高壓噴射灌漿在水庫除險(xiǎn)加固工程施工中的質(zhì)量控制

劉志偉

（新疆華瑞工程管理咨詢公司 北屯 836000）

1 概 述

目前，全國部分中小型水庫由于年久失修，很多進(jìn)行了除險(xiǎn)加固施工，而在除險(xiǎn)加固過程中采用高壓噴射灌漿防滲墻施工工藝，對(duì)除險(xiǎn)加固工程起到了較好的抗?jié)B漏作用。下面結(jié)合筆者所經(jīng)歷的一項(xiàng)中型水庫除險(xiǎn)工程，淺談一下高壓噴射灌漿的質(zhì)量控制問題。

紅土梁水庫工程位于新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)農(nóng)十師181團(tuán)團(tuán)部東北方，水庫從克蘭河的克木齊河出水口引水，為一平原引水注入式水庫，水庫總庫容6400萬m3。工程主要任務(wù)是恢復(fù)原設(shè)計(jì)庫容，在現(xiàn)狀基礎(chǔ)上相應(yīng)增加調(diào)節(jié)水量200萬m3，改善181團(tuán)紅土梁灌區(qū)灌溉條件，極大地緩解181團(tuán)紅土梁灌區(qū)季節(jié)性缺水狀況，減少水庫垮塌后對(duì)團(tuán)部安全造成的威脅，促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)穩(wěn)定。工程實(shí)施后，水庫滲漏損失量大為減少，水庫周圍的地下水位埋深隨之降低，水庫庫容得到恢復(fù)，水庫周圍實(shí)施了綠化措施，生態(tài)環(huán)境得到了明顯改善。

水庫加固前，局部壩段壩基滲漏嚴(yán)重，歷年汛期壩內(nèi)均發(fā)生翻沙涌水等嚴(yán)重險(xiǎn)情，直接威脅到大壩安全。針對(duì)壩基滲漏險(xiǎn)情，根據(jù)地形、地質(zhì)條件、水頭等情況；對(duì)地質(zhì)條件復(fù)雜、壓浸拆遷占地大的堤段，采用高壓噴射灌漿防滲墻的垂直防滲處理方案，其中樁號(hào)2+970～3+560壩段，壩基上部粘土缺失，壩身填土直接坐落在礫砂層上，礫砂層在壩內(nèi)地表出露，壩基礫砂層厚9.3m，下伏基巖為第三系粉砂巖。此壩段高壓噴射灌漿防滲墻處理長度590m，設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)樁號(hào)2+970～3+560壩段無灘地的實(shí)際情況，高壓噴射灌漿孔軸線布置于距堤頂外邊線內(nèi)側(cè)2.0m,鉆孔孔距2.0m，防滲墻頂部伸入壩身壤土層不小于1.0m，底部插入基巖深度不小于1.0m。

2 高壓噴射灌漿防滲墻施工工藝

高壓噴射灌漿的施工機(jī)具由高壓發(fā)生裝置、鉆機(jī)、特種鉆桿和高壓管路四部分組成。主要包括：鉆機(jī)、高壓泵、空氣壓縮機(jī)、注漿管、噴嘴、流量計(jì)、輸漿機(jī)、制漿機(jī)。

高壓噴射灌漿采用三重管噴射工藝，分兩序施工，兩序噴灌間隔時(shí)間為7天。經(jīng)過對(duì)部分開挖連接墻段的觀察和分析，當(dāng)?shù)?序墻體的強(qiáng)度不夠而切割時(shí)，由于墻體固有的不均勻和第2序噴射時(shí)穿透能力以及灌填飽和程度的限制，將附近第1序墻體沖散而第2序灌填不飽滿等原因形成防滲弱點(diǎn)，甚至空洞；當(dāng)?shù)?序墻體有足夠的強(qiáng)度（1序噴灌7天后）時(shí)，再進(jìn)行2序噴灌連接，連接防滲效果好。

a.進(jìn)行場地平整，挖好排漿溝，做好鉆機(jī)定位，要求安放水平，鉆桿保持垂直，且確保鉆孔傾斜率不超過0.3%。

b.鉆孔定位后，利用特種鉆桿在設(shè)計(jì)孔位鉆孔，利用原漿固壁至設(shè)計(jì)高程，設(shè)計(jì)孔位與實(shí)施孔位的偏差應(yīng)小于5cm。

c.下三重管噴射，在地面上進(jìn)行水、氣試噴后下管至設(shè)計(jì)深度，調(diào)整噴射軸線方向呈折線形(折線軸線與高噴灌漿鉆孔軸線的夾角為15°)。

d.高壓噴射灌漿前的準(zhǔn)備。主要確保水泥漿充分?jǐn)嚢瑁刂坪脻{液比重、水灰比等。

e.高壓噴射灌漿。嚴(yán)格按施工技術(shù)要求來操作，用施工技術(shù)參數(shù)控制灌漿質(zhì)量。

f.拔套管。高壓噴射灌漿結(jié)束后，拔出套管。

g.回灌。噴射完畢后，由于水泥漿固結(jié)收縮，出現(xiàn)孔口下沉，對(duì)已噴孔進(jìn)行靜壓灌漿，直到漿面不下沉為止。

本次研究中，觀察組患者手術(shù)時(shí)間、住院時(shí)間、術(shù)中出血量等臨床指標(biāo)均小于對(duì)照組，組間對(duì)比，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；觀察組患者并發(fā)癥發(fā)生率6.06%（2/33），對(duì)照組并發(fā)癥發(fā)生率為18.18%（18/33），就觀察組與對(duì)照組的并發(fā)癥發(fā)生率而言，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），其結(jié)果與原有的研究結(jié)果相一致。

h.再進(jìn)行下一孔的施工。

施工前進(jìn)行室內(nèi)和現(xiàn)場試驗(yàn)。室內(nèi)試驗(yàn)確定漿液的配比和噴射注漿后固結(jié)體的強(qiáng)度，現(xiàn)場試驗(yàn)確定施工工藝參數(shù)、注漿固結(jié)體強(qiáng)度和墻體抗?jié)B指標(biāo)等。施工鉆孔過程中，要注意各層的地質(zhì)變化情況，及時(shí)調(diào)整高噴灌漿施工技術(shù)參數(shù)。

3 防滲墻墻體質(zhì)量控制

3.1 使用材料的技術(shù)參數(shù)

該工程高壓噴射注漿的主要材料是水泥，設(shè)計(jì)要求采用普通硅酸鹽水泥或硅酸鹽水泥，水泥強(qiáng)度等級(jí)不低于32.5，灌漿所用的水泥應(yīng)保持新鮮，無受潮結(jié)塊，其細(xì)度為0.080mm方孔篩余量不大于5%，水泥出庫使用前應(yīng)對(duì)其質(zhì)量做鑒定，合格后方可使用。攪拌水泥漿用水，應(yīng)符合JGJ63－89《混凝土拌和用水標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定。水泥漿由制漿機(jī)攪拌而成，水灰比1.0～1.5，攪拌時(shí)間不小于2min,超過4h的水泥漿作為廢料處理，不得用于高噴灌漿。

3.2 主要的施工技術(shù)參數(shù)

高壓噴射灌漿施工參數(shù)的確定是防滲墻成墻質(zhì)量的重要環(huán)節(jié),嚴(yán)格按照規(guī)范操作和高噴灌漿施工技術(shù)參數(shù)進(jìn)行施工，是確保施工質(zhì)量的關(guān)鍵。施工主要技術(shù)參數(shù)由室內(nèi)和現(xiàn)場試驗(yàn)確定，該工程施工的主要技術(shù)參數(shù)如下：

a.高噴灌漿的孔距為2.0m,高噴灌漿的成墻厚度不小于10cm。

b.防滲墻鉆孔為垂直孔，其偏斜應(yīng)小于0.3%。

c.高噴灌漿孔位與設(shè)計(jì)孔位偏差應(yīng)小于5cm。

d.高噴灌漿的形式為擺噴，擺角15°。

e.提升速度。提升速度的快慢直接影響漿液用量。提升速度過快，則墻后不穩(wěn)定，易產(chǎn)生空洞，且切割半徑不符合要求，會(huì)致使防滲墻搭接處產(chǎn)生薄弱環(huán)節(jié)；提升速度太慢，則冒漿量過大，造成水泥浪費(fèi)。因此，需根據(jù)灌漿試驗(yàn)確定不同土層的提升速度。該工程基巖層的提升速度為8cm/min，礫砂層的提升速度為6cm/min，壤土層的提升速度為12cm/min。

f.高噴灌漿的水壓應(yīng)控制在25～35MPa,流量為80L/min；空氣壓力為 0.5～0.7MPa，風(fēng)量為 1.1～2.0m3/min；水泥漿壓力為 0.8～10MPa,流量為 80L/min。

g.注漿水泥漿比重控制在1.6～1.7g/cm3,回漿比重控制在1.2g/cm3。

3.3 工程中異常情況的處理

在鉆進(jìn)過程中，孔口不返漿，壩身孔隙較多，且有集中漏漿通道，一般采用以下措施：

a.對(duì)局部土層有孔隙不冒漿的處理:?停止提升，漿液正常送入，擺噴正常進(jìn)行；?若3～5s仍不返漿，關(guān)閉空氣、高壓水，提升三重管，漿液繼續(xù)送入孔內(nèi)，并往孔內(nèi)灌砂；?當(dāng)灌砂無效時(shí)，提升2～10cm即停止，在該處噴射2～3s,繼續(xù)提升2～10cm,如此周而復(fù)始直至孔口冒漿。

b.壩坡輕微漏漿，其原因是存在裂縫或鼠洞等，與灌漿孔直接連通，筑堤時(shí)施工接頭處碾壓不實(shí)或有裂隙連通、未壓實(shí)、有松散水平土層，在灌漿壓力作用下，漿液集中穿透土體冒漿，在堤內(nèi)側(cè)坡漏漿，可做阻漿蓋處理；也可在漏漿出口處壓砂做反濾層，使其清水滲出，從而封堵漏漿。并采用濃漿灌—停—灌的間歇性灌漿處理；或在灌漿液中摻入水玻璃（摻入量為0.5%～3%），加速漿液凝固，從而封堵滲漏通道。

c.凡經(jīng)特殊處理的滲漏段，待孔口返漿后均應(yīng)將噴射管下至原不返漿的最下位置，再進(jìn)行正常噴射（復(fù)灌），確保防滲墻墻體質(zhì)量。

4 防滲墻質(zhì)量檢驗(yàn)

該工程的高噴防滲墻設(shè)計(jì)質(zhì)量要求［J］＞50(［J］為墻體允許滲透坡降)，抗壓強(qiáng)度為R28=5MPa；墻體滲透系數(shù) K≤10－6cm/s。

該工程在施工過程中由質(zhì)量監(jiān)督機(jī)構(gòu)對(duì)鉆孔孔距、孔深、制漿稠度、灌漿三壓等施工工藝進(jìn)行了隨機(jī)抽檢，測得指標(biāo)能滿足設(shè)計(jì)要求。為了檢測高噴防滲墻的防滲性能，由水庫除險(xiǎn)加固項(xiàng)目部會(huì)同監(jiān)理公司駐現(xiàn)場總監(jiān)理工程師隨機(jī)選定一處布置圍井，圍井注水試驗(yàn)K=1.2×10－7cm/s,滿足設(shè)計(jì)K≤10－6cm/s的要求。其成墻厚度在10cm以上，符合設(shè)計(jì)要求。

另外鉆孔取芯7孔，送檢試樣14件，抗壓強(qiáng)度R28最大60.80 MPa，最小 13.1MPa，平均 31.5MPa，符合設(shè)計(jì)要求。其抗壓強(qiáng)度變幅較大，經(jīng)分析與土層有關(guān)。經(jīng)芯樣的室內(nèi)滲透試驗(yàn)，齡期14天最大滲透系數(shù)7.52×10－7cm/s，齡期21天最大滲透系數(shù) 2.52×10－7cm/s，符合設(shè)計(jì)不大于 10－6cm/s的規(guī)定，并與圍井成果相吻和。

5 結(jié) 語

a.高噴灌漿具有施工速度快、固結(jié)體強(qiáng)度大、水泥灌漿不會(huì)造成環(huán)境和地下水污染，且耐久性較好、施工噪音較小等優(yōu)點(diǎn)。

b.為確保高噴防滲墻施工質(zhì)量，必須根據(jù)不同土層，合理確定高噴施工參數(shù)，針對(duì)性地采用不同的施工工藝,才能保證高噴施工質(zhì)量，使墻體均勻，連續(xù)性好，連接可靠。在這方面還有待于進(jìn)一步積累經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)提高，以便于高壓噴射灌漿技術(shù)推廣應(yīng)用。

c.由于高壓噴射灌漿防滲墻屬隱蔽工程，目前尚沒有成本經(jīng)濟(jì)、全面可靠的質(zhì)量檢測方法，其防滲效果有待通過洪水考驗(yàn)。