位海洪，李祥銀，張 濤

（滕州市水庫管理服務(wù)中心，山東 滕州 277533）

在水庫防滲工程中，高壓旋噴注漿法是一種利用鉆機(jī)把帶有特制噴嘴的注漿管鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)防滲墻位置后，按照設(shè)計(jì)半徑向上旋轉(zhuǎn)提升高壓設(shè)備噴射水泥漿液，與土粒、砂粒強(qiáng)制混合，形成具有一定強(qiáng)度的連續(xù)墻固結(jié)防滲體的方法[1]。該方法具有不擾動(dòng)和破壞防滲建筑、料源廣闊、價(jià)格低廉、設(shè)備簡單、管理方便等特點(diǎn)[2]，適用于處理淤泥、淤泥質(zhì)土、流塑、軟塑或可塑黏性土，同時(shí)適用于地基或土體的防滲處理，形成防滲帷幕，防止?jié)B流或管涌破壞[3]。山東省滕州市戶主東水庫在除險(xiǎn)加固工程中采用了這種高壓旋噴注漿法防滲方式。

1 工程概況

戶主東水庫是山東省滕州市一座以防洪為主集灌溉、養(yǎng)殖等綜合效益于一體的重點(diǎn)?。?）型水庫，1961 年11 月建成，控制流域面積9.25 km2，總庫容418.10 萬m3，興利庫容251.9 萬m3，2010 年曾進(jìn)行除險(xiǎn)加固，對大壩部分段實(shí)施了靜壓灌漿防滲處理。2019 年12 月，水庫被鑒定為“三類壩”病險(xiǎn)庫，并于2021—2022 年再次實(shí)施除險(xiǎn)加固工程，其中水庫較為突出問題是大壩壩基和放水洞滲漏，嚴(yán)重危害水庫安全。結(jié)合以往小型水庫防滲加固成功的經(jīng)驗(yàn)，這次除險(xiǎn)加固采用了高壓旋噴注漿法處理。

水庫工程由大壩、溢洪道、放水洞等組成。大壩為黏土心墻壩，總長654 m，壩頂高程129.20 m（85國家高程基準(zhǔn)，下同），最大壩高12.1 m，防浪墻頂高程129.80 m，壩頂寬度5 m，壩頂為瀝青混凝土路面。大壩上游坡高程124.17 m 處設(shè)2 m 寬平臺，戧臺部位為漿砌塊石護(hù)坡，戧臺以下壩坡為干砌塊石護(hù)坡，戧臺以上壩坡為預(yù)制混凝土塊護(hù)坡，戧臺上下坡比均為1∶3.0；下游壩坡為碎石護(hù)坡，坡比為1∶2.81～1∶3.0，在樁號0+121—0+521 范圍高程123.7 m 處設(shè)有2 m 寬平臺、0+148—0+480 范圍高程117.0～119.89 m 處有干砌石貼坡排水。溢洪道位于大壩西側(cè)，為開敞式，明槽寬約34 m，底高程125.80 m，最大泄量為181.7 m3∕s。放水洞位于大壩左岸樁號0+145 處，為豎井式進(jìn)水結(jié)構(gòu)，后接漿砌石拱形廊道，廊道內(nèi)為鋼筋混凝土管，管徑0.8 m。

2021 年8 月開始對水庫實(shí)施除險(xiǎn)加固，至2022年6月完成。工程主要建設(shè)內(nèi)容包括大壩壩頂照明設(shè)施建設(shè)；大壩壩基高壓旋噴灌漿防滲；溢洪道清理并新建消能防沖設(shè)施，交通橋加固；放水洞高壓旋噴灌漿截滲；新建大壩滲流和位移監(jiān)測2 項(xiàng)安全監(jiān)測設(shè)施。 工程建設(shè)期間放水騰庫，空庫運(yùn)行，汛限水位118.5 m。

2 水庫主要滲水問題及防滲處理設(shè)計(jì)

2.1 需要處理的滲水問題

經(jīng)2019年對水庫安全鑒定勘測和2021年除險(xiǎn)加固工程設(shè)計(jì)補(bǔ)充勘測，發(fā)現(xiàn)大壩樁號0+180—0+485范圍下游老河槽處有滲流逸出。根據(jù)地勘報(bào)告，壩基③層粗礫砂滲透系數(shù)為9.67×104～9.87×104cm∕s，具中等透水性，對壩基滲漏影響較大，需采取防滲工程措施；④-2 層強(qiáng)風(fēng)化花崗巖滲透系數(shù)為1.34×105～2.52×104cm∕s，具中等～微透水性，對壩基滲漏影響較大，需采取防滲工程措施。

放水洞位于大壩樁號0+145 處，結(jié)構(gòu)形式為砌石拱廊道內(nèi)襯鋼筋混凝土管，啟閉設(shè)備為10 t 手動(dòng)螺桿式啟閉機(jī)。放水洞廊道頂部和周圍填筑土成分混雜，填筑質(zhì)量差，壓實(shí)度低，形成滲漏通道。廊道外壁與壩體土間存在接觸沖刷問題，影響壩體安全?，F(xiàn)狀放水洞砌石拱內(nèi)常年明水流淌，放水洞的病險(xiǎn)問題為放水洞與壩體存在接觸沖刷，病險(xiǎn)問題屬于土石壩變形問題，建議對放水洞采取防滲工程處理措施。

2.2 大壩壩基截滲處理設(shè)計(jì)

針對戶主東水庫大壩壩基滲漏、危害水庫安全的實(shí)際情況，結(jié)合以往小水庫截滲處理成功經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)采用高壓旋噴注漿法進(jìn)行處理。

新建高壓旋噴防滲墻樁號為0+173—0+510，最小成墻厚度1.5 m，設(shè)計(jì)樁徑1.2 m，雙排布置。防滲墻各項(xiàng)指標(biāo)如下：原漿液采用純水泥拌制；水泥摻入量≥40 kg∕m2；水泥強(qiáng)度等級不低于42.5 MPa；抗壓強(qiáng)度90 d齡期單軸無側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于1.0 MPa；墻體垂直精度小于0.4%；最小成墻厚度1.5 m；滲透系數(shù)≤5×106cm∕s；防滲墻底部深入強(qiáng)風(fēng)化花崗巖層1 m，頂部深入壩體黏土層2 m。

2.3 放水洞截滲處理設(shè)計(jì)

為保障大壩工程安全、避免異常滲流對大壩造成滲透破壞，對放水洞洞周填土及洞基花崗巖采取除漏措施。采取塑性水泥灰漿防滲墻，墻總長58 m，東西長50 m，南北長8 m，最小墻厚1.5 m，墻頂至壩頂，平均深度參考值為13 m，成墻后墻體滲透系數(shù)不大于5×106cm∕s，水灰比為1∶1，采用高壓旋噴注漿法進(jìn)行施工，連接形式為三噴嘴單墻首尾連接；高壓旋噴注漿樁為2 排孔，孔距1 m，排距0.9 m，成墻厚度1.5 m，交圈厚度不小于0.6 m，鉆孔總長1 560 m，噴樁總長1 560 m。

施工時(shí)庫區(qū)先降水，水位至庫底高程118.50 m后再進(jìn)行高壓旋噴注漿。防滲墻各項(xiàng)指標(biāo)應(yīng)達(dá)到如下標(biāo)準(zhǔn)：原漿液采用純水泥拌制；水泥摻入量≥40 kg∕m2；水泥強(qiáng)度等級不低于42.5 MPa；抗壓強(qiáng)度90 d齡期單軸無側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于1.0 MPa；墻體垂直精度小于0.4%；最小成墻厚度1.5 m；滲透系數(shù)≤5×106cm∕s。

3 高壓旋噴注漿截滲施工方法

3.1 施工工藝流程和參數(shù)

施工工藝流程，如圖1—2所示。

圖1 高壓旋噴樁施工流程

圖2 三重管旋噴注漿示意

高壓旋噴分單管法、雙管法、三管法[4]，本工程采用三管法高壓旋噴工藝，參數(shù)詳見表1。

表1 高壓旋噴工藝參數(shù)

3.2 施工過程和注意事項(xiàng)

3.2.1 施工準(zhǔn)備

（1）放水騰庫。本工程防滲灌漿施工前，將水庫水位降低至死水位118.50 m，如遇5 a一遇來水準(zhǔn)備通過放水洞導(dǎo)流。

（2）樁位放樣。戶主東水庫大壩壩頂為瀝青路面，十分平整，現(xiàn)場“三通一平”工作較易完成，科學(xué)布置施工機(jī)械、輸送管路和電力線路，并在現(xiàn)場設(shè)置2臺250 KW的柴油發(fā)電機(jī)組用于灌漿設(shè)備供電、2臺抽水機(jī)抽水庫內(nèi)的水供水（水庫死水位內(nèi)水足夠施工使用）。

樁位放樣前，先在壩軸線上游側(cè)挖1 條0.8 m深、1.0 m 寬的導(dǎo)槽，布設(shè)2 排樁位（呈梅花狀）在導(dǎo)槽內(nèi)，2 排樁的縱向軸線分別位于壩軸線上游側(cè)0.05、0.95 m處。用全站儀測定旋噴樁施工控制點(diǎn)并做好標(biāo)記，用紅色油漆噴涂于大壩壩頂防浪墻立面上，經(jīng)過復(fù)測驗(yàn)線合格后，用鋼尺和測線實(shí)地布設(shè)樁位并做好標(biāo)記，保證樁孔中心位移偏差小于50 mm。

（3）施工組織。為加快施工進(jìn)度，本工程工地投入旋噴設(shè)備2套，每套設(shè)備設(shè)置2個(gè)施工班組。每班組由7人組成，組長1名，負(fù)責(zé)該機(jī)組的指揮，協(xié)調(diào)各工序以便正常作業(yè)；技術(shù)員1名，負(fù)責(zé)施工全過程的技術(shù)管理工作，包括原始資料的記錄、質(zhì)量監(jiān)督及施工過程出現(xiàn)問題的處理和反饋等；操作工3名，輔助工人2 名。采取兩班制作業(yè)，每班8 h，每套機(jī)械每日完成14～18根樁。

（4）修建排污和灰漿拌制系統(tǒng)。旋噴樁施工過程中將會產(chǎn)生10%～20%的返漿量，將廢漿液暫存在導(dǎo)槽中，沉淀后的清水根據(jù)場地條件可進(jìn)行無公害排放。沉淀的泥漿固結(jié)后，外運(yùn)處理。灰漿拌制系統(tǒng)主要設(shè)置在灌漿段的西側(cè)附近，便于水泥進(jìn)場，主要由灰漿拌制、灰漿儲存、灰漿輸送等設(shè)備組成。

（5）施工參數(shù)，詳見表2。

表2 高壓旋噴注漿法施工技術(shù)主要參數(shù)

3.2.2 施工過程

（1）旋噴臺車就位。旋噴管下入前，操作工檢查電壓、水壓等儀表是否正常，用水平尺校正旋噴臺車水平及旋噴管垂直，對中鉆孔孔位。為確保旋噴噴成墻的傾斜偏差在1∕150 以內(nèi)，鉆孔過程經(jīng)常檢查旋噴管垂直度。

（2）下旋噴管。下旋噴管前，在地面上進(jìn)行試噴，檢查高壓泥漿泵、空壓機(jī)運(yùn)行狀況，檢查高壓輸漿管、供風(fēng)管是否暢通及完好，準(zhǔn)備就緒后帶氣壓下入噴漿管。

（3）噴射過程。高噴管下至設(shè)計(jì)深度后，旋噴注漿時(shí)先空載啟動(dòng)空壓機(jī)，待運(yùn)轉(zhuǎn)正常后再空載啟動(dòng)高壓泵，同時(shí)向孔內(nèi)送風(fēng)和水，使風(fēng)量和泵壓逐漸升高至規(guī)定值，風(fēng)、水暢通后才開動(dòng)注漿泵，按設(shè)計(jì)要求的提升、旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)提升噴管，進(jìn)行噴漿作業(yè)，自下而上噴射注漿。

（4）終噴。大壩壩基防滲入巖旋噴1 m，提升旋噴平均2 m 土層后進(jìn)行靜壓補(bǔ)漿封孔，直至孔口冒漿不下沉為止；放水洞防滲從設(shè)計(jì)深度至孔頂全程旋噴冒漿不下沉為止。如遇到孔口漿面下沉，進(jìn)行回填灌漿，可利用相隔孔噴灌作業(yè)返漿，直到漿面不再下沉為止。每個(gè)噴漿孔噴漿完畢后，移開噴漿管，用清水把泥漿泵和管路內(nèi)的殘留漿液全部排出，沖洗干凈。

3.2.3 施工過程中問題處置

本次工程旋噴過程中，冒漿量基本上小于注漿量的20%，屬于正?，F(xiàn)象。不正常時(shí)，有冒漿含灰量小和完全不冒漿情況，經(jīng)檢查，冒漿含灰量小是三重管破裂串聯(lián)造成的；不冒漿出現(xiàn)原因?yàn)閲婎^堵塞或遇砂層地質(zhì)。若噴頭堵塞只需提管清理或更換即可，而遇砂層地質(zhì)可加大漿液的濃度復(fù)噴0.5 h 以上，待冒漿為止。另外，遇到因機(jī)械故障、孔內(nèi)事故、卸接管等原因?qū)е率┕ぶ袛?，恢?fù)噴射時(shí)均進(jìn)行了復(fù)噴，復(fù)噴搭接長度不小于0.5 m。

3.2.4 記錄

施工過程中，對鉆孔、旋噴灌漿的各道工序應(yīng)詳細(xì)、及時(shí)、準(zhǔn)確地記錄，所有現(xiàn)場記錄按要求使用統(tǒng)一表格。

3.2.5 打試驗(yàn)樁

本次灌漿工程的設(shè)計(jì)旋噴灌漿壓力為25～40 MPa，樁徑1.2 m。經(jīng)試驗(yàn)，灌漿壓力為25、28、31、34、37、40 MPa 時(shí)，樁徑分別達(dá)到1.12、1.16、1.2、1.24、1.27、1.30 m。本工程確定灌漿壓力為不小于31 MPa。旋噴樁施工完成28 d后做注水試驗(yàn)，測定其抗?jié)B系數(shù)，并與原狀滲透系數(shù)相比，檢查其是否符合設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)語

高壓旋噴注漿法是小型水庫工程常用的較為成功的防滲處理方法。從戶主東水庫除險(xiǎn)加固工程實(shí)施過程可以看出，該施工工藝流程較為規(guī)范，能夠通過高壓旋噴沖開巖系、土層進(jìn)行注漿，形成連續(xù)的水泥防滲樁墻，達(dá)到截滲目的。

戶主東水庫工程經(jīng)過該方法處理后，大壩下游老河槽處已無滲流，放水洞防滲效果尤為明顯，廊道內(nèi)已無滲水。采用高壓旋噴注漿法進(jìn)行工程防滲，經(jīng)過綜合評價(jià)，在防滲效果上優(yōu)于靜壓灌樁和常規(guī)的帷幕灌漿、固結(jié)灌漿等垂直防滲構(gòu)筑物，同時(shí)在工程造價(jià)上優(yōu)于防滲混凝土板墻、沉模板墻，適合在水庫工程防滲處理中推廣應(yīng)用。