高壓旋噴灌漿技術(shù)在大壩防滲處理中的應(yīng)用

王飛雁

(福建省龍?zhí)端姽煞萦邢薰荆＝?詔安 363500)

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高壓旋噴灌漿技術(shù)在大壩防滲處理中的應(yīng)用

王飛雁

(福建省龍?zhí)端姽煞萦邢薰荆＝?詔安 363500)

文章以嶺下溪水庫(kù)大壩施工工程為例，介紹了高壓旋噴灌漿技術(shù)在大壩防滲處理中的應(yīng)用，重點(diǎn)探討了高壓旋噴灌漿技術(shù)的防滲處理、高壓旋噴灌漿的施工方法以及施工質(zhì)量控制技術(shù)措施，總結(jié)了高噴灌漿加固大壩工程中出現(xiàn)特殊情況的處理方法，希望為同類工程作為參考。

高壓旋噴灌漿；大壩工程；滲漏；防滲處理

0 引 言

大中型水庫(kù)大壩大多運(yùn)用高壓旋噴灌漿技術(shù)進(jìn)行除險(xiǎn)加固，這項(xiàng)技術(shù)不僅能夠有效的對(duì)水庫(kù)進(jìn)行防滲處理而且施工占地面積較小，不會(huì)產(chǎn)生大的波動(dòng)以及噪音。在一些軟地基或者淤泥質(zhì)土的地基上利用高壓旋噴灌漿技術(shù)進(jìn)行施工也能夠保障高效的施工質(zhì)量，所以高壓旋噴灌漿技術(shù)能夠較多的在水庫(kù)大壩的除險(xiǎn)加固中應(yīng)用。但是采用高壓旋噴灌漿技術(shù)對(duì)水庫(kù)進(jìn)行防滲施工時(shí)，也需要注意很多因素，工程設(shè)計(jì)人員需要結(jié)合大壩的實(shí)際工程概況，參照水庫(kù)地質(zhì)情況選擇科學(xué)合理的施工技術(shù)，這樣才能夠充分的發(fā)揮出高壓旋噴灌漿技術(shù)的效果。

1 工程概況

嶺下溪水庫(kù)工程位于詔安、廣東交界處詔安縣秀篆鎮(zhèn)嶺下溪村附近，距城關(guān)約50km。嶺下溪水庫(kù)涉及下游霞葛鎮(zhèn)、太平鎮(zhèn)人口共13萬(wàn)人及眾多的鄉(xiāng)村企業(yè)、耕地6700多hm2、508省道、509省道。水庫(kù)建成后，解決了霞葛鎮(zhèn)及三姑娘大型灌區(qū)的農(nóng)田灌溉，新增農(nóng)田保灌面積1.4萬(wàn)hm2，擴(kuò)大農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益。工程于1976年7月動(dòng)工興建，1981年因國(guó)民經(jīng)濟(jì)調(diào)整停建；1985年3月經(jīng)福建省水電廳批準(zhǔn)復(fù)建，1992年3月竣工，是以灌溉為主結(jié)合發(fā)電的中型水庫(kù)工程，壩址以上控制流域面積140km2。

水庫(kù)樞紐工程由攔河主、副壩、開(kāi)敞式溢洪道、輸水隧洞、壩后電站等建筑物組成。主壩為漿砌石重力壩，大壩基礎(chǔ)為花崗巖，壩頂軸線總長(zhǎng)175.60m，最大壩高54.5m，壩頂寬5.0m，壩頂高程185.0m，防浪墻頂高程186.2m。溢流段設(shè)5孔溢流孔，每孔凈寬10m，堰頂(高程177.50m)各設(shè)10m×6.4m弧形閘門一扇。副壩為均質(zhì)土壩，在原山體上填筑或貼坡而成，總長(zhǎng)約450m，其中填方段長(zhǎng)約100m，原山體以上填筑段最大壩高約10m，壩頂寬6.0m，壩頂高程186.0m，防浪墻頂高程187.2m。

經(jīng)過(guò)二十多年的運(yùn)行，重力壩壩基穩(wěn)定，但壩體施工質(zhì)量一般，左岸壩基及右岸處壩基存在滲漏，左壩肩存在繞壩滲漏，非溢流壩段壩體局部滲漏。副壩壩基為中等-弱透水滲透性，左壩端壩基滲透性較強(qiáng)。斷層破碎帶 F1 及 F4 貫穿庫(kù)區(qū)山體通往庫(kù)外，建壩時(shí)防滲處理不徹底，仍存在庫(kù)區(qū)集中滲漏通道。壩體壓實(shí)度、填筑土料及滲透系數(shù)部分不滿足《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)(SL274-2001)》規(guī)定，施工質(zhì)量較差，工程質(zhì)量評(píng)價(jià)為不合格。高壓旋噴灌漿技術(shù)將能夠很好地解決這一問(wèn)題，使水庫(kù)大壩變得更加牢固并且無(wú)滲漏。

2 水庫(kù)大壩高壓旋噴灌漿技術(shù)的防滲處理

根據(jù)水庫(kù)主壩的滲漏、地層地質(zhì)和場(chǎng)地情況，擬選4種防滲方案，各方案進(jìn)行分析比較見(jiàn)表1。

方案一：主壩迎水坡全部采用兩布一膜的聚乙烯復(fù)合土工膜，其型號(hào)為700g/m2。

方案二：根據(jù)水庫(kù)主壩的地質(zhì)情況，結(jié)合規(guī)范和類似工程的經(jīng)驗(yàn)，采用樁徑為0.6m的高壓旋噴灌漿防滲墻，其孔距為0.5m；鉆孔深度從壩頂至凝灰熔巖殘積黏性土層以下0.5m。

方案三：對(duì)壩體做厚度為0.5m混凝土防滲墻，防滲墻底部伸入凝灰熔巖殘積黏性土層以下0.5-1.0m。

方案四：采用高壓旋噴灌漿防滲技術(shù)結(jié)合復(fù)合土工膜防滲技術(shù)，根據(jù)水庫(kù)的正常蓄水位和最低水位，主壩迎水坡56.00m高程以上壩坡采用兩布一膜的聚乙烯復(fù)合土工膜，其型號(hào)為700g/m2；56.00m高程以下壩體采用樁徑為0.6m的高壓旋噴灌漿防滲墻，其孔距為0.5m；鉆孔深度從壩頂至凝灰熔巖殘積黏性土層以下0.5m。

表1 各方案分析比較情況

綜合考慮以上各方案的優(yōu)缺點(diǎn)，方案四的投資較低、防滲效果較好，解決了方案一對(duì)主壩底部防滲效果難以保證的問(wèn)題．同時(shí)考慮到經(jīng)濟(jì)性和水庫(kù)樞紐的安全運(yùn)行問(wèn)題，確定采用高壓旋噴灌漿防滲墻結(jié)合復(fù)合土工膜防滲加固方案。

3 施工方法

高壓旋噴灌漿技術(shù)的防滲處理主要有測(cè)量放樣、鉆孔、注護(hù)壁泥漿、噴射灌漿以及清洗噴管等5個(gè)方面，下面做詳細(xì)闡述。

1)測(cè)量放樣：測(cè)量人員應(yīng)在高噴平臺(tái)形成后，準(zhǔn)確地放置高噴防滲軸線，逐孔放出噴灌孔位，在孔口埋設(shè)標(biāo)記以確定孔口位置準(zhǔn)確，并將控制網(wǎng)點(diǎn)布置在適當(dāng)?shù)奈恢?，進(jìn)行施工期的孔位校核與檢測(cè)。

2)鉆孔：大壩高壓旋噴灌漿技術(shù)防滲處理中最為關(guān)鍵的一步就是鉆孔，水庫(kù)大壩防滲的質(zhì)量與鉆孔的質(zhì)量密切相關(guān)，在鉆孔過(guò)程中，鉆機(jī)作業(yè)時(shí)應(yīng)該保持一個(gè)正確的角度，而且還需要通過(guò)相關(guān)的儀器檢測(cè)孔位的傾斜度，發(fā)現(xiàn)孔位傾斜時(shí)必須及時(shí)糾正，確保空位偏差在百分之一范圍內(nèi)，這樣才能較好的保障水庫(kù)大壩防滲處理的質(zhì)量。

3)注護(hù)壁泥漿、起拔護(hù)壁套管: 通過(guò)泥漿泵將泥漿送入空位中，直到泥漿充滿全孔，而且漿面沒(méi)有下沉現(xiàn)象，然后起拔護(hù)壁套管，再補(bǔ)注泥漿平孔口，這樣才能有效的保障孔位質(zhì)量，避免滲漏情況的發(fā)生。

4)噴射灌漿: 噴射管被下放到設(shè)計(jì)深度之后，將適量的水、氣、漿射入，維持噴射時(shí)間1-3min左右，待漿液冒從地面冒出后，按規(guī)定按照規(guī)定的設(shè)計(jì)來(lái)提升速度、擺動(dòng)角度，自上而下邊噴射、邊擺動(dòng)、邊提升，當(dāng)泥漿達(dá)到設(shè)計(jì)要求實(shí)將噴管取出。

5)清洗噴管：在按照相關(guān)設(shè)計(jì)完成噴射之后，會(huì)有一定量的泥漿殘留在噴管內(nèi)，如果不對(duì)殘留的泥漿進(jìn)行及時(shí)清理，就會(huì)附著在噴管內(nèi)部，造成噴管重量增加，還可能堵塞下一次的噴漿操作。所以要即使清洗使用后的噴管，這能夠有效的保證噴射的質(zhì)量。

3.1 鉆孔施工

采用MD-50沖擊鉆機(jī)造孔以及自動(dòng)跟進(jìn)的套工藝。首先固定鉆機(jī)，對(duì)準(zhǔn)孔位，空位偏差≤鉆5cm。用同心鉆頭鉆進(jìn)孔徑為Ф150mm鉆孔，采用Ф146mm鋼套管跟管鉆進(jìn)工藝，鉆孔鉆進(jìn)基巖的深度不能小于1m，終孔起鉆后，將內(nèi)徑為Ф110 mm的特制薄壁 PVC 管插入鋼套管內(nèi)， PVC 管固定好后，剛套管利用拔管機(jī)拔出，鉆孔結(jié)束。

3.2 灌漿施工

當(dāng)鉆孔達(dá)到能夠?qū)⒏邍娕_(tái)車就位進(jìn)行灌漿施工的設(shè)計(jì)深度之后。進(jìn)行噴射之前必需檢查好水、氣、漿管是否通暢；水泥需要進(jìn)行均勻攪拌，隨拌隨用，為避免影響漿液濃度，自制的漿液必須在4h之內(nèi)使用完；同時(shí)，必須在各參數(shù)滿足施工要求的情況下進(jìn)行施工。噴射作業(yè)采用自下而上的方式進(jìn)行，噴射管達(dá)到要求深度后，需要先靜噴1-5 min，待灌入漿液從孔口冒出，回漿比重大于規(guī)定值之后，按照預(yù)定好的操作進(jìn)行提升。噴灌過(guò)程中遇到拆卸噴桿的時(shí)間不得超過(guò)20min，續(xù)噴時(shí)搭接的長(zhǎng)度要>20cm，如果停斷時(shí)間超過(guò)20min，續(xù)灌時(shí)必須將噴桿插入已成墻體內(nèi)30cm。噴射過(guò)程中必須檢查好漿液的壓力、流量、氣量以及提升速度等參數(shù)是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，并做好情況記錄。噴射開(kāi)始時(shí)，先送水泥漿，再送風(fēng)、水；噴射完成后，先停風(fēng)、水，待噴桿到達(dá)孔口后，再停送水泥漿。

3.3 靜壓回灌

高壓噴射注漿結(jié)束后，需要及時(shí)進(jìn)行靜壓回灌，孔口漿液液面不再下沉?xí)r才能停止靜壓回灌。當(dāng)噴桿提升至孔口以下50cm時(shí)，不再提升，停送水、風(fēng)，然后使用0.5∶1的濃漿回灌鉆孔。高壓噴射灌漿如圖1所示。

圖1 高壓噴射灌漿

4 施工過(guò)程中特殊情況的處理

4.1 噴管下放困難的情況處理

如果噴管下方?jīng)]有達(dá)到設(shè)計(jì)位置，則需要對(duì)噴管進(jìn)行反復(fù)的下放和提升，并通過(guò)加大供風(fēng)量方法使孔內(nèi)渣屑上返，以達(dá)到將噴管下放到指定位置的目的。

4.2 串漿的情況處理

如果空位出現(xiàn)串漿情況，可將相鄰空位的孔深延長(zhǎng)或者在串漿空符合灌漿條件時(shí)同時(shí)灌漿。否則必須對(duì)串漿空進(jìn)行沖洗、掃孔，然后再進(jìn)行灌漿。

4.3 無(wú)返漿或返漿量大的情況處理

如果出現(xiàn)無(wú)返漿狀況，可利用灌注水泥砂漿或者加大漿液密度的方法，若長(zhǎng)時(shí)間仍無(wú)返漿，則需回填鉆孔，并進(jìn)行復(fù)噴。如果反漿量過(guò)大，可以適當(dāng)將塊提升以及旋轉(zhuǎn)速度或者提高噴射壓，對(duì)于出現(xiàn)返漿量大的情況，可適當(dāng)提高噴射壓或適當(dāng)加快提升速度和旋轉(zhuǎn)速度；也可將噴嘴孔徑縮小。

5 結(jié) 語(yǔ)

施工完成后，根據(jù)已選定高壓旋噴樁試驗(yàn)取芯，編號(hào)1，2，3，4。并進(jìn)行室內(nèi)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)抗壓強(qiáng)度和滲透系數(shù)，其檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表3。由表可知該水庫(kù)防滲加固工程高壓旋噴樁防滲墻的抗壓強(qiáng)度和滲透系數(shù)均滿足設(shè)計(jì)要求，可達(dá)到較好的防滲效果。

表3 工程防治加固相關(guān)參數(shù)檢測(cè)結(jié)果

根據(jù)以上研究，通過(guò)高壓旋噴灌漿技術(shù)在嶺下溪水庫(kù)大壩防滲處理的實(shí)踐表明，這項(xiàng)技術(shù)具有施工工藝簡(jiǎn)單、效果良好、施工速度快。通過(guò)科學(xué)的控制灌漿時(shí)的各項(xiàng)參數(shù)，按照技術(shù)要求完成相關(guān)操作，及時(shí)處理施工中遇到的緊急的問(wèn)題，可以很好的保障施工質(zhì)量。

[1]白永豐.中國(guó)堤壩防滲加固新技術(shù)[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，2001.

[2]秦勇.高壓旋噴灌漿技術(shù)在水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程中的應(yīng)用[J]．水利電力機(jī)械，2007(11)：139-140．

[3]孫振剛，張嵐，段中德.我國(guó)水庫(kù)工程數(shù)量及分布[J].中國(guó)水利，2015(07)：10-11.

[4]張國(guó)獻(xiàn).高壓擺噴灌漿技術(shù)在水閘基礎(chǔ)防滲加固中的應(yīng)用[J].陜西水利,2016(01)：115-116.

[5]張麗.高壓擺噴灌漿技術(shù)在水庫(kù)防滲加固工程中的應(yīng)用[J].河南水利與南水北調(diào),2015(16)：42-43.

1007-7596(2017)05-0153-03

2017-04-16

王飛雁(1973-)，男，福建沼安人，工程師，從事水利水電工程建設(shè)工作。

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