高噴板墻施工工藝及質量控制

刁東輝

（浙江省第一水電建設集團有限公司，浙江 杭州 310000）

1 工程概況

某水庫堤基主要由於泥質粘土、粉土、粉砂、粘土、粉質粘土組成，堤身主體主要由粘土、粉質粘土組成。水庫圍堤局部堤段堤體干密度未達到設計要求，填筑土不純夾粉土或砂土，滲透系數偏高，部分堤段達到10-3cm/s。由于庫區地表土層植物根系埋藏較深，清基時不易清除，接觸帶土層裂隙比較發育，滲透系數較大，部分堤段達到10-3cm/s。該水庫堤體主要由作為心墻的粘土和作為堤殼的泥質砂及少量砂壤土組成，因此才用高噴灌漿技術進行加固處理，高噴灌漿采用擺噴形式。

2 高噴板墻施工驗證性試驗

高噴板墻施工前，比照類似工程，結合本工程的具體情況，初步確定高噴板墻結構型式、孔距和高噴灌漿技術參數，然后對布孔方式、孔距；擺噴的噴射流量、壓力、擺速和提升速度；材料、設備性能及施工工藝措施等進行驗證性試驗。本工程選擇樁號9+350-9+650m處進行驗證性試驗，根據試驗結果對有關參數進行了調整和完善。

本工程采用三管法高壓擺噴灌漿，即高速射流為清水，其外側同時環繞壓縮空氣，而水泥基質漿液以較低壓力灌注。噴射管有三根管子組成，三管并列，高噴灌漿時，三管分別輸送水、氣、漿三種介質。高壓擺噴防滲墻采用折線搭接形式，灌漿材料為水泥粘土加膨潤土，灌漿孔孔距1.5m，成墻的有效厚度不小于20cm,擺噴軸線與防滲墻軸線的夾角為10 °，擺角 20 °，墻體滲透系數 k≤5×10-7cm/s，成墻后的墻體抗壓強度不低于1.0Mpa，防滲墻體的彈模不大于500～700Mpa。

地勘資料表明，堤身填土滲透系數為1.0×10-5cm/s,為弱透水層，防滲墻墻頂高程可在堤身下部，同時考慮到圍堤填筑時清基不徹底等因素，應使防滲墻頂高程高出建筑基面，故最終確定防滲墻頂高程為2.5-4.0 m。透水性較好的粉土、粉砂層滲透系數較大為 1.0×10-3～5.0×10-3cm/s，其下以粘土、粉質粘土為主，滲透系數 5.0×10-4～5.0×10-5cm/s，為弱透水層，為提高防滲墻防滲效果，將墻體底部嵌入該土層1～2m，墻底高程深為-9.5～-25.0m。

水泥采用P ·032.5 普通硅酸鹽水泥拌制，水泥新鮮無結塊，過4900 孔/cm2 的篩余量不大于5%。

高噴采用漿液的配比為水泥：粘土：膨潤土=1：0.42：0.08。漿液的存放時間：當環境溫度在10℃以下時，不超過5 h；當環境氣溫在10℃以上時，不超過3 h；當漿液的存放時間超過有效時間時，按廢漿處理。

主要機具設備：鉆孔、漿液攪拌機、高壓發生設備、高噴臺車、空壓機專用噴管及高壓管路等。

3 高噴板墻規范化施工

3.1 施工準備

3.1.1 施工 前，建設單位組織設計，監理單位向施工單位進行技術交底，并提供相關文件和資料。

3.1.2 施工單位編制施工組織設計，按 照ISO9002 國 際質量標準，建立質量保證體系，制定安全操作規程、勞動保護和文明施工措施，指定環境保護措施。

3.1.3 施工現場設置廢水、廢漿處理系統。

3.2 高噴板墻施工

由于水庫圍堤上氣候原因，冬季時間相當長，五個多月不能施工，施工任務相當緊迫，并且工序復雜，施工順序嚴禁，因此必須合理安排各項施工工序，確保施工工序的銜接、均衡，統一思想，統一調度，精心組織，科學施工。

根據施工圖紙進行孔位放樣，經檢查孔位偏差全部小于5cm。為了掌握地層巖性和確定防滲板墻底線高程，沿防滲板墻軸線每隔20m 左右布設一個先導孔，其深度大于高噴板墻設計深度5m。先導孔鉆取芯樣進行鑒定，并描繪地質柱狀圖，指導施工。

采用XY－2 型工程地質巖芯鉆機鉆進成孔，鉆機或噴射機組就位后，保證其底盤水平、立軸豎直并與孔位中心對正。終孔后，用CX－45 型高精度鉆孔測斜儀測量鉆孔斜度，經檢測成孔偏斜率均小于1%。

鉆孔孔徑與噴射管外徑相適應，成孔直徑150mm，鉆孔的有效深度超過墻底深度0.3～0.4m。

當高壓主噴射管下至孔底時，及時按規定的配合比制備好漿液，按確定的擺噴速度原地擺動噴管；輸入漿液、水和壓縮空氣，待泵壓和風壓升至設計規定值，試噴2～3 分鐘，孔口返漿正常，并且返漿比重大于1.2g/cm3時，按確定的提升速度提升擺噴管，進行由下而上的高壓噴射注漿作業。

注漿過程中，注漿設備的額定壓力和注漿量符合設計要求，保持管路系統的暢通和密封，風、水、漿連續輸送；單孔高壓噴射作業不得中途停噴和中斷。

漿液進行嚴格過濾，防止噴嘴堵塞。經常測試水泥漿液的進漿和回漿比重，比重誤差值不得超過0.1g/cm3。

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噴射作業分兩序施工，首先噴射一序孔，然后噴射二序孔。相鄰孔的作業間隔不小于24 小時。

噴射管接近防滲墻頂時，從墻頂以下1.0m 開始，慢速提升噴漿至墻頂。靜壓灌漿：當高噴灌漿到設計墻頂后，停止輸送高壓水、高壓氣；攪拌機繼續工作，同時將噴頭提升到孔口，直至用漿液把鉆孔充滿為止。

3.3 高噴灌漿工程質量控制、檢查

通過爾王莊水庫圍堤高噴灌漿工程的施工，探索總結出了這一工藝施工過程，該總結將質量檢查、質量控制的工作更加具體化、更加量化地分解到了工序的每一步驟中去。具體見表1。

施工過程中，對孔位、孔斜、噴管下入孔底深度、注入漿液和回漿比重、噴射流量、壓力、擺動速度和提升速度等工藝參數實施全過程的嚴格檢查與控制，使整個施工過程處于受控狀態。施工記錄及時、真實、準確、完整。通過五處開挖檢查，高噴板墻的墻體垂直度、厚度、連續性、均勻性和搭接程度均符合設計要求。

采用圍井法檢查高噴板墻防滲性，即在板墻下游側增加三個擺噴孔與板墻軸線圍成一個五邊形的豎井，在井內中心鉆孔下過濾花管進行注水試驗，采用《水工建筑物防滲工程高壓噴射灌漿技術規范》（征求意見稿）推薦公式計算滲透系數k 值，計算機理明確，成果可信。計算下式:

式中：Q-穩定注水量 (m3/d)；R-影響半徑(m)；r0-鉆孔半徑(m)；H-天然水位（對孔底隔水層）(m)；h0-鉆孔內水位（對孔底隔水層）(m)；k-滲透系數(m/d)。

經計算四個圍井的滲透系數k 分別為4.08×10－6m/s、4.61×10－6m/s、1.5×10－6m/s、1.03×10－6m/s，均符合設計要求。

4 水庫圍堤高噴防滲墻質量評定

在防滲體內加入適量的膨潤土還可以調節和改善漿液的性能，使配置的漿液具有流動性好、均勻性好、具有可泵性、漿液顆粒分散性好等特點，從而確保施工質量。

通過本次防滲加固工程使水庫圍堤的抗滲性能得到了很大提高，防滲加固實驗段內的壩體和壩基局部部位滲透系數，由原來的10-3cm/s 降低到現在的平均5.84×10-7cm/s；滲透水力坡降由原來的0.054 下降到現在的平均0.023。

[1]藤顯華.壩基防滲技術的新發展[J].東北水利水電，2004，（11）.

[2]沈珍瑤，李國鼎.高壓實膨潤土滲透性試驗研究[J].大壩觀測與水工測試，2006.