高壓噴射灌漿在水庫除險加固工程施工中的質量控制

劉志偉

（新疆華瑞工程管理咨詢公司 北屯 836000）

1 概 述

目前，全國部分中小型水庫由于年久失修，很多進行了除險加固施工，而在除險加固過程中采用高壓噴射灌漿防滲墻施工工藝，對除險加固工程起到了較好的抗滲漏作用。下面結合筆者所經歷的一項中型水庫除險工程，淺談一下高壓噴射灌漿的質量控制問題。

紅土梁水庫工程位于新疆生產建設兵團農十師181團團部東北方，水庫從克蘭河的克木齊河出水口引水，為一平原引水注入式水庫，水庫總庫容6400萬m3。工程主要任務是恢復原設計庫容，在現狀基礎上相應增加調節水量200萬m3，改善181團紅土梁灌區灌溉條件，極大地緩解181團紅土梁灌區季節性缺水狀況，減少水庫垮塌后對團部安全造成的威脅，促進區域經濟發展和社會穩定。工程實施后，水庫滲漏損失量大為減少，水庫周圍的地下水位埋深隨之降低，水庫庫容得到恢復，水庫周圍實施了綠化措施，生態環境得到了明顯改善。

水庫加固前，局部壩段壩基滲漏嚴重，歷年汛期壩內均發生翻沙涌水等嚴重險情，直接威脅到大壩安全。針對壩基滲漏險情，根據地形、地質條件、水頭等情況；對地質條件復雜、壓浸拆遷占地大的堤段，采用高壓噴射灌漿防滲墻的垂直防滲處理方案，其中樁號2+970～3+560壩段，壩基上部粘土缺失，壩身填土直接坐落在礫砂層上，礫砂層在壩內地表出露，壩基礫砂層厚9.3m，下伏基巖為第三系粉砂巖。此壩段高壓噴射灌漿防滲墻處理長度590m，設計時根據樁號2+970～3+560壩段無灘地的實際情況，高壓噴射灌漿孔軸線布置于距堤頂外邊線內側2.0m,鉆孔孔距2.0m，防滲墻頂部伸入壩身壤土層不小于1.0m，底部插入基巖深度不小于1.0m。

2 高壓噴射灌漿防滲墻施工工藝

高壓噴射灌漿的施工機具由高壓發生裝置、鉆機、特種鉆桿和高壓管路四部分組成。主要包括：鉆機、高壓泵、空氣壓縮機、注漿管、噴嘴、流量計、輸漿機、制漿機。

高壓噴射灌漿采用三重管噴射工藝，分兩序施工，兩序噴灌間隔時間為7天。經過對部分開挖連接墻段的觀察和分析，當第1序墻體的強度不夠而切割時，由于墻體固有的不均勻和第2序噴射時穿透能力以及灌填飽和程度的限制，將附近第1序墻體沖散而第2序灌填不飽滿等原因形成防滲弱點，甚至空洞；當第1序墻體有足夠的強度（1序噴灌7天后）時，再進行2序噴灌連接，連接防滲效果好。

a.進行場地平整，挖好排漿溝，做好鉆機定位，要求安放水平，鉆桿保持垂直，且確保鉆孔傾斜率不超過0.3%。

b.鉆孔定位后，利用特種鉆桿在設計孔位鉆孔，利用原漿固壁至設計高程，設計孔位與實施孔位的偏差應小于5cm。

c.下三重管噴射，在地面上進行水、氣試噴后下管至設計深度，調整噴射軸線方向呈折線形(折線軸線與高噴灌漿鉆孔軸線的夾角為15°)。

d.高壓噴射灌漿前的準備。主要確保水泥漿充分攪拌，控制好漿液比重、水灰比等。

e.高壓噴射灌漿。嚴格按施工技術要求來操作，用施工技術參數控制灌漿質量。

f.拔套管。高壓噴射灌漿結束后，拔出套管。

g.回灌。噴射完畢后，由于水泥漿固結收縮，出現孔口下沉，對已噴孔進行靜壓灌漿，直到漿面不下沉為止。

本次研究中，觀察組患者手術時間、住院時間、術中出血量等臨床指標均小于對照組，組間對比，差異有統計學意義（P＜0.05）；觀察組患者并發癥發生率6.06%（2/33），對照組并發癥發生率為18.18%（18/33），就觀察組與對照組的并發癥發生率而言，差異有統計學意義（P＜0.05），其結果與原有的研究結果相一致。

h.再進行下一孔的施工。

施工前進行室內和現場試驗。室內試驗確定漿液的配比和噴射注漿后固結體的強度，現場試驗確定施工工藝參數、注漿固結體強度和墻體抗滲指標等。施工鉆孔過程中，要注意各層的地質變化情況，及時調整高噴灌漿施工技術參數。

3 防滲墻墻體質量控制

3.1 使用材料的技術參數

該工程高壓噴射注漿的主要材料是水泥，設計要求采用普通硅酸鹽水泥或硅酸鹽水泥，水泥強度等級不低于32.5，灌漿所用的水泥應保持新鮮，無受潮結塊，其細度為0.080mm方孔篩余量不大于5%，水泥出庫使用前應對其質量做鑒定，合格后方可使用。攪拌水泥漿用水，應符合JGJ63－89《混凝土拌和用水標準》的規定。水泥漿由制漿機攪拌而成，水灰比1.0～1.5，攪拌時間不小于2min,超過4h的水泥漿作為廢料處理，不得用于高噴灌漿。

3.2 主要的施工技術參數

高壓噴射灌漿施工參數的確定是防滲墻成墻質量的重要環節,嚴格按照規范操作和高噴灌漿施工技術參數進行施工，是確保施工質量的關鍵。施工主要技術參數由室內和現場試驗確定，該工程施工的主要技術參數如下：

a.高噴灌漿的孔距為2.0m,高噴灌漿的成墻厚度不小于10cm。

b.防滲墻鉆孔為垂直孔，其偏斜應小于0.3%。

c.高噴灌漿孔位與設計孔位偏差應小于5cm。

d.高噴灌漿的形式為擺噴，擺角15°。

e.提升速度。提升速度的快慢直接影響漿液用量。提升速度過快，則墻后不穩定，易產生空洞，且切割半徑不符合要求，會致使防滲墻搭接處產生薄弱環節；提升速度太慢，則冒漿量過大，造成水泥浪費。因此，需根據灌漿試驗確定不同土層的提升速度。該工程基巖層的提升速度為8cm/min，礫砂層的提升速度為6cm/min，壤土層的提升速度為12cm/min。

f.高噴灌漿的水壓應控制在25～35MPa,流量為80L/min；空氣壓力為 0.5～0.7MPa，風量為 1.1～2.0m3/min；水泥漿壓力為 0.8～10MPa,流量為 80L/min。

g.注漿水泥漿比重控制在1.6～1.7g/cm3,回漿比重控制在1.2g/cm3。

3.3 工程中異常情況的處理

在鉆進過程中，孔口不返漿，壩身孔隙較多，且有集中漏漿通道，一般采用以下措施：

a.對局部土層有孔隙不冒漿的處理:?停止提升，漿液正常送入，擺噴正常進行；?若3～5s仍不返漿，關閉空氣、高壓水，提升三重管，漿液繼續送入孔內，并往孔內灌砂；?當灌砂無效時，提升2～10cm即停止，在該處噴射2～3s,繼續提升2～10cm,如此周而復始直至孔口冒漿。

b.壩坡輕微漏漿，其原因是存在裂縫或鼠洞等，與灌漿孔直接連通，筑堤時施工接頭處碾壓不實或有裂隙連通、未壓實、有松散水平土層，在灌漿壓力作用下，漿液集中穿透土體冒漿，在堤內側坡漏漿，可做阻漿蓋處理；也可在漏漿出口處壓砂做反濾層，使其清水滲出，從而封堵漏漿。并采用濃漿灌—停—灌的間歇性灌漿處理；或在灌漿液中摻入水玻璃（摻入量為0.5%～3%），加速漿液凝固，從而封堵滲漏通道。

c.凡經特殊處理的滲漏段，待孔口返漿后均應將噴射管下至原不返漿的最下位置，再進行正常噴射（復灌），確保防滲墻墻體質量。

4 防滲墻質量檢驗

該工程的高噴防滲墻設計質量要求［J］＞50(［J］為墻體允許滲透坡降)，抗壓強度為R28=5MPa；墻體滲透系數 K≤10－6cm/s。

該工程在施工過程中由質量監督機構對鉆孔孔距、孔深、制漿稠度、灌漿三壓等施工工藝進行了隨機抽檢，測得指標能滿足設計要求。為了檢測高噴防滲墻的防滲性能，由水庫除險加固項目部會同監理公司駐現場總監理工程師隨機選定一處布置圍井，圍井注水試驗K=1.2×10－7cm/s,滿足設計K≤10－6cm/s的要求。其成墻厚度在10cm以上，符合設計要求。

另外鉆孔取芯7孔，送檢試樣14件，抗壓強度R28最大60.80 MPa，最小 13.1MPa，平均 31.5MPa，符合設計要求。其抗壓強度變幅較大，經分析與土層有關。經芯樣的室內滲透試驗，齡期14天最大滲透系數7.52×10－7cm/s，齡期21天最大滲透系數 2.52×10－7cm/s，符合設計不大于 10－6cm/s的規定，并與圍井成果相吻和。

5 結 語

a.高噴灌漿具有施工速度快、固結體強度大、水泥灌漿不會造成環境和地下水污染，且耐久性較好、施工噪音較小等優點。

b.為確保高噴防滲墻施工質量，必須根據不同土層，合理確定高噴施工參數，針對性地采用不同的施工工藝,才能保證高噴施工質量，使墻體均勻，連續性好，連接可靠。在這方面還有待于進一步積累經驗，總結提高，以便于高壓噴射灌漿技術推廣應用。

c.由于高壓噴射灌漿防滲墻屬隱蔽工程，目前尚沒有成本經濟、全面可靠的質量檢測方法，其防滲效果有待通過洪水考驗。