張秀娟

（蒙陰縣高都鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)綜合服務(wù)中心，山東 臨沂 276219）

1 工程概況

張林溝水庫位于蒙陰縣高都鎮(zhèn)下坦布林村西200m，屬沂河水系梓河支流莫莊河上，控制流域面積1.325km2，總庫容52.61 萬m3，控制灌溉面積13.33hm2。工程于1978 年12 月建成蓄水，是兼顧防洪、灌溉、水產(chǎn)養(yǎng)殖等綜合利益于一體的?。?）型水庫，工程等級為v 等，大壩（黏土心墻砂殼壩）及主要水工建筑物為5 級。目前存在的主要問題是左壩端壩腳有明顯滲漏，綜合評定為三類壩，需要盡快對全壩段進(jìn)行防滲加固處理。

2 高壓噴射灌漿技術(shù)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

經(jīng)過專家實(shí)地勘察，由于本身水庫規(guī)模很小，因此設(shè)計(jì)不對壩體進(jìn)行大規(guī)模動(dòng)土，采用成本較低的高壓噴射灌漿技術(shù)對其進(jìn)行防滲治理。

2.1 防滲加固機(jī)理分析

高壓噴射灌漿技術(shù)通過噴射流對土體產(chǎn)生切、劈破壞，將水泥漿液壓入劈裂縫隙中，凝固后便形成一個(gè)堅(jiān)硬隔離層[1]。為了加大破壞力，通常采用“水氣同軸噴射”，借助空氣的小阻力而擴(kuò)大噴射范圍，產(chǎn)生的破壞力P計(jì)算公式為：

式中：ρ為密度，kg/m3；Q為流量，m3/s；Vm為射流速度，m/s。

2.2 高壓噴射灌漿主要參數(shù)設(shè)計(jì)

2.2.1 防滲止水孔距設(shè)計(jì)

高壓噴射灌漿技術(shù)的孔距D 設(shè)計(jì)與孔深、土質(zhì)、粒徑、搭接長度等直接相關(guān)，可用（2）經(jīng)驗(yàn)公式來大致計(jì)算[2]。但在實(shí)際使用時(shí)，還需要結(jié)合現(xiàn)場試驗(yàn)來進(jìn)行調(diào)節(jié)，對于本項(xiàng)目小型水庫，設(shè)計(jì)一排灌漿孔充填即可滿足防滲要求。常見布置形式和對應(yīng)孔距數(shù)值[3]，見表1。結(jié)合實(shí)際情況，張林溝水庫大壩防滲加固采用直擺型，孔距設(shè)計(jì)為1.5m，設(shè)計(jì)墻體厚度15cm，孔距D 的計(jì)算公式為：

表1 常見防滲墻形式和土質(zhì)下的孔距值

式中：δ為地層影響系數(shù)；L為有效噴射距離，m；h為孔深，m；θ為孔斜率，%；t為搭接長度，m。

2.2.2 注漿材料種類選擇分析

灌漿材料的品種和性能直接影響到防滲加固治理，而水工建筑在高噴灌漿中常用的材料為水泥漿液，不同用處的材料配方如表2 所示[4]。張林溝水庫大壩防滲加固沒有特殊要求，且深度不受地下水影響，因此選取普通型即可。

表2 不同配方適用條件

2.2.3 固結(jié)體強(qiáng)度設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

固結(jié)體強(qiáng)度是評價(jià)防滲加固效果的主要標(biāo)準(zhǔn)，其主要受以下3 個(gè)因素影響：①土質(zhì)；②灌漿材料水灰比；③灌漿施工方法。在同一水灰比條件下（1:1.5），不同土質(zhì)在不同施工方法下的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)對比（28d）[5]如表3 所示。總體效果來看，在同一土質(zhì)下，三觀法＞二管法＞單管法，成本與效果呈正比關(guān)系。張林溝水庫建設(shè)規(guī)模小、標(biāo)準(zhǔn)低，且防洪任務(wù)小，因此采用單管法即可。

表3 固結(jié)體強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)

3 高壓噴射灌漿技術(shù)應(yīng)用

3.1 施工參數(shù)設(shè)計(jì)分析

3.1.1 施工設(shè)備選擇

本次張林溝水庫大壩防滲采用單管法高壓噴射灌漿技術(shù)，其主要應(yīng)用的施工設(shè)備型號及適用條件/規(guī)格參數(shù)，單管法高壓噴射灌漿技術(shù)設(shè)備及型號如表4 所示。

表4 單管法高壓噴射灌漿技術(shù)設(shè)備及型號

3.1.2 施工工序和基本要求設(shè)計(jì)

本次張林溝水庫大壩防滲加固施工流程如圖1所示。下面針對主要一些工序的基本要求進(jìn)行說明分析：

圖1 施工流程示意圖

1）測量放線。在高壓灌漿施工軸線孔位上打木樁做標(biāo)記，并標(biāo)明每個(gè)孔口高程、深度等信息，要求孔位偏差在5cm 以內(nèi)。

2）鉆孔。鉆機(jī)就位固定后，利用水平尺控制機(jī)身水平，嚴(yán)格控制孔斜率，要求≤0.5°；鉆孔孔徑應(yīng)大于噴管管徑20mm，深度要進(jìn)入基巖層1.0m以上；保持鉆芯完整，并由現(xiàn)場技術(shù)人員簽字驗(yàn)收[6]。

3）下放噴射管及噴射灌漿。在下放噴射管過程中，為防止噴嘴堵塞，可不斷低壓送水氣（<1.0MPa），或者將噴嘴用塑料袋包扎。噴頭放至設(shè)計(jì)深度后，按照規(guī)定參數(shù)進(jìn)行噴射灌漿，等有漿液冒出孔口后便可正式提升擺噴。設(shè)計(jì)擺動(dòng)速度為10r/min，提升速度0.1m/min，注漿量控制在30L/min[7]。

4） 回灌填補(bǔ)和沖洗管路。高壓噴射施工結(jié)束后，由于水泥漿液沉淀和凝固現(xiàn)象會(huì)使體積縮小，孔口處會(huì)凹陷，此刻應(yīng)及時(shí)回灌填補(bǔ)并搗實(shí)，直至填平。施工結(jié)束后要及時(shí)高壓清洗設(shè)備管道，尤其是注漿管，要求沖洗3 遍，每遍間隔5min，保證射出的水流為清水才可以。

3.2 施工過程控制要點(diǎn)分析

3.2.1 冒漿處理分析

冒漿是高壓噴射灌漿施工中最常見的問題，只要冒漿量在20%以下，均不用作處理。若冒漿量﹥20%，則一般采取以下三種措施來減少冒漿：①提高灌漿壓力，并保持注漿量不變，這樣可以漿液延展性更好；②換裝小孔徑噴嘴，保持壓力不變，這樣也是提高了灌漿劈裂延展性；③適當(dāng)加快注漿管提升速度，并保持灌漿量不變，這樣就沒有多余漿液從鉆孔內(nèi)冒出[8]。

在本次張林溝水庫大壩施工中，通過提高了30%的灌漿壓力，使冒漿問題得到解決，本質(zhì)還是由于個(gè)別地段密實(shí)性強(qiáng)，原壓力不足以破壞其結(jié)構(gòu)。

3.2.2 漏漿處理分析

在施工中若遇到漏漿問題，其處理方式基本與冒漿處理措施相反，即：①適當(dāng)減小灌漿壓力，同時(shí)減少灌漿量；②在漿液中摻入一定量速凝劑，如：氯化鈣、水玻璃等；③降低提升速度，同時(shí)減少灌漿量，若還有漏漿問題，則停止灌漿并灌注水泥砂漿堵漏。

漏漿問題一般是土體中裂隙發(fā)育多且貫通，在本次張林溝水庫大壩施工中并沒有出現(xiàn)該類問題，說明黏土心墻整體結(jié)構(gòu)比較完整。

3.2.3 防滲墻體質(zhì)量檢測

張林溝水庫大壩施工結(jié)束后，采用鉆探法對采出的巖芯連續(xù)度進(jìn)行分析，共計(jì)取芯25 處，墻體基本能夠達(dá)到結(jié)構(gòu)連續(xù)、厚度一致。水庫正常蓄水后又對其進(jìn)行了持續(xù)一個(gè)月的滲漏監(jiān)測，最大滲漏量僅為加固前的20%，大壩安全穩(wěn)定性完全滿足使用需要。

4 結(jié) 語

高壓灌漿噴射技術(shù)目前針對于中小型壩體防滲加固有著廣泛應(yīng)用，而且應(yīng)用效果較好，性價(jià)比很高。本次張林溝水庫大壩項(xiàng)目共計(jì)花費(fèi)25.8 萬元，施工工期20d。由于我國現(xiàn)存多處建設(shè)于上世紀(jì)60年代的中小型水庫大壩均面臨防滲加固，因此該技術(shù)有著廣闊的市場基礎(chǔ)。但需注意，在應(yīng)用時(shí)務(wù)必要根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際地質(zhì)情況靈活調(diào)整灌漿材料、施工參數(shù)等，防止出現(xiàn)盲目照搬問題。