馮云飛（湖南欣盛建設有限公司，湖南　常德　415000）

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高壓噴射灌漿技術及其在病險壩防滲加固中的應用

馮云飛（湖南欣盛建設有限公司，湖南常德415000）

水庫壩基很容易出現(xiàn)滲漏的現(xiàn)象，因此，需要對病險壩進行防滲加固處理。為了保障防滲施工的整體質量，就需要合理的應用到高噴灌漿技術。本文就主要通過實例工程來進行了探究，重點對高壓噴射灌漿技術的施工工藝進行了探究，得出該技術在應用中所具有的參數(shù)，并明確了該技術的應用步驟和方式，希望通過本文的探究，能夠為相關的人員提供一定的參考和借鑒。

高壓噴射灌漿；原理；病險壩；應用

1　引言

由于我國水利工程起步較晚，發(fā)展速度緩慢，在20世紀80年代才在全國范圍內逐漸推廣應用高壓噴射灌漿施工技術，被廣泛應用于堤壩、涵閘的防滲工程中。高壓噴射灌漿技術是一種采用高壓水或高壓漿液而形成高速噴射流束，可以沖擊、切割及破壞地層的主體，將水泥基質漿液填充、摻雜其中，使?jié){液和被灌地層中的顆粒混合，形成樁柱或板墻狀的凝結體，起到提高地基防滲及承受能力的作用，從而防滲加固圍壩?；A防滲處理是水利工程施工中的關鍵環(huán)節(jié)，是影響水利工程施工質量的重要因素，在基礎土質不滿足施工需求，且滲透性較強時，加之水流的作用，就會嚴重危害水利工程的基礎施工。

2　工程概況

該水庫于1972年9月動工興建，1973年12月竣工投入運行。水庫樞紐工程由主壩、副壩、溢洪道、輸水涵管組成，主壩為均質土壩，壩頂高程201.80m，最大壩高21.8m，壩頂寬5.0m，總長度135m。水庫擋水壩以上流域集雨面積為4.5km2，總庫容216×104m3，校核洪水按300年一遇標準，對應洪水位195.78m，洪峰流量89.2m3/s，設計洪水按50年一遇標準，對應洪水位195.21m，洪峰流量65.3m3/s，水庫正常蓄水位193.0m。根據水庫《大壩安全鑒定報告書》，水庫大壩存在安全隱患，經專家進行現(xiàn)場核查，同意三類壩結論。擋水壩的主要問題為：①主壩壩體壓實度不滿足要求，混凝土碾壓質量差；②副壩破壞嚴重。

3　大壩防滲處理

3.1大壩防滲方案

針對水庫大壩混凝土碾壓質量較差，土體透水性較大的問題，壩體滲透問題較為嚴重，經過分析決定對壩體采取垂直防滲處理，這樣可以有效的緩解壩體的滲漏問題，防止出現(xiàn)滲透破壞的后果。根據本工程的地質條件，考慮到高壓噴射的防滲處理深度可達到59.2m，最終設計采用了單排旋噴套接結合兩岸擺噴的方式形成防滲墻。如圖1所示為防滲墻的結構示意圖。防滲墻軸線與大壩的軸線保持平行，軸線之間的距離為1m，墻體在大壩上游。墻體的總長度為318.3m，灌漿孔設置為單排孔，其中主要包括高壓擺噴灌漿孔和高壓旋噴灌漿孔，前者有64個，后者有303個。

圖1　防滲墻的結構示意圖

高壓擺噴鉆孔主要是布置在大壩的兩岸，處理深度為25m，鉆孔間距控制在1.2m，擺角控制在60°；高壓旋噴鉆孔在主要是布置在壩體中間段，鉆孔沿著壩體軸線單排進行布置，孔深應達到基巖表面，間距控制在0.8m。在高壓噴射灌漿施工過程中，應嚴格根據相關的要求進行，并且應綜合考慮工程的地質條件、試驗結果等各方面的因素，最終確定高壓噴射施工的各項技術參數(shù)指標，如表1所示。

表1　高壓噴射施工技術參數(shù)

3.2高壓旋噴灌漿防滲施工

高壓噴射注漿法由于固結體的質量明顯提高，它既可用于工程新建之前，又可用于竣工后的托換工程，可以不損壞建筑物的上部結構，且能使已有建（構）筑物在施工時不影響使用功能。同時該施工工藝實施過程中由于只需在土層中鉆一個孔徑為50mm或300mm的小孔，便可在土中噴射成直徑為0.4～4.0m的固結體，因而施工時能貼近已有建（構）筑物，成型靈活，既可在鉆孔的全長范圍形成柱型固結體，也可僅作其中一段。在實施時通過調整旋噴速度和提升速度、增減噴射壓力或更換噴嘴孔徑改變流量，使固結體形成工程設計所需要的形狀。處理深度已達30m以上。在高壓旋噴灌漿的施工過程中，主要是采用“三管法”分序進行旋噴施工，圖2為高壓旋噴灌漿施工示意圖。本工程灌漿的主要設備為灌漿泵、漿液攪拌器、儲漿桶、儲水桶、高壓橡膠輸漿管、風鉆等。灌漿的材料采用32.5級普通硅酸鹽水泥，水泥使用前應對質量進行復檢，合格后方可使用；灌漿用砂采用質地堅硬的天然砂，粒徑不大于2.5mm，細度模數(shù)不大于2.0；灌漿用水采用混凝土拌和用水。

圖2　高壓旋噴灌漿施工示意圖

3.2.1制 漿

本工程高壓旋噴灌漿施工所使用的漿液是由425號普通硅酸鹽水泥配置而成，漿液的密度控制在1.6～1.7g/cm3。水泥漿液在進行拌制時應確保有足夠的攪拌時間，一般情況下，采用高速攪拌機，攪拌的時間應控制在30s以上，如果采用普通攪拌機，攪拌的時間則應控制在90s以上。漿液在正式使用之前，應進行過篩，應定時對其密度進行測量。

3.2.2鉆 孔

在進行鉆孔施工時，需檢查孔號、樁位正確后，鉆機就位/調平/墊穩(wěn)/成孔（控制鉆進速度以保證孔斜不超過1.0%，跟管鉆進或泥漿護壁）。鉆孔過程中檢查孔斜，發(fā)現(xiàn)超偏及時糾正，達到設計深度要求經檢查合格后，移機進入下一循環(huán)。鉆進結束等待灌漿時，孔口應堵蓋，妥善保護。高壓擺噴灌漿孔各孔段灌漿前應采用壓力水進行裂隙沖洗，沖洗時間可至回水清凈止或不大于20min，沖洗壓力為灌漿壓力的80%。地質條件復雜時，沖洗方法宜通過現(xiàn)場試驗確定。

3.2.3試 噴

先在地面上進行試噴，一切正常即可將噴射管插入到灌漿孔，直至達到設計深度。接著即可開始進旋噴施工，將滿足要求的水、氣、漿液等噴入到鉆孔內。當孔口開始出現(xiàn)漿液冒出之后，即可根據設計的要求進行噴射管自下而上的提升，提升的過程中應進行適當?shù)臄[動，直至達到設計高度。在噴射施工過程中，應詳細的做好各方面施工數(shù)據的記錄，嚴格根據施工技術要進行施工質量的控制。

3.2.4高壓旋噴灌漿

高壓旋噴灌漿施工采用三重管噴射形式，噴射灌漿的具體施工過程為：旋噴機就位→將噴管下至預定孔深→送漿至孔口返漿→啟動高壓泵、空壓機→開始旋噴并提升→結束旋噴→回填封孔。鉆孔后對灌漿孔進行沖洗，直至回出清水并延續(xù)10min，總的沖洗時間不宜少于30min，沖洗壓力為灌漿壓力的80%，若大于1MPa，則采用1MPa。灌漿孔的壓水試驗應在裂隙沖洗后進行，試驗孔數(shù)不宜少于總孔數(shù)的5%，壓水試驗采用單點法。

3.2.5封孔

當高壓旋噴灌漿施工完成之后，應采用現(xiàn)場調配好的漿液進行機械封孔。

4　高壓噴射灌漿防滲效果

根據設計文件要求，本工程高噴墻質量檢查分為滲透系數(shù)檢查、墻體強度檢驗及成墻效果檢驗。

4.1滲透系數(shù)檢查

滲透系數(shù)檢查可采用圍井法或鉆孔檢查法，因擺噴所成墻體厚度較小，決定采用圍井法進行滲透系數(shù)檢查。根據規(guī)范要求，每3～5個單元工程宜布置一個圍井，本工程確定3個單元布置一個圍井；根據單元評定規(guī)范，結合設計圖紙確定的高噴墻成墻面積，初步確定20孔作為一個單元，據此60個灌漿孔進行一次圍井檢查。經圍井試驗，本工程主壩共進行23次圍井試驗，副壩Ⅰ共進行21次圍井試驗，滲透系數(shù)均滿足設計要求。

4.2墻體強度檢驗

墻體強度主要通過抽芯進行抗壓強度測試，設計要求墻體抗壓強度須大于5MPa，主壩抽取17組芯樣、副壩Ⅰ抽取14組，經過檢測，抗壓強度均大于15MPa。

4.3墻體連接情況檢查

本項檢查主要通過開挖出部分墻體進行。根據實際情況，參建各方確定了開挖檢查段，用挖掘機在主壩、副壩Ⅰ在成墻處開挖約2m深，確保能看到完整的彎折連接點。經過觀察，所開挖高噴墻體能有效搭接，所噴射墻體穩(wěn)定、連續(xù)。

經過高壓擺噴灌漿施工后，主壩、副壩Ⅰ下游管理地低洼處由水庫大量滲漏造成的積水基本消失，下游的牛皮脹得到有效緩解，高噴灌漿取得了預定的效果。

5　結束語

該水庫采用高壓噴射灌漿進行壩體防滲加固后，目前已恢復蓄水運行4年多時間，從工程建設回訪資料看，壩體浸潤線降低，下游壩腳量水堰觀測數(shù)據顯示滲流量明顯減少，壩體防滲加固效果較好，下游壩面及壩腳沒有出現(xiàn)較大的滲漏點，加固后壩體一直處于安全運行狀態(tài)，水庫排除了險情，既保護水庫下游人民群眾生命和財產安全，也提高了水庫下游的灌溉效益。

［1］盧曉鵬.高壓噴射灌漿技術在云南病險水庫加固工程中的應用［J］.水利水電科技進展，2012，32（5）：82～85.

［2］徐軍鴻.噴射灌漿技術在白河水庫除險加固中的應用［J］.中國高新技術企業(yè)，2012（31）：39～41.

［3］張玉明.水庫土石壩滲漏整治中的高壓噴射灌漿技術［J］.建材與裝飾，2013（8）：350～351.

馮云飛（1986-），男，工程師，主要從事水利水電施工工作。

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