高噴板墻振孔施工工藝局限性分析

趙洪志　劉志紅

摘要：鉆孔高壓噴射防滲板墻施工技術從國外引入我國以來，已經被水庫防滲與加固工程等廣泛應用，但是鉆孔高噴板墻施工設備復雜、施工成本較高、效率低逐漸被振孔高噴工藝所取代，其具有施工設備簡單、采用鉆噴一體化、施工效率高、成本低等特點。文章以尼爾基水利樞紐工程為例，對振孔高噴板墻施工工藝的局限性進行了分析。

關鍵詞：高噴防滲板墻；施工工藝；振孔高噴；水庫防滲與加固工程；水利工程 文獻標識碼：A

中圖分類號：TV544 文章編號：1009-2374（2016）26-0108-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.26.052

1 施工段工程地質概況

右副壩地層復雜，由上而下：黏土層→含泥砂礫、碎石黏土層→含碎石黏土、風化巖層→含泥碎塊石、卵礫石層→含碎石黏土、含泥碎石層→花崗閃長巖、石英角巖、綠簾長英角巖。

導流明渠縱向圍堰段是天然砂礫石層，局部礫石，基巖為花崗閃長巖；主壩上游圍堰、廠房縱向圍堰建基在天然砂礫石層河床上，人工回填砂礫石層，基巖為花崗閃長巖。

2 高噴防滲板墻施工

導流明渠縱向圍堰采用的施工工藝是振孔旋噴灌漿，墻體采用套接方式，即相鄰孔段旋噴成墻，設兩排旋噴孔，排距和孔距分別是0.6m和0.8m；在主壩上游臨時圍堰、廠房縱向圍堰段采用振孔擺噴灌漿施工工藝，單排孔布置，孔距0.6～0.8m。振孔墻體設計厚度≥20cm，墻體抗壓強度R28≥2MPa，墻體滲透系數K<1×10-5cm/s。

施工效果檢查結果如下：（1）直接觀察開挖后成墻密度和連續性，采用鉆孔取芯做室內試驗、抗壓等強度指標均符合設計要求標準；（2）通過閉氣抽水試驗，集中漏水通道極少，基本符合設計要求的防滲標準，為下道工序施工創造了有利條件。

事實證明振孔高噴板墻在天然砂礫石地層和人工砂礫石層中的應用是成功的，既能達到設計的防滲標準，又能節約成本和提高施工效率，但在地層中出現粒徑較大的塊石和漂石時，其局限性就充分暴露出來，只能采用原來的鉆孔工藝施工，如仍采用振孔工藝則會產生漏噴、搭接不連續等效果，對墻體的防滲性能產生不利影響，在廠房圍堰施工中就出現了這種情況。

在尼爾基右副壩布置單排振孔高噴孔，孔距0.6～0.8m。在右副壩段作振孔高噴試驗，受地質條件影響，在振孔過程中出現進尺受阻現象，通過增加振錘功率、改變孔位等方法處理，效果欠佳，并且振管反彈現象明顯，達不到設計要求墻深，導致振孔高噴試驗失敗。試驗表明：振孔高噴工藝在右副壩含泥碎塊石地層中受地層限制明顯，主要是因為振孔施工藝無法穿透地層中粒徑較大塊石致使成孔受阻，達不到設計要求。

3 高噴板墻鉆孔施工工藝

3.1 工藝試驗

由于振孔高噴工藝在右副壩含泥碎塊石地層中受地層限制，為解決這一問題，經參建各方研究擬采用鉆孔高噴工藝。在地層較復雜、具有代表性地段進行高噴灌漿工藝試驗，共完成試驗孔10個，形成高噴試驗防滲墻180.0m2。

試驗段為右副壩壩體場外的與壩基相似地層的地段，試驗段分別采用孔距1.2m、1.3m、1.4m、1.5m、1.6m，共計5個孔。

3.2 試驗墻體質量檢查

3.2.1 開挖檢查。試驗段施工結束后，在規范規定的時間內對防滲墻體進行全斷面開挖檢查。外露墻體1.6m，其中沙礫石層墻體出露0.5m。在擴散半徑1.2m處，水泥結石均質分布，墻體表面平整光滑，單邊外形為較規則扇形，在孔距1.7m的兩孔之間，擴散半徑為1.0m左右。Ⅰ序孔之間搭接較少，但與孔距為1.0的孔搭接明顯，Ⅱ序孔搭接墻厚為35cm左右。在進行雙側開挖檢查時，發現墻體連續，隨著孔距的加大，搭接效果逐漸減弱，墻厚除靠近噴嘴附近有4處不足0.2m以外其余均滿足設計墻厚要求，搭接部位最大墻厚達到68cm。

3.2.2 鉆孔注水檢查。為檢驗墻體的效果，在孔距1.0m、1.2m墻體搭接處，采用鉆孔取芯，并進行孔內注水檢查，結果見表1：

從表1看出：在孔距1.2m處墻體透水率遠遠小于孔距1.0m處墻體透水率。在施工中噴射的提升速度前者比后者慢，這就充分表明在搭接條件滿足要求的前提下，提升速度越慢，噴射效果越好，從而表明提升效果對墻體質量效果影響較大。

3.2.3 室內試驗。在大孔距部位墻體隨機鉆孔取樣進行抗壓強度試驗，平均抗壓強度為5.0MPa。

從各種試驗結果中可以看出，在右副壩砂礫石層、含泥塊石層中采用鉆孔工藝與振孔工藝相比，受地層局限性影響較小，因此在施工中應根據具體情況參考選擇合適的工藝，以便達到預期效果。

3.3 鉆孔高噴工藝的成功應用

根據試驗結果，在全面右副壩施工中全面采用鉆孔高噴工藝施工，共完成高噴防滲墻26848.2m2。在施工結束后采用圍井檢查，圍井布置位置、滲透系數見表2：

施工中根據不同的地層進行生產性試驗，通過分組抽取式樣的方式進行返漿和墻體式樣抗壓試驗，結果表明返漿滿足設計要求3MPa的指標；墻體式樣抗壓強度平均為5.0MPa，最小為2.0MPa，均滿足設計要求標準。

通過試驗資料說明鉆孔高噴工藝在含有大塊石的地層中應用，能夠克服振孔工藝在這種地層中的不足，并且效果顯著，在實際施工中可以穿插使用，以達到互補的效果。

4 振孔高噴施工工藝的應用分析

在尼爾基水利樞紐導流明渠天然砂礫石地層和主壩上游臨時圍堰、廠房縱向圍堰天然和人工填筑砂礫石地層中振孔板墻施工工藝得到廣泛應用且取得明顯效果，但在右副壩地層復雜、大塊石含量較多的地層中無法解決成孔困難的問題而存在局限性，經研究分析主要有以下兩方面因素：

4.1 地層因素

振孔高噴工藝主要是靠噴灌一體化和大功率振動錘成孔，最后提升噴射灌漿成墻。其主要優點是在地層中沒有大塊石的情況下施工效率高、操作簡單且施工成本較低，在其適應的地層中應用優勢明顯。但由于其對地層要求的嚴格性決定了其應用的局限性，導致其在較大密實度的天然黏土層、較大粒徑的砂礫石層和含泥塊石層中實施受阻，成孔過程中無法穿過較大的塊石層，從而使其在這種地層中應用出現墻體深度不滿足設計要求及漏噴導致墻體防滲性能不滿足要求等現象。

4.2 工藝設備因素

由于振孔高噴防滲墻施工工藝是剛發展的一種新工藝，因此施工設備、施工工藝還需進一步改進和完善，如果在施工中采用邊振孔、邊旋轉的成孔設備將會比現在的設備只能加大振錘功率、增加風壓和水壓等要實用和方便得多；施工設備有待結合施工實踐進一步研發。

5 結語

（1）振孔高噴板墻工藝，在其適合的地層條件下，具有施工效率高、操作簡單、成本低等特點，但在底層較硬和存在粒徑較大的孤石、塊石地層，會出現墻體深度不滿足設計要求及漏噴導致墻體防滲性能不滿足要求等形象；（2）振孔高噴板墻施工技術在尼爾基水利樞紐廣泛應用，提高了效率，節約了大量成本，表明了該施工工藝技術具有非常明顯的經濟效益和社會效益；（3）無論是振孔工藝還是鉆孔工藝只要根據不同的地層條件互補使用，既能達到設計標準要求，又能提高工作效率，同時也能大量節約成本，只要應用得當，經濟和社會效益明顯。

參考文獻

[1] 白永年，吳士寧，王洪恩.土石壩加固[M].北京：水利電力出版社，1992.

作者簡介：趙洪志（1971-），男，遼寧綏中人，中國水利水電第一工程局有限公司高級工程師，研究方向：水利水電施工技術、項目管理。

（責任編輯：王 波）