紀(jì)福春

（四平市水利勘測設(shè)計(jì)研究院，吉林 四平 136000）

高壓擺噴灌漿在壩基防滲工程的推廣應(yīng)用

紀(jì)福春

（四平市水利勘測設(shè)計(jì)研究院，吉林 四平 136000）

東豐縣仁合水庫壩基高壓擺噴防滲工程是四平市一項(xiàng)重點(diǎn)工程，關(guān)系著35萬人飲水問題。該工程采用高壓擺噴灌漿防滲技術(shù)，提高了防滲標(biāo)準(zhǔn)，顯著降低了工程投資成本。整個(gè)防滲規(guī)模為長534 m，深17 m。工程通過應(yīng)用新工藝、新結(jié)構(gòu)方案，提高了施工速度，取得良好的防滲效果。

高噴灌漿；三重管（擺噴法）；防滲處理；地基加固

1 項(xiàng)目概況

東豐縣仁合水庫位于東豐縣仁合鄉(xiāng)境內(nèi)，距東豐縣6 km，座落于松花江流域，輝發(fā)河水系，蓮河支流大柳樹河左岸分支的小摟脖河上。該工程以防洪、灌溉為主，兼顧除澇、水產(chǎn)養(yǎng)殖等，是一座綜合利用的中型水庫。水庫始建于1957年，后于1979年進(jìn)行擴(kuò)建增容，同時(shí)提出城市供水要求，于1981年竣工運(yùn)行。1984年對擴(kuò)建工程進(jìn)行了驗(yàn)收，并對遺留工程和問題提出了處理意見。水庫自運(yùn)行至今，發(fā)現(xiàn)壩頂防浪墻與粘土心墻脫離，土壩上下游護(hù)坡年久失修，破壞嚴(yán)重，壩后排水失效，壩基滲漏嚴(yán)重，供水工程取水首部嚴(yán)重破損，灌溉引水支洞庭嚴(yán)重破損和淤堵等諸多問題，無法正常運(yùn)行。2000年3月仁合水庫經(jīng)水利部大壩安全鑒定，被定為Ⅲ類病險(xiǎn)水庫。2000年12月完成該水庫除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)。在除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)中四平市水利勘測設(shè)計(jì)研究院組成了攻關(guān)小組，反復(fù)優(yōu)化設(shè)計(jì)，針對上述存在的問題逐一進(jìn)行科學(xué)處理，為達(dá)到水庫正常蓄水位，保證向城市年供水100萬t，對壩基進(jìn)行防滲處理。在壩基防滲處理設(shè)計(jì)中，突破了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，探索和引進(jìn)新的工藝、新的結(jié)構(gòu)技術(shù)措施。進(jìn)行了多種方案比較，設(shè)計(jì)最后確定采用高壓擺噴灌漿防滲方案，并得到了上級業(yè)務(wù)主管部門專家認(rèn)可和采納。方案：防滲范圍534.4 m，防滲板墻厚度0.20 m，平均高度 6.5 m,整個(gè)成孔深度17.2 m 。

仁合水庫除險(xiǎn)加固實(shí)施已有2年多，從根本上解決和改善東豐縣人民生活用水問題，灌溉面積達(dá)141 hm2，保護(hù)下游農(nóng)田566.67 hm2，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。在防洪方面可確保水庫下游梅河口市、四梅鐵路、四渾國防公路的防洪安全具有潛在的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，對于發(fā)展東豐縣縣城經(jīng)濟(jì)亦具有極其重要的意義。該項(xiàng)目新工藝、新結(jié)構(gòu)的成功引進(jìn)和推廣，填補(bǔ)了吉林省內(nèi)空白。

2 高噴灌漿的原理

高噴灌漿法是從灌漿管的噴嘴中噴出高速水流，利用自射流高度集中、力量強(qiáng)大的動(dòng)能，沖擊、切割地層并同時(shí)灌入漿液，與沖切的土體混合。隨著噴嘴的提升、擺動(dòng)、旋轉(zhuǎn)和漿液的凝固，在地基中形成質(zhì)地均勻、連續(xù)且密實(shí)的板墻或樁柱等，達(dá)到防滲和加固地基的作用。

高壓擺噴灌漿在地基形成防滲板主要有5個(gè)作用的結(jié)果：①?zèng)_切摻攪作用水流；②升揚(yáng)置換作用；③充填擠壓作用；④滲透凝結(jié)作用；⑤位移袱裹作用。

3 技術(shù)推廣的主要內(nèi)容及創(chuàng)新

3.1 主要內(nèi)容

高壓擺噴灌漿防滲技術(shù)作為一種新的施工工藝、新型的結(jié)構(gòu)型式其特點(diǎn)是：施工效率高、鉆孔直徑小、成墻質(zhì)量好、節(jié)省灌漿材料，對土層適應(yīng)性強(qiáng)。其工藝原理是利用φ89合金鉆孔，在地層中鉆孔，將高壓噴管直接深入孔中預(yù)定深度按照施工技術(shù)參數(shù)高壓噴射擺動(dòng)提升成墻。該工藝造孔和下管一次完成，并結(jié)合設(shè)計(jì)孔距充分利用高壓設(shè)備形成高壓水流對土體進(jìn)行沖切，并充分利用高速噴射流的高能區(qū)域高效切割地層，實(shí)現(xiàn)快速提升。

1）設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)：①采用32.5級普通硅酸鹽水泥和置漿混合液；②鉆孔孔徑偏差不大于50 mm，偏斜率小于1.0%；③防滲板墻與心墻搭接長度為2.0 m，孔深伸入基巖不小于1.0 m，墻體有效厚度不小于200 mm；④孔距1.6 m；⑤墻體的滲透系數(shù)不大于1.26×10-6cm/s，抗壓強(qiáng)度不小于3.0 MPa；⑥灌漿施工前進(jìn)行圍井試驗(yàn)，校核施工參數(shù)；⑦結(jié)構(gòu)形式：折線交叉啞鈴狀方式連接，擺角為25°。

2）擺噴施工參數(shù)選定：噴嘴數(shù)量，2個(gè)；水壓力，30～40 MPa；水流量，75 L/min；氣壓力，0.8～1.5 ；氣流量，1.5 m3/min；漿液壓力，0.6～0.8；漿液流量，70 m3/min；提升速度，5～10 cm/min；擺角為 25°；漿液配比，采用 32.5 級普通硅酸鹽水泥漿，水灰比0.8∶1。

3）高噴灌漿主要設(shè)備選擇:根據(jù)設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)和場地地質(zhì)環(huán)境，選用三重管——擺噴法施工，施工的機(jī)具和設(shè)備主要有：地質(zhì)鉆機(jī)，150型；高噴臺車，15 m；高壓水泵，40 MPa；泥漿泵，100/10；空壓機(jī)，6 m3；泥漿攪拌機(jī)，200 L；三重管包括導(dǎo)流器和噴嘴、雙噴嘴；高壓膠管，1.5寸。

目前高壓擺噴灌漿這種新工藝、新結(jié)構(gòu)作為一種基礎(chǔ)處理形式，多用于我國南方部分地區(qū)的各大、中型水利樞紐工程。在我國北方，特別是在吉林省應(yīng)用很少，該工藝在選取設(shè)計(jì)參數(shù)和工藝參數(shù)上具有特殊性，有成功的經(jīng)驗(yàn)、也有失敗的教訓(xùn)。該工藝還正在探索、改進(jìn)和完善中。

仁合水庫壩基防滲采用高壓擺噴灌漿代替了傳統(tǒng)的帷幕灌漿、化學(xué)灌漿、混凝土防滲墻結(jié)構(gòu)，在設(shè)計(jì)參數(shù)和施工工藝參數(shù)及設(shè)備選用上，設(shè)計(jì)先進(jìn)、科學(xué)合理，該項(xiàng)指標(biāo)已步入國內(nèi)同類技術(shù)領(lǐng)先水平。

3.2 技術(shù)創(chuàng)新要點(diǎn)

1）結(jié)合原土層結(jié)構(gòu)，選用三重管（擺噴法），就地取材。經(jīng)過調(diào)整和完善設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)和施工工藝參數(shù)，選用配套設(shè)備，顯著降低工程投資，較傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)型式節(jié)省工程費(fèi)用約30%。

2）高壓擺噴灌漿不破壞原壩體結(jié)構(gòu)，保持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，可進(jìn)行較深地層的基礎(chǔ)處理。

3）該施工通過對壩體、壩基防滲的成功和失敗教訓(xùn)，通過各參數(shù)的調(diào)整和完善，提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和防滲的可靠性。

4 結(jié)語

仁合水庫成功地引進(jìn)高壓擺噴灌漿防滲結(jié)構(gòu)新技術(shù)，提高了防滲標(biāo)準(zhǔn)，施工速度快，顯著降低了工程投資，整個(gè)防滲規(guī)模為長534 m，深17 m，解決了全縣35萬人飲水安全問題。該新結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比降低工程造成價(jià)30%，節(jié)省工程投資約73萬元。同時(shí)，通過應(yīng)用新工藝、新結(jié)構(gòu)方案，提高了施工速度，且板連續(xù)處牢固實(shí)心密實(shí)，板墻滲透系數(shù)均在10-5～10-8cm/s，取到了良好的防滲效果。該項(xiàng)技術(shù)在仁合水庫壩基防滲中成功應(yīng)用，引起了省內(nèi)同行有關(guān)專家的關(guān)注并得到好評，值得繼續(xù)推廣使用。

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［4］劉文清，等.2004版最新水利水電灌漿工程施工工藝與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用手冊［M］.合肥：安徽文化音像出版社，2004.

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