淺談高噴防滲墻在粉細砂地基圍堰中的施工

姜 妮

（中國水利水電第三工程局有限公司 陜西 西安 710016）

1 工程概況

黃河海勃灣水利樞紐工程是一座防凌、發電等綜合利用工程。海勃灣水利樞紐工程為Ⅱ等工程，工程規模為大（2）型，樞紐主要建筑物由河床電站、泄洪閘、土石壩等建筑物組成。水庫正常蓄水位1076.0 m，總庫容4.87億m3，電站總裝機容量90 M W。

導流擋水建筑物采用土石圍堰，導流建筑物級別為4級，采用導流明渠作為泄水建筑物的導流方式，即一次性攔斷河床，在河床上下游圍堰的保護下，完成泄洪閘及電站廠房施工以及導流明渠左側土石壩施工。

2 河床地質條件

黃河海勃灣水利樞紐壩址地處黃河彎道段，河谷寬約540 m，為不對稱寬谷，河床高程1064.0 m～1066.5 m;平水期黃河水位約1066.5 m，水深一般在0.5 m～2.5 m，主河槽寬度400 m左右；河谷區為黃河沖積地貌類型，主要是河漫灘。河床表層為新近堆積的細砂、粉砂，松散至稍密，地層巖性是以粉砂、細砂為主，夾有砂礫石、中粗砂和粘性土夾層和透鏡體的第四系松散堆積物。河道兩岸均為土質岸坡，左岸為黃河Ⅰ級階地，與烏蘭布和沙漠相連，高程在1069.5 m左右；右岸為黃河Ⅱ級階地，岸邊高程在1078 m左右。

3 高噴灌漿前期施工

3.1 防滲方案設計

海勃灣地層巖性主要為粉砂、細砂為主，粉細砂地質滲透系數較大，透水性強，因此上游圍堰防滲體采用高噴防滲墻結合復合土工膜施工，下游圍堰為單一高噴防滲體。在前期施工過程中受粉細砂層地質影響，基坑內及基坑內邊坡附近仍然出現了局部塌陷和集中涌水等現象。為了盡快回復現場施工，在基坑右岸邊坡施工高噴防滲墻，并與上、下游圍堰高噴防滲墻搭接，以阻斷滲水通道。

3.2 高噴灌漿施工

3.2.1 施工工藝

首先采用裝載機等施工機械平整場地，修筑施工平臺，之后測量放線，鉆機就位，開始鉆孔。鉆孔驗收合格后，旋噴機就位。下入噴管前，應先進行地面試噴以檢查設備是否運轉正常以及管路、噴嘴暢通情況。在下入或拆卸噴射管時應對噴嘴進行保護以防堵塞。當噴頭下到孔底后，進行原地轉動靜噴。待孔口返處漿液，風壓力、返漿比重達到設計值時，正常提升。噴射過程中定時檢測原漿、返漿比重，控制風壓。

3.2.2 主要參數和技術要求

（1）鉆孔

鉆孔采用地質鉆機鉆孔，采用泥漿護壁。孔位放樣每隔50 m由全站儀測設一軸線控制點，控制點之間由鋼卷尺丈量出灌漿孔位。孔位布置為單排，孔距1.0 m，分兩序，逐序加密施工，減少基坑抽排水量。鉆機就位時采用水準尺或羅盤定位，孔斜率小于或等于1.0%，鉆孔結束后采用量鉆桿測量孔深或以下入旋噴管深度確定孔深。因孔太深且粉細砂層易埋鉆桿，如頻繁發生塌孔、埋鉆等現象，根據實際情況采用分段鉆孔。

表1 高噴施工參數表

（2）噴灌【2】【3】

采用三管法高壓旋噴灌漿，高噴板墻墻體結構形式為旋噴套接，如圖1所示。

高壓旋噴施工技術參數詳見表1。

4 高噴灌漿后期施工

4.1 防滲方案修正

基坑水位降至1053.0 m高程時，基坑內繼續出現集中涌水現象，在施工過程中采用臨時反濾壓蓋措施后，涌水量有所減少，水壓仍較大。基坑下游右側降水管井施工時，鉆機分別鉆至1043.0 m和1045.0 m高程時，鉆孔內泥漿迅速流失，從基坑內涌水處冒出，推斷出在1043.0 m和1045.0 m高程一定存在集中滲水通道。因此，在基坑右壩肩滲水通道原高壓旋噴防滲墻的基礎上進行加固、加深補強。加固灌漿孔布置在現有防滲墻的外側，與現有防滲墻孔位成梅花形布置，排距0.9 m。

4.2 圍井試驗

為防止集中滲水通道高程附近防滲墻不受水壓破壞以及墻底繞滲對土層的破壞，考慮到高噴灌漿對原墻體進行破壞，擔心會把原墻體擊穿，進行試驗論證。選擇在圍井的外側鉆孔，由測量放點，孔位選擇在現有灌漿孔和加固灌漿孔之間，孔距40 c m，成梅花形布置，鉆孔深度4.0 m，孔徑φ110 m m，用40 M P a高壓水噴射不灌漿，提升速度10 c m/m i n，開挖檢查墻體孔徑為φ210 m m～φ250 m m，墻體受破壞程度為5 c m～7 c m。為進一步落實此方案的可行性，結合生產選擇在原高噴防滲墻產生漏漿、塌孔兩次，埋入一根噴管的地方，排距0.4 m處進行鉆孔，鉆孔深度45.32 m（鉆至1026 m高程），噴射長度24 m。在鉆孔過程中無異常情況，一次成孔。噴灌過程中，在1030 m高程出現輕微漏漿，采取靜噴、降壓、上下提升等措施后返漿，1040 m高程以上返漿濃且返漿量較大，無異常情況。

試驗結果證明，排距40 c m不會因高壓噴射把原墻體破壞而形成集中涌水通道，排距40 c m造孔上部具有良好的護壁效果，成孔率高。通過噴灌了解到：在1040 m高程以下還有滲水通道，也證明此次高噴防滲墻加深加固的必要性。

5 高噴防滲墻在粉細砂地基圍堰中的施工【4】

5.1 施工難點

根據海勃灣工程的地基特點，高噴防滲墻在施工過程中，由于水壓力在地層中形成粉細砂上涌，噴灌過程中塌陷造成噴管無法轉動現象。

5.2 施工措施

為了解決高噴防滲墻噴灌過程中塌陷容易掩埋噴管造成噴管無法轉動現象，海勃灣工程施工中采取以下措施。

（1）在鉆進過程中探明地下空洞，根據空洞大小先采取灌注水泥漿和水泥砂漿填充，然后進行高壓旋噴處理。

（2）為了防止埋桿現象，采用分段鉆孔，對于頻繁發生塌孔、埋鉆現象根據實際情況也采用分段鉆孔措施。

（3）增大噴管與孔壁間隙。鉆孔垂直，且鉆孔結束后及時驗收，盡早噴灌，防止粉細砂層上涌。

（4）對于抱噴管頻繁地段宜采用分段起拔套管，分段噴灌的方法。

（5）遇噴射灌漿過程中不返漿的情況，采用每米靜噴30分鐘后提升的原則，局部不返漿的部位可采用降低漿壓、氣壓，上、下提升噴管。

（6）當孔內出現嚴重漏漿，采取降低噴射管提升速度或停止提升；降低噴水壓力、流量進行原地灌漿；噴射水流中摻加速凝劑；加大漿液密度或灌注水泥砂漿、水泥粘土漿；向孔內充填砂、土等堵漏材料。

（7）供漿正常情況下，孔口回漿密度變小，不能滿足設計要求時，采取加大進漿密度或進漿量的措施。

（8）高噴灌漿因拆卸噴管復噴長度不少于0.2 m，因事故中斷后恢復施工時，復噴長度不少于0.5 m。停機超過3小時對泵體輸漿管路進行清洗后繼續施工。

6 結語

本工程是在粉細砂地層中進行高噴防滲墻施工，粉細砂地層容易在水壓力的作用下形成粉細砂上涌，致使噴漿過程中塌陷掩埋噴管造成噴管無法轉動。為了克服在粉細砂地層施工的難處，結合設計與施工方面采取了以上措施，保證了在粉細砂地層中進行的高噴防滲墻達到預定的防滲效果，保證了海勃灣水利樞紐項目的順利進行。陜西水利

[1]《水利水電工程施工手冊》編委會，《水利水電工程施工手冊（地基與基礎工程）》[M]，北京：中國電力出版社，2004.

[2]《水電水利工程高壓噴射灌漿技術規范》編寫組，《水電水利工程高壓噴射灌漿技術規范》（DL/T5200-2004）[S]，北京：中國電力出版社，2004.

[3]陳思剛等.《高噴防滲墻在二龍山水電站廠房圍堰中的應用》[J]，西北水電,2009(2).

[4]黃寶德.《影響高噴防滲墻質量的因素及防治措施探討》[J]，人民長江,41(5),2010年3月.