高压摆喷防渗墙在堤防加固防渗工程中的应用

高压摆喷防渗墙在堤防加固防渗工程中的应用摘要: 高压摆喷防渗墙是一种采用高压水或高压浆液形成高速喷射流束,切割、破坏地层土体,并以水泥基质浆液充填掺混其中,形成桩柱或板墙状的凝结体,用以提高地基防渗或承载能力的施工技术，广泛应用于低水头土石坝坝基等防渗工程。

本文结合某堤防达标加固防渗工程施工为例，从防渗设计、高压摆喷防渗墙施工工艺及高压摆喷防渗墙质量检验等方面阐述了高压喷射灌浆技术在堤防加固防渗工程中的应用。

关键词: 高压摆喷防渗墙；堤防加固防渗；防渗设计；施工工艺；质量检验Abstract: high pressure jet-grouted cutoff wall is a kind of the high pressure water or high pressure grout injection flow bunch form high speed, cutting, damage soil strata, and with cement slurry filling matrix of mixing, forming a pile column or purpose of condensate of body, to improve the bearing capacity of foundation seepage control or construction technology, widely used in low head dam foundation seepage control projects such as earth dam. This paper based on a standard reinforcement engineering construction levee seepage control as an example, the seepage control design, high pressure jet-grouted cutoff wall construction technology and high pressure jet-grouted cutoff wall paper expounds the quality inspection of high pressure jet grouting technology in the levee reinforcement of the application of the seepage control project.Keywords: high pressure jet-grouted cutoff wall; Levee reinforcement seepage control; Seepage control design; The construction technology; Quality inspection1 工程概况某堤防工程是一宗以防洪、排涝为主的水利工程，现状存在防洪标准偏低，堤身单薄，部分堤基座弯受冲，深槽迫岸，“两水夹一堤”等众多工程隐患，随着围内国民经济的不断发展，加固和完善堤防工程防洪标准是十分必要的，省、市主管部门均同意该堤防按三十年一遇设计洪水标准进行全面加固。

加固工程的主要建设内容有：（1）险工险段加固工程长4.52km；（2）堤身断面加固达标工程长13.68 km；（3）“两水夹一基”堤段的填塘固基长度11.6 km；（4）穿堤涵闸拆除重建等。

2 防渗设计其中一险段长1.2km，该段堤身迎水坡曾经出现几次滑坡塌方，堤内侧出现管涌及渗水，根据地质报告和现场勘查,在桩号12+700～12+900段渗漏非常严重,需进行工程处理。

设计考虑了二种加固处理方案:(1)塑性混凝土防渗墙；(2) 高压摆喷防渗墙方案。

塑性混凝土防渗墙方案要求施工作业面大,需摆放较大的挖槽施工机械,施工难度较大,工程造价相对较高；高压摆喷防渗墙方案要求施工平台宽度适中,合理选用高素质的施工队伍,能够保证本工程的防渗要求,且该方案施工简单方便,工程造价相对较低。

经综合分析比较,该工程采用高压摆喷防渗墙较为合理。

设计防渗范围位于桩号12+700～12+900段,采用高压摆喷防渗墙防渗,防渗墙高程8.0m,防渗墙底线位于高程-25m左右,最大深度33.5m,孔距1.4m,有效成墙厚度应≥0.2m。

根据水电水利工程高压喷射灌浆技术规范6(DL/T5200-2004),结合堤段地质情况,确定设计墙体指标为:抗压强度R28>3MPa,弹性模量<1500MPa,渗透系数K<10-6cm/s。

根据高压喷射灌浆技术规范及设计要求,重要的地层复杂或深度较大的高喷墙工程,应选择有代表性的地层进行高喷灌浆现场试验。

试验宜采用单孔和不同孔距、排距的孔群进行,以确定高喷灌浆的方法及其适用性,求得最佳施工技术参数,从而保证工程质量。

由于本工程部位地质条件单一,主要为粘土及沙砾石层,且需灌浆处理区段连续,故依据规范和设计的各项技术参数及相关工程经验,在将试验段合理利用的原则下,在桩号12+700～12+900段迎水坡高程8.0m处构筑施工平台，沿设计摆喷中心线按2.0m、1.4m、1.0m三种孔距布孔,每种孔距布置5个孔,孔深均为26m,共布置钻孔15个,试验段总长19.5m。

3 高压摆喷防渗墙施工工艺3.1 施工机械准备考虑到高喷工作的紧迫性,设备配置上力求性能好,效率高的成套设备。

主要施工设备配置见表1。

表1 高压摆喷施工机械设备表3.2 施工工艺流程施工准备→确定孔位、钻孔→高喷机就位→调整摆喷垂直度→供气、供浆、供水,地面试喷→低压供水、供浆、供气,下喷管至设计深度→摆动提升喷射至设计高程→摆喷结束提出喷管→移开高喷台车→补浆→进入下一流程(见图1)。

图1 施工工艺流程图1）布孔形式采用三重管法钻孔,分两序施工,孔距1.4m。

钻孔采用CM485钻机配合寿力750高风压空压机,高压摆喷成墙。

其布孔形式见图3。

高喷灌浆分两序施工,先施工一序孔,后施工二序孔2）孔位放样高压喷射灌浆孔孔距为1.4m,单排孔布置。

3）钻机就位设置在设计的孔位上并应保持垂直,施工时旋喷管的允许倾斜度不得大于1.0%。

钻机就位后进行水平、垂直校正,钻杆应与桩位吻合,偏差控制在50mm内。

钻机采用CM485,配合寿力750高风压空压机。

4）钻孔造孔采用CM485钻机,钻孔方式采用5146套管跟管钻进,钻孔直径为150mm,钻孔深入基岩或相对不透水层1.0m。

钻孔时钻机要平稳,开孔孔位要准确,满足孔位偏差要求时方可开钻。

钻孔垂直度偏差[1%,确保高喷管能顺利导入孔底。

5）高喷机就位高压喷射灌浆采用GP-50高喷台车和GZB-40BW高压泵进行灌浆,喷管直径为589；台车塔架全部升起高18m,在塔架范围内禁止其它作业,并安排专人进行检查。

6）地面试喷,下入孔内喷浆台车立架高度18m,提升速度调整的范围是:6cm/min～8cm/min,喷嘴通过旋摆器定向,喷管采用三条喷射管,喷嘴直径1.7mm～2.0mm,可使浆、气、水同时喷射。

在喷射作业时,当喷射管下到设计深度并对准喷射方向后先静喷3min～5min,送入浆液并按规定的速度提升,摆角为40b,待达到设计高度后停止送浆、送气并提出喷管。

为防止喷嘴堵塞,在下入喷射管前先送水对喷嘴进行检查,且在下入喷射管时带压缩空气送入或用不干胶带缠绕喷嘴。

若因故停喷后重新恢复施工前,将喷头下放50cm,采取重叠搭接喷射处理。

停机超过3h时,应对泵体输浆管路进行清洗后方可继续施工。

喷射作业时,应将该孔的反浆排入上一孔中进行回灌,直到浆液面稳定为止。

在黏土层或淤泥层内进行喷射时,不准将冒浆进行回灌。

当喷射完成后应及时将各管路冲洗干净,不得留有残渣以防管路堵塞。

3.3 特殊情况处理该堤防高喷灌浆施工中,在造孔和高喷灌浆施工过程中出现过几次漏浆、串孔、灌浆中断等情况,对不同情况采取了相应的处理措施。

实践证明处理措施实用可行,保证了进度也保证了质量。

1）漏浆处理措施施工中,个别孔位处由于地层中土层结构松散、密实度差,且存在少量的渗透通道,在造孔及高喷灌浆时漏浆严重,孔口返浆量少。

在漏浆地段,钻孔时加大了泥浆浓度,泥浆中掺加了适量的火碱等堵漏材料。

灌浆中发生漏浆后,采取了降低提升速度、在浆液中掺人速凝剂、加大浆液密度或水泥黏土浆等措施。

采取以上措施但孔口返浆量仍旧很小时,停止喷射管的提升,降低喷射压力和流量,待处理到孔口返浆量正常后再保持正常摆喷灌浆。

2）串孔的处理措施在施工过程曾出现了相临钻孔间的串浆现象。

通过对被串孔的孔口回浆进行测试,发现串浆孔的回浆比重较大,影响灌浆孔的正常返浆量,因此,采取了将串浆孔孔口开挖至一定深度后封闭并压重,降低浆液外渗量,以保证灌浆孔的正常返浆量。

灌浆孔结束后,尽快对串浆孔进行复钻并完成灌浆。

3）灌浆突然中断后处理措施在施工中,因机械故障、突然停电等原因,曾发生过多次的灌浆突然中断。

对突然中断灌浆的施工孔,尽快消除中断因素,及早恢复施工,对中断时间超2h的孔段,进行扫孔后重新灌浆,中断时间2h内的孔段,重新开喷后按规范要求进行复喷处理,复喷搭接长度不得小于0.5m。

4）凹穴的处理喷射灌浆后浆液逐渐凝固,通常会出现由于表面析水沉淀而出现不同程度的下陷形成凹穴,处理的具体方案是向凹穴内间断的注入浆液2～3次,待浆液凝结后用壤土夯填。

4 高压摆喷防渗墙质量检验工程高喷灌浆施工结束后,采取了大开挖直观检查和围井注水实验检方法对高喷防渗墙质量进行了检测。

大开挖直观检查:即沿摆喷防渗墙体两侧进行了开挖,挖深一般1.0m。

用肉眼直观检查喷射效果及墙体衔接情况,在不同部位检查墙体厚度、强度等项指标,共开挖了4段23.8m长,板墙对接完好,成墙最小厚度≥20cm。

构筑围井，注水实验检墙体渗透系数，围井选址由现场设计和监理代表指定位置确定为80＃～81＃孔，注水实验方案经监理批准，委托质量检测站进行，根据实验结果高喷墙体渗透系数k＝2.5×10-7cm/s左右,小于设计渗透系数值10-6cm/s,质量满足设计要求。

5 结语总之，高压摆喷灌浆技术作为现代科技中一种新型的施工技术，其施工效率高，质量安全可靠，具有较好的可灌性，可控性和价格低廉的优点，在水利工程除险加固的应用中具有有很好的前景。

同时，在施工过程中应当严格按照设定好的技术参数和相关规定进行施工，遇到特殊或者危急情况是应做好合理的处理措施。

避免人为或者其他因素破坏水利设施的安全。

从而保证水利工程除险加固的质量。

参考文献[1] 张爱华;;高压喷射灌浆在新疆某水库除险加固中的应用[J];水利与建筑工程学报;2010年05期[2] 何庆海;王明森;;高压喷射灌浆技术近期发展及存在问题[A];2004水利水电地基与基础工程技术——中国水利学会地基与基础工程专业委员会2004年学术会议论文集[C];2004年注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。