高壓擺噴灌漿技術在水庫防滲加固工程中的應用

□ 張 麗（河南水利建筑工程有限公司）

1 工程概況

某水庫控制流域面積8.20 km2，總庫容440萬m3。是一座以防洪、灌溉為主，結合發電、養殖、旅游等綜合利用為一體的小（1）型水庫。

該水庫始建于上世紀五十年代，由于年久失修，加固前幾乎喪失了水庫的基本功能。2011年起國家投資數百萬對大壩、溢洪道、輸水洞等相關設施進行了擴容加固，目前該水庫已經交付使用。文章結合本次除險加固中壩體、壩基滲漏處理情況進行探討。

大壩樁號0+058～0+255之間壩基及砂卵石層采用高壓擺噴灌漿處理，灌漿孔設在大壩軸線處。

2 施工準備

2.1 技術準備

主要技術人員進場前必須掌握工程地質鉆探資料及水文資料，認真熟悉圖紙。專職測量人員準確放定高噴軸線，并將各轉點及控制點引出作業面妥善保護。

2.2 施工設備

造孔系統、高壓水系統、壓縮空氣系統、制漿供漿系統、提升噴射系統和檢測系統。

2.3 材料

高壓噴射漿液采用的32.50級普通硅酸鹽水泥必須有生產廠家的出廠檢驗報告，并按規定進行復檢，合格后方可進場。進場水泥需存放于工地水泥庫內，受潮、結塊水泥不得使用。

3 現場高壓噴射注漿試驗

3.1 灌漿試驗的目的

根據現場的地質情況、工程的具體要求和施工條件進行灌漿試驗，通過試驗確定有關技術參數，包括孔距、排距、厚度、深度等以及確定灌漿壓力、灌漿設備容量、灌漿材料、最優的漿液配合比等，為下一步編制擺噴灌漿施工組織設計提供可靠的依據。

3.2 高噴灌漿工藝參數

灌漿試驗初期，先按照計算的壓力和憑經驗預估的壓力進行灌漿，然后根據基礎的吸漿情況及對地表觀察，視有無冒漿情況或地表抬動，再做試驗的壓力調整。高壓擺噴灌漿常用工藝參數見表1。

表1 高壓擺噴灌漿常用工藝參數表

高壓擺噴灌漿過程中應用三管法和新三管法中噴嘴個數均為2個，噴嘴直徑均為1.70～1.90mm。壓縮空氣時兩種方法的噴嘴個數均為2個，噴嘴間隙1.00～1.50mm。水泥漿的密度在三管法中為1.60～1.70 g/cm3出漿口噴嘴個數為1～2個，噴嘴直徑為6～10mm，孔口回漿密度≥1.20 g/cm3；在新三管法中水泥漿的密度為1.40～1.50 g/cm3，出漿口噴嘴個數為2個，噴嘴直徑為2.00～3.20mm，孔口回漿密度≥1.20 g/cm3。在高壓擺噴灌漿的過程中三管法對粉土的提升速度為10～15V(cm/min)，新三管法對粉土的提升速度為15～30V(cm/min)。

3.3 高噴灌漿試驗

為了驗證參數的合理性，保證成墻的可靠性，現場先進行單孔和圍井噴射試驗，在取得優化參數并經監理工程師批準后予以調整。擬采用的試驗方案為：試驗場地可布置在具有代表性的地層，孔深≥5m；單樁2～3根，分別采用不同的提升速度、壓力、流量等參數進行噴射，圍井采用6個孔圍成六邊形布置，孔距1.40m，孔深穿過砂卵石層進入粘土層2m終孔，然后按要求造孔并實施高壓擺噴灌漿。

圍井試驗高噴凝結體達到一定齡期后，對灌漿效果進行檢查。通過對高噴固結體鉆孔取芯、注水試驗和圍井開挖檢查成果分析后，確定高噴灌漿參數。

4 高壓擺噴灌漿

高壓擺噴灌漿的全過程為鉆機就位、鉆孔、置入注漿管、高壓噴射注漿和拔出注漿管等基本工序。高噴灌漿按Ⅲ序施工，先施工Ⅰ序孔，再施工Ⅱ序孔，最后施工Ⅲ序孔，相鄰兩孔間隔≥3 d。

4.1 灌漿鉆孔施工

鉆機安放平穩后，用測量儀器及時校正機臺水平和鉆機立軸垂直度，孔位中心允許誤差≤1%孔距。通過回轉鉆進、泥漿護壁成孔。失漿嚴重時，注入稠泥漿或粘土進行堵漏處理。鉆進過程中使用測斜儀對鉆孔進行測斜，當發現鉆孔傾斜時，及時采取有效措施糾偏（如鉆具上下往復拉動修復、填孔重鉆、擴孔修復等），以確保成孔傾斜度<0.50%。鉆孔結束后及時向孔內注入稠泥漿，防止塌孔。

4.2 制漿

高壓擺噴灌漿所使用的水泥為425#普通硅酸鹽水泥。拌制水泥漿時，使用高速攪拌機≥30 s，使用普通攪拌機≥90 s，自制備至用完的時間≤4 h，否則作為廢漿處理。漿液必須攪拌均勻篩后使用，并定時檢測漿液密度，漿液溫度應保持在5～40℃之間，超過此范圍則為廢漿。

4.3 高噴灌漿施工

高噴機就位后，先在地面進行1min左右試噴，定好噴射方向后再將噴桿緩慢下到孔底進行靜噴，靜噴3min待漿液返出孔口、情況穩定后，即可按設計的提升速度進行高噴灌漿。高噴灌漿應保持全孔連續作業，相鄰孔施工間隔時間≥72 h。在高壓噴射注漿過程中出現壓力突降或驟增、上升或冒漿等異常時，應查明原因并及時采取措施；當孔內出現嚴重漏漿時，應停止提升，向孔內沖填粗砂、土等堵漏材料，并降低水壓力及流量，在噴射水流中摻加速凝劑，加大漿液濃度或進行原地灌水泥砂漿、水泥粘土漿，孔口冒漿正常后，方可繼續提升；當孔內發生串漿情況時，應首先填堵被串孔，待灌漿孔高噴灌漿結束后，立即進行被串孔的掃孔、噴射；在噴射過程中出現故障而停噴時，待故障排除后，噴管下至停噴前的深度≥0.50m，采取重復搭接以保證上下墻體的連續性。隨時監測進漿比重，回漿比重、流量，水、氣、漿的壓力和流量，擺噴角度，提升速度等施工參數，由現場值班技術人員做詳細記錄。

高噴灌漿結束后，采用高于底板混凝土一個標號的水泥砂漿進行封孔。施工結束后要及時清洗設備和孔口。

4.4 質量檢查

現場質量檢查在成墻28 d后進行，擬采用開挖、鉆孔取芯、壓水試驗等檢查方法。鉆孔取芯及孔內壓水試驗，檢查數為高噴孔總數的5%，當檢查孔數不合格率>10%時，增加檢查孔數量，直到不合格率<10%。對于不合格的孔進行補噴。合格標準：芯樣連續完整，壓水試驗滿足墻體抗滲要求；室內試驗成果滿足力學強度和抗滲要求。

5 結語

高壓擺噴灌漿技術在該水庫除險加固中得到了很好的應用，它具有較好的可灌性、可控性，施工質量可靠、造價適中、防滲效果良好、施工條件要求低等優點，隨著這項技術逐步成熟，必將在更多的防滲工程中推廣和使用。

[1]王長發.高壓噴射注漿在深基坑防水帷幕中的應用[J].土工基礎,1998（4）.

[2]DL/T5200-2004.水電水利工程高壓噴射灌漿技術規范[S].北京：中國電力出版社，2005.

[3]SL174-96.水利水電工程混凝土防滲墻施工技術規范[S].北京:中國水利水電出版社,1997.