高噴防滲施工在砂卵石透水地層圍堰中的應用

馮 立 恒， 唐 秀 蓮

(1．西藏大唐國際怒江上游水電開發有限公司，四川成都 610091;2．成都明晟建設工程質量檢測有限公司，四川成都 610025)

1 概述

麒麟寺水電站位于甘肅省文縣境內的白龍江上，電站上距碧口水電站13．5km，下距寶珠寺水電站89．5km，該工程一期縱向圍堰位于導流明渠右導墻右側河床，從基巖開始，經上游漫灘、中間河床至下游岸邊，圍堰全長為590．7m。圍堰防滲采用單排高噴防滲墻，防滲墻最深達35m。高噴總量為12600m，防滲總面積為11000m2。

上游漫灘及河床沖積層主要為卵石層，厚度為17～24m，漫灘部位厚度較小，下游河槽帶覆蓋層厚度較大，沖積層以卵礫石為主，夾有砂礫層透鏡體，結構松散，局部含漂石及砂卵石。河床沖積層為極強透水層，滲透系數K=100m/d，局部階地礫石滲透系數K=30～80m/d，整體滲透性較強。生產性試驗揭露，壩下0+130～0+170段存在兩層架空強透水帶，局部有漂塊石。

2 高噴施工參數的確定

2．1 高噴施工工藝及方法

根據實際地質情況，堰體與堰基采用三重管旋、擺搭接高壓噴射灌漿進行圍堰防滲施工。鉆孔采用跟管鉆進，PVC管護壁，施工分兩序進行，按照先導孔→Ⅰ序孔→Ⅱ序孔的順序進行。旋擺、噴結合布置情況見圖1。

圖1 旋、擺噴布置示意圖

2．2 施工參數的確定

2．2．1 施工設備

孔深大于25m段選用HD-120型潛孔鉆，孔深20～25m段選用CM-3000型潛孔鉆，孔深＜20m段選用XYZ-70沖擊鉆。跟管鉆進在拔出套管前下入PVC管護壁。

噴射設備選用山東泰安-高噴臺車，試噴完成并確定參數后，將噴管下到設計深度，先輸入符合參數要求的水、氣、漿靜噴3～5min，按規定的提升、旋轉及擺動速度，自下而上噴射作業，直至設計高度再停送水、氣、漿，提出噴射管。

圍堰高噴防滲施工投入鉆孔設備4臺，噴漿設備4臺，主要設備見表1。本工程工期為50d，日平均強度為252m/d，設備滿足施工強度要求。

2．2．2 灌漿參數的確定

根據試驗和地質情況，對圍堰上游段(堰0+590．7 ～0+430．7)及下游段(堰0+00 ～0+110)地質條件相對較好、高噴孔深小于20m的地段孔距按1．2m控制。圍堰中部(堰0+110～0+430．7)地質條件復雜、孔深為25～35m的部位孔距按1．1m控制;壩下0+130～0+170段架空強透水層且有大漂塊石的地段孔距按1m控制。若防滲效果不理想，再采取深層堵漏等措施。

表1 主要設備明細表

2．2．3 主要施工參數控制

2．2．3．1 原材料

水泥漿液:漿液水灰比按1∶1 ～0．6∶1 進行控制，密度按1．5 ～1．7g/cm3進行控制。

2．2．3．2 造 孔

孔斜小于1%，孔深入基巖大于0．8m，噴管下設深度須與實際孔深相對應。

2．2．3．3 灌漿壓力

水壓按 38MPa、風壓按 0．6MPa、漿壓按 0．6 MPa控制。

2．2．3．4 旋、擺噴提升速度

新填筑圍堰部位按9cm/min控制。對于圍堰以下的原河床部位:Ⅰ序孔按6cm/min控制，Ⅱ序孔按8cm/min控制。

2．2．3．5 旋、擺噴轉速控制

旋轉速度按6r/min、擺噴速度按8r/min控制。

2．2．3．6 高壓噴射灌漿控制

噴射之前，先進行地面試噴，檢查機械、管路運行情況，調準噴射方向及擺動角度;噴頭下至設計深度先按照規定的參數進行原位噴射，待漿液返至孔口、情況正常后開始提升噴射;下入、拆卸噴射管時應采取措施防止噴嘴堵塞。施工過程中因故中斷噴射作業時，立即停止提升和旋噴。排除故障復工時，復噴搭接長度應大于0．5m，以保證凝結體的連續性。

2．2．4 特殊情況的處理

(1)高噴因故中斷時立即停止提升，記錄中斷深度并盡快復噴，復噴時將噴具下至中斷位置以下0．5m，在搭接處進行靜噴，直至孔口返漿時方可提升，以保證防滲體的連續性。

(2)對強透水帶及漂塊石架空地層部位采用以下措施:噴管停止提升、靜壓注漿，使架空層全部充填密實，待孔口返漿時才能恢復提升噴管;降低噴射水壓及風壓，將水壓和風壓分別降至5 MPa和0．3MPa以內;加濃漿液、加大供漿量，孔口摻砂;為防止噴管被埋，采用間隔提升法(即全參數切割地層、靜噴交替進行)，待孔口返漿后再將風、漿等參數調至正常值。

(3)施工過程中遇到孤石部位鉆孔時需做好詳細記錄，采用聚能爆破將孤石炸碎，再用沖擊鉆鉆孔，對該部位進行高噴灌漿時需進行復噴以擴大噴射范圍。必要時增設加密孔或采用回填灌漿等方法，確保該部位防滲體的連續性和密實性。

(4)孔內嚴重漏漿、孔口不返漿時:應立即停止提升并降低噴射壓力，在漿液中加入速凝劑;加濃漿液密度或灌注水泥砂漿、黏土等;向孔內填砂、粘土堵漏材料。

(5)對于高噴過程中出現的孔口大量返漿(大于20%)情況的處理措施:提高噴射壓力、縮小噴嘴孔徑、減少注漿量、加快提升和旋轉速度。

2．2．5 質量檢查

在上游段高噴防滲墻進行了注水試驗，得到的滲透系數K=3．1×10-5cm/s，后期基坑開挖揭示該段防滲效果較好。

但壩下0+130～0+170段由于存在兩層架空透水層，雖然高噴孔距加密為1m，但仍未能達到預期的防滲效果，在該段出現了4處較大的股狀滲水。針對此特殊地質情況，必須在高噴防滲的基礎上采取其他工程處理措施，即在深層注漿充填堵漏，以確保圍堰在該段的最終防滲質量。

3 深層注漿堵漏的工程措施

3．1 施工方案

根據開挖揭露的情況，針對壩下0+130～0+170部位圍堰的特殊地質情況，在高噴防滲墻的基礎上，增設了深層注漿填充堵漏的工程措施，以確保圍堰下游段最終的防滲效果。

具體方案為:根據現場涌水情況，在壩下0+135～0+165之間，圍堰防墻內側30cm處基坑滲水部位布設了4個回填堵漏孔。鉆機鉆孔至設計深度后，先采用回填濃水泥漿(必要時添加速凝劑)填滿地層內部(距堰頂12．5m、25m深)兩架空強透水帶的滲水通道，然后再采用高噴灌漿的措施進行全孔封閉處理。

3．2 堵漏方案的實施

3．2．1 深層回填堵漏使用的機械設備

(1)鉆孔:采用XYZ-70潛孔鉆。

(2)制漿站設置一臺ZL400L高速制漿機，拌制0．6∶1的純水泥漿，JJS-2攪拌機配漿，SGB-10灌漿泵輸漿灌注。

3．2．2 注 漿

分別在12．5m、25m兩處強透水帶下管注漿，先采用靜壓注漿的方式進行灌注，以防止漿液擴散太遠，初期在漿液中添加水玻璃(3%水泥用量)，最后采用低壓(0．2MPa)、濃漿對透水通道進行注漿。

3．2．3 注漿控制過程

灌漿管預埋——注漿——屏漿。灌漿過程中根據圍堰內側滲水量確定灌漿結束時間。由于1#～3#孔滲水量較大，先在孔口注入摻量為3%水玻璃的濃漿，靜壓灌漿3h，然后以0．05～0．1 MPa灌漿壓力逐級加壓，每級持續30min，當壓力增至0．5MPa、吸漿率為5L/min時，滲水點已基本不再滲水，持續30min后結束灌漿;4#孔在灌漿壓力增至0．1MPa時吸漿率為5L/min，滲水點已基本不再滲水，持續30min后結束灌漿。

3．2．4 高噴封閉

對于堵漏后存在的細小滲水通道采用高噴封閉，控制標準同之前的高噴灌漿。

4 效果驗證

通過對砂卵石(含漂塊石)且有架空強透水層等復雜地層采用合理的高噴施工參數和深層堵漏措施，整個圍堰達到了理想的防滲效果，基坑開挖揭示未發現較大滲水，進而為主體工程的施工創造了有利的條件。

5 結語

高壓噴射灌漿用于水電站圍堰基坑開挖防滲，關鍵在于施工設備、施工參數的選擇及過程質量控制。針對不同的地質情況，科學地選用與之適應的高噴施工控制參數，將取得良好的防滲效果，對后續基坑開挖和主體工程施工干地作業提供有力的保障。

［1］ 水電水利工程高壓噴射灌漿技術規范，DL/T5200-2004［S］．

［2］ 水工建筑物水泥灌漿施工技術規范，DL/T5148-2012［S］．