高壓旋噴防滲墻在水電站船閘工程中的運用探討

樊文超

【摘要】為優化地基修筑、水利工程等建設效果，增強其防水功能，做出合理應用高壓噴射技術的提議。文章選擇水電站主體工程作為研究對象，較為詳細的探討高壓旋噴防滲墻技術應用情況，合理設計該項技術主要參數，全面掌握施工要求等，檢測并客觀評價了該項技術的應用效果。希望能和同行分享技術方法與經驗，整體優化水電站船閘建造效果，為我國水利行業長久發展保駕護航。

【關鍵詞】水電站;船閘工程;高壓旋噴;防滲墻技術? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2022.12.055

1、工程概況

五里河旺莊閘處于五里河K2+400，河道地層從上到下分別是素填土、黏土、砂質黏土、中砂。

施工現場已完成“三通已平”，施工運輸車輛可直接入進現場，現場地大致平整。基本具備施工條件。

2、現場高噴試驗

既往大量的工程研究表明，水利工程特殊地質形成的原因較復雜，既有的試驗成果僅能做參考了，在正式防滲墻施工建設前，參建方要先開展施工工藝試驗。基于試驗驗證擬用工法技術層面上是否可行、成效是否可靠及經濟投入是否合理等，在此基礎上確定最科學的施工工序，選擇應用最適宜的施工工藝，提供主要的施工技術數據，比如水泥拌合量、水灰比、鉆具的掘進與提升速度等，并認真檢查各類機械設備的使用性能，進而為高噴防滲墻現場施工活動提供更科學的指導。

2.1開挖檢驗

明確要求現場開挖深度、寬度均要≥2.0m，認真觀察不同樁體之間的搭接狀態、混凝土攪拌的均勻度，局部裂縫、缺損等質量缺陷的發生情況。

2.2取芯試驗

通過開挖或者鉆孔（墻體厚度>400mm時）的方式由防滲墻內取得水泥土芯樣，在室內持續養護到28天，將其制作成試（50mmx50mmx50mm）進行無側限抗壓強度與滲透試驗，獲得抗壓強度、壓縮模量等指標。檢測驗證所得試驗參數是否符合工程設計要求。

試驗中設定注漿孔距0.4m，孔深是打進相對不透水層O.5m;漿液水灰比1.0，控制漿液比重1.5g/㎝3;控制水泥漿灌注壓力2.OMPa，流量100L/min，現場注漿提升速度0.2m/min[1]。

本次試驗共計制造了3個圍井，通過圍井注水試驗滲透系數分別是6.88×10-7㎝/s，1.62×10-7㎝/s與9.25×10-8㎝/s，都滿足工程設計要求的1×10-6㎝/s。

對于砂壤土、粉質壤土、淤積質粉質壤土相間土層，高噴現場施工可以采用調整提升速度但是維持其他參數恒定的形式去達到。

3、工程設計

現場施工時，為減少周邊水流給施工過程帶來的干擾，需要組織施工隊在清除過的淤泥區域開展施工活動，建造出圍墻結構。圍堰建造好以后，對其基地進行防水處理。執行該步驟施工過程時，一定要參照既有航道的實際情況完善設計內容，防水墻主項數據如下：墻長66m、總墻面積540㎡。其中樁基深度達到2m-13m，間隔1.1m，場地內鉆孔總長度達到540m。結合水利項目的真實狀況，完善高壓旋噴工藝設計（表1）[2]。

4、施工

施工流程（見圖1）。

本工程旋噴樁采用三重管符合噴射高壓水流和壓縮空氣、水泥漿液的工藝，其施工工藝流程如下：

測方孔位→沖洗器具→回灌漿液→移機至下一孔位。

4.1確定樁位

測放孔位：按設計要求進行，在確定孔位時，應由甲乙雙方技術人員共同參與確定，為保證孔位的準確性，樁位必須打入木樁做標記。

4.2配制漿液

嚴格按照1：1的水灰比確定實際加水高度以及加灰量，并在攪拌機設備局部做好相應標記信息，見表2[3]。

具體實踐中，嚴格按照前期標注好的加水高度及加灰量進行管理控制，漿液水灰比1.0，漿液比重1.5g/㎝3。充分攪拌以后采用比重計測量控制漿液密度。要做到每罐一測，并指派專人準確記錄相關信息，包括加水量、加灰量以及漿液密度等。將一道過濾網布置在灰漿攪拌機和集料斗之間，利用其過濾漿液。本工程要求制備好的漿液不可以存在離析情況，如果環境氣溫在10℃以上并超過3h，或者在10℃之下超過5h，都要按照廢漿處理。

4.3鉆機引孔

先使鉆機安置在標定的孔位上，使鉆頭中心對準孔中心，樁位偏差部應大于±5cm;調整鉆機水平度及鉆桿垂直度，施工時保證鉆孔的垂直偏差部超過1%;成孔直徑為110mm，深度進入強風化巖1.00m;終孔后較量鉆具，孔深精度控制在±10cm以內;以滿足設計要求方可終孔。

4.4三重管法高壓旋噴樁

高噴灌漿注漿料選用42.5R普通硅酸鹽水泥，水灰比設計1.0～1.2，明確要求水泥用量≥550Kg/m（11包/m），可以工程現場實際需求在水泥漿液中添入外加劑，包括摻和料和速凝劑、減水劑等，加強水泥漿攪拌時間的控制，配合使用高速、普通攪拌機的攪拌時間要分別在30s、90s以上，水泥漿從制備至到完的時間應該被控制在4h以內。

高壓注漿泵自身的使用性能要和工程現場所用注漿液的品類、密度相互適應，指派專人定時檢查各種壓力表的使用情況。

高噴灌漿要按照從上到下的方向持續進行，控制噴射注漿管提升速度≤10cm/min，中途進行接、卸噴射管等操作時，要對搭接段進行復噴，復噴長度要≥0.2m。高噴灌漿因其他情況中斷后恢復作業時要復噴中斷孔，要確保搭接長度≥0.5m。

高噴灌漿施作時，若出現壓力急劇降低或者土壤增高的情況，則一定要盡早探查具體成因，及時解決。如果鉆孔中出現了十分嚴重的漏漿情況時，可以結合現場實際情況采用如下方法處置：一是適度降低噴射壓力、流量，開展原位灌漿活動;二是把適量速凝劑添加至漿液內;三是增加漿液密度或者持續灌注水泥砂漿，水泥粘土漿等物料;四是朝向鉆孔中灌注砂、土等堵漏類建材。

當觀察到孔口不出現返漿現象時，工人就要立即停止提升，孔口存在少許返漿時，應適度降低提升速度，在進口漿正常的工況下，如果檢測到孔口回漿密度減小，實際回漿量增加，則可以降低氣壓并且適度增加進漿漿液密度或進漿量。

如果高噴灌漿現場施工中出現串漿這一不良狀況時，則要盡早填堵串漿孔，在灌漿孔高噴灌漿施工康過程結束后，要盡早對串漿孔進行掃孔操作，隨后就可以進入到高噴灌漿工序內，當然參建工人結合現場實況還可以持續鉆進。

本工程施工時，把高壓旋噴施工作為重要工藝內容：

（1）高噴臺車就位，先對施工機具進行試運轉或稱試噴，位置機具試運轉時的高壓水泵泵壓（20±2）MPa，空壓機風壓0.7MPa為宜，泥漿泵泵壓1.OMPa，一定要做到同軸噴射。通過試噴過程檢測檢查噴咀、噴管及全部設備能正常運轉后，下放φ89mm高噴管（三重管）到設計深度，在噴射管下放的環節中，要配合應用膠帶用于保護噴嘴，減少或規避局部堵塞的不良情況。

（2）噴漿：在確認噴頭抵達設計深度時，工人要嚴格按照設計參數送漿，水、氣執行靜噴過程，當觀察到漿液返出孔口、一切正常以后就開始提升噴管，一定要確保現場噴射過程連續進行，控制漿液用量70L/min～80L/min。中途如果拆卸噴射管，那么工人隨后應把噴射管下放到原位0.2m之下執行復噴操作，現場噴射活動中要定時檢查車輛原漿、返漿比重以及水泥漿用量等指標，加強風壓、水壓的管理控制。如果測量發現返漿密度<1.2g/cm3時，則要即刻暫停提升操作，直到回漿≥1.2g/cm3時，拆允許恢復正常噴漿作業過程。本工程現場高噴作業被細化成三道工序進行，明確規定相鄰I、II序孔的作業間隔時間≥24h。

（3）高噴灌注施工中，如果能確定冒漿量超過注漿量20%時或徹底不冒漿時，可以嘗試運用如下方法處理：一是如果地層之內有較大空隙導致不冒漿時，可以指導工人在空隙地段增加注漿量，確認空隙被填滿以后在進行后續噴射活動;二是如果現場冒漿量過大時，可以采用增加噴射壓力或者適度減縮噴嘴孔徑，或者加速旋轉與提高速度等方式，降低場區內的冒漿量;三是加強“冒漿”關卡的控制，發現冒漿異常或者不冒漿時不可進行提升操作。

嚴格按照工程設計要求及監理人員做出的指示，利用標準試模收集冒漿試樣去檢查現場高噴注漿情況。高噴灌漿在工程現場要做到全孔自下向上連續作業，如果發生中斷，則要把噴漿管沉到停噴點之下0.5m，在其恢復正常以后再進行噴漿提升。如果停機時間>3h，則要逐一清洗泵體和輸漿管路。現場施工嚴格控制壓力與提升速度兩大指標，確保孔中漿液上返過程暢通，規避發生局部地層劈裂、地面抬動等不良情況。高噴灌漿作業整體結束后，采用回漿或者水泥漿及時進行補灌，直到孔口漿面不出現下降現象為止。

（4）加強注漿材料以及注漿量的控制。本工程選擇42.5普通硅酸鹽水泥作為注漿材料，現場注漿量一定要和設計要求吻合，利用公式測算出具體的噴漿液用量。結合旋噴漿液用量、漿液水灰比能夠求出樁體每1.0m實際所需的水泥用量。實際平均水泥用量是0.92t/m。

按照工藝參數要求計算，公式：

Q=（H/v）q（1+B）

Q表示的是漿液現場實際用量（m3）;q是注漿泵的排漿量（L/min）;H是樁體長度（n）;v代表的是注漿管的提升速率（m/min）;B是損失系數，范圍0.1～0.3。

4.5注意事項

（1）在鉆孔施工環節中一定要確保現場

打孔方位符合設計要求，建議將其實際測量誤差控制在1㎝之內。在正式應用鉆機設備之前，一定要確保其組合狀態安全且和設計要求相吻合，方位精準度高，這樣打孔操作以后就能規避發生偏移情況，確保鉆心與空心處于一個水平點上，借此方式提升偏差度的控制效果。

（2）高壓噴漿時，一定要確保鉆孔設備被安置在提前設定好的位置，隨后指派專人調試高壓設備，確保其和符合相應的使用標準要求.試壓完成后，按照設計要求配制泥漿，隨后將其裝進噴射設備中，嚴格按照有關要求執行澆筑工序，使噴漿工序的合理性、科學性得到最大保障。如果現場施工時發現鋪筑的管道長度不夠時，則要對管道進行對接處理，一定要確保對接過程額度安全性、可靠性。當有暫停設備運行的要求時，要及時更換新品，并且要認真清洗各類鉆具。

（3）對于噴射施工完的建筑墻面，施工方要結合項目設計要求，有針對性的調整局部。這主要是因為墻體發生凝固時，會發生整個建筑高度降低的狀況，為確保其符合設計要求的高度范圍，則要組織工人進行再澆筑，確保施工整體水平滿足項目要求。

（4）運用高壓設備執行噴射施工過程時，要密切關注設備的現場運轉狀況，切邊其內部壓強和施工設計要求相契合，若出現隱患因素或者故障問題時，則要關閉設備啟用電源，做停工處理，對其開展全面的檢查、維修工作，科學調整后確保各項參數均符合工程要求，只有這樣才能繼續施工運行。

（5）針對現場施工中引起坍塌、漏漿等不良狀況，施工方要綜合多方面因素分析其成因，編制應急處理方案，這樣遇到突發情況時能取得良好的治理效果。如果以上情況十分嚴重，則要在添加封堵劑等以后，再進行噴射，在確認其符合設計要求以后，才可以執行后續施作項目。

5、質量檢查以及防滲效果

針對墻體施工質量的檢查，可以結合應用開挖、圍井注水以及室內試驗等方法。

開挖主要用于檢查防滲墻的連續性與實際有效長度。高噴防滲墻樁要和樁體搭接良好，各處混凝土攪拌均勻，未見裂縫及缺損等現象。

注水試驗檢查。即應用全孔一次注水開展試驗，利用下式計算滲透系數（K）：

K=QL/（FH）

Q代表的是滲水流量（㎝3/s）;L即為滲徑長度，實質上就是板墻平均厚度（㎝）;F是滲水面積（㎝2）;H表示的是水頭（㎝）。

本工程被檢查的防滲墻K取值范圍是6.87×10-7～9.25

×10-7㎝/s范圍，符合設計要求。

結語：

近些年中，高壓噴漿技術在國內水利項目建設領域內有廣泛應用，其能較好的滿足工程防水施工的技術含量高、施工水平嚴格等要求，有益于提升現場施工的標準化水平，優化工程建設質量，確保項目內的建筑主體長期使用后不被水侵蝕，有益于延長水利工程的使用壽命，創造出更理想的效益。

參考文獻：

[1]周振華.圍堰高壓旋噴防滲墻施工技術[J].四川建筑，2020，40（3）：2-3.

[2]石峰.高噴防滲墻在南歐江四級電站圍堰防滲的應用[J].建筑技術開發，2020，45（11）：2-3.

[3]朱寶凡.里底水電站一期枯水期縱向圍堰防滲墻設計與施工[J].云南水力發電，2020，36（2）：4-6.