移一個工位可完成一組孔噴射灌漿。當(dāng)一序組孔高噴灌漿施工完畢后，將臺車整體轉(zhuǎn)向180°進(jìn)行二序組孔灌漿施工。雙排孔分序施工詳見圖2所示。

為使高噴板墻嵌入基巖達(dá)到設(shè)計要求，灌漿施工中，除保證灌漿孔鉆入基巖足夠深度和使用下傾15°噴嘴外，還采用了復(fù)噴工藝。即在基巖面以下0.5 m至基巖面以上0.3 m，先采用高壓水氣定噴，沖切基巖面附近風(fēng)化巖層，隨后將噴射管插回到原處，進(jìn)行復(fù)噴灌漿。這樣，通過二次噴射灌漿作用，擴(kuò)大了基巖面處防滲墻的厚度及搭接長度。

整個高噴灌漿歷時50 d，完成高噴灌漿孔303個，構(gòu)筑菱形井151個，耗用水泥408 t。

4 靜壓充填灌漿施工

充填灌漿在高噴灌漿后30 d進(jìn)行。施工工藝采用在菱形井中心鉆孔，在鉆進(jìn)過程中，通過鉆桿向井內(nèi)卵礫石孔隙灌漿。孔內(nèi)的沖洗液即為充填灌漿的水泥漿液，水灰比為0.5，密度為1.80。充填灌漿壓力為0.4～0.6 MPa（泥漿泵壓力）。由于高噴灌漿在先，高噴時部分漿液已充填到卵礫石中的較大孔隙，因而充填灌漿的吸漿量小于設(shè)計量。充填灌漿完成151孔，耗用水泥95.2 t，平均每個菱形井充填水泥630 kg。

5 防滲墻質(zhì)量檢查及防滲效果

5.1 開挖檢查

整個灌漿施工結(jié)束后，沿防滲墻軸線方向進(jìn)行全斷面開挖（墻體插入心墻施工需要），清理出長256 m，厚0.5～0.85 m、高2.0 m裸露的地下連續(xù)墻?？梢钥闯?，組成墻體的各單元菱形體輪廓清晰，連接牢固，板殼與內(nèi)核間層次分明。墻體表面粗糙不平，卵礫石被噴射灌漿液充分包裹，較大塊礫石部分被漿液緊密包裹，部分懸露于墻外。將菱形體剖開檢查充填灌漿液以孔口為中心呈脈狀擴(kuò)散，并與高噴灌漿擴(kuò)散的漿脈相通。與灌漿前相比，菱形體內(nèi)卵礫石的密實度明顯提高，已由灌漿前的松散狀變成類似于窩團(tuán)狀凝固體。

5.2 室內(nèi)試驗

根據(jù)安排指定的位置，在開挖的防滲墻上，對組成菱形墻體的外殼，內(nèi)核分別取樣（齡期約150 d），進(jìn)行室內(nèi)物理力學(xué)性能試驗，試驗結(jié)果如表2。從表中看出：

1）墻體外殼和內(nèi)核的滲透系數(shù)均達(dá)到設(shè)計要求，而且外殼的滲透系數(shù)更低些。由此可見，在實際運行中，由高噴灌漿形成的墻體外殼將起主要的防滲作用。

2）組成墻體這兩部分的彈性模量均較低，而且彼此相接近，說明墻體具有良好的變形適用性和協(xié)調(diào)性。

3）墻體的抗壓強度完全滿足水庫底水頭防滲要求。

5.3 防滲效果

水庫建成后，經(jīng)歷4年蓄水，庫水達(dá)到設(shè)計正常高水位，壩前后形成了約6.1 m水頭差，觀察壩后坡腳附近地面無明顯滲水現(xiàn)象。經(jīng)長期觀測，匯集于壩后排滲溝的總滲量始終小于1 L/s。說明夾心結(jié)構(gòu)防滲墻取得了明顯的防滲效果，達(dá)到了設(shè)計防滲要求。

表2 防滲墻體的物理力學(xué)性能指標(biāo)

［1］白永年，吳士寧，王洪恩等.土石壩加固［M］.北京：水利水電出版社，1992.

Application of new cut-off wall in dam foundation seepage prevention for reservoir

GAN Yu-hua,GUO Zhen-ming,CUI Shuang-li

The sandwich structure cut-off wall is built by the combination of the high pressure jet grouting and static pressure filling grouting in the construction of seepage prevention for the sand and gravel layer of Xiaolongkou reservoir dam foundation.Compared with high pressure jet grouting cut-off wall,this wall thickness increases 3～4 times,the cement content per unit volume increases 15%,the durability improves largely.The paper introduces the application of new sandwich structure cut-off wall in the design,construction and effect of seepage prevention of Xiaolongkou reservoir dam foundation.

high pressure jet grouting;filling grouting;sandwich structure cut-off wall

TV866

B

1002－0624（2011）06－0012－02

2011-02-12