高噴灌漿技術在唱凱大堤決口段防滲處理中的應用

李慎平

（江西省水利投資集團有限公司，330009，南昌）

一、工程概況

唱凱堤位于江西撫河干流中游右岸，圩堤堤線總長81.8 km，圍成一封閉圩區，保護耕地面積14.0萬畝（0.93 萬 hm2），人口 19.9 萬人，圩內主要交通有福銀高速公路、316國道、213省道及鄉村公路。

唱凱堤決口段堤身填土均為粉細砂，堤基為砂及卵礫石層，單一結構，透水性大。2010年進入汛期早，唱凱堤一直處在高水位運行中，長時間高水位浸泡，使堤體松軟。決口堤段處于干港與撫河干流會合口下游凹岸，會合后撫河主流直接正面沖擊堤腳堤身，造成水下岸腳淘空陡立，堤岸腳土坡浸軟飽和，抗剪強度低，在高水位風浪的淘洗下崩脫。2010年6月21日江西全省26條河流超警，撫河、信江等河流發生超歷史記錄的特大洪水。致使唱凱堤發生決口，決口最大寬度達400m。6月27日唱凱堤決口封堵成功合龍，共用土石方約3.5萬m3。汛期過后，立即對該段進行高噴灌漿防滲加固處理，治理長度1250m，高噴鉆孔及灌漿工程量約10000m。

二、設計技術參數

（1）采用二重管高壓擺噴施工，擺噴墻厚不小于12cm，抗壓強度R28≥5 MPa，墻體滲透系數K≤i×10-6cm/s，墻體允許滲透坡降 J＞50，墻體連接形式為折線形。

（2）高噴漿材采用復合硅酸鹽水泥，標號不低于PC32.5級，保持新鮮無受潮結塊，其細度為過0.08mm方孔篩余量不大于5%。

（3） 壓縮氣 P=0.6～0.8MPa， 漿壓P≥30MPa，提升速度 V=10～12cm/min，擺角 40 °，漿液密度 1.4～1.5 g/cm3。

（4）擺噴灌漿孔沿堤距上游堤邊線2.0m的位置布置于堤頂，鉆孔孔距1.25 m，孔徑為150mm。防滲板墻應伸入強風化基巖以下0.5 m。分二序孔施工，逐序加密進行。

（5）鉆孔均為垂直孔，其偏斜應小于0.3%，設計孔位與鉆孔孔位偏差應小于50mm。

三、高壓擺噴施工工藝流程

鉆機就位調平→造Ⅰ序孔至設計深度→驗孔→移鉆機至下一同序孔位→旋噴鉆機就位調平→地面試噴→下噴管至設計始噴高程 （制漿）→開機 （送漿、氣）→定擺→孔底靜噴→擺動提升噴管至終噴高程→終孔靜噴→起噴管并清洗管路→靜壓回灌→移機至下一同序孔位→間隔1～2 d后施工Ⅱ序孔。

四、高壓擺噴灌漿主要施工方法及施工組織措施

本工程基礎處理的防滲結構型式為二管高壓擺噴水泥注漿防滲墻。高噴鉆孔，采用XY—2PC地質鉆機鉆孔，三翼合金鉆頭或合金鉆頭鉆進，泥漿固壁成孔。

（1）高噴鉆孔

①鉆孔分兩序進行，先鉆Ⅰ序孔，后鉆Ⅱ序孔。

②鉆機就位后，保證立軸與孔位中心對正，并使立軸垂直向下，孔位偏差不得大于50mm。

③鉆機布置平穩，慢速鉆進，鉆孔施工時盡量保持孔向垂直。

④在鉆進過程中，出現泥漿嚴重漏失、孔口不返漿時，可采取加大泥漿濃度、泥漿中摻砂或填充堵漏材料等措施，直至孔口返漿后繼續鉆進。

⑤鉆孔的有效深度應超過設計墻底深度0.3 m。

⑥鉆進時應詳細記錄孔位、孔深、地層變化、孔斜和漏漿、掉鉆等異常情況。

⑦鉆進暫停或成孔待噴時，孔口應加蓋保護；若時間較長，應采取措施防止塌孔。

（2）高噴灌漿

①鉆孔經驗收合格后，方可進行高噴灌漿。

②高噴灌漿分兩序進行，先噴Ⅰ序孔，后噴Ⅱ序孔。Ⅰ序孔與Ⅱ序孔間隔時間不小于24 h。

③噴射機就位后，保證轉盤與孔位中心對正，并使轉盤保持水平。

④采用水射流成孔時，應采用低壓 （2 MPa）水流將噴管送至設計孔深，經監理人員檢驗合格后，方可進行高壓噴射注漿。

⑤灌漿時，噴嘴下至始噴標高位置，在噴射注漿參數達到規定值后，由下而上噴射注漿。注漿管分段提升的搭接長度不得小于100mm。每孔噴射注漿完畢后，隨即在噴射孔內進行靜壓沖填灌漿封孔。

⑥上噴管前，應進行地面試噴，使各施工技術參數達到規定值。

⑦下入、拆卸噴射管時，應采取措施防止噴嘴堵塞。

⑧當噴頭下至設計孔深時，調整好擺動方向和擺角，按規定的各參數值送漿、氣進行靜噴。待漿液返出孔口、情況正常后，方可按規定的參數進行由下而上噴射注漿。

⑨應按監理人指示定期測試水泥漿液密度，漿液密度分別不小于1.4 g/cm3。

⑩施工過程中，應經常檢查高壓泥漿泵的壓力和排量、空壓機的風壓和排量、提升速度及耗漿量。

?高噴灌漿應全孔連續作業，并使二重管機具運轉時漿、氣保持規定值，同軸噴射。注漿管分段提升的搭接長度不得小于100mm。

?因故停噴后重新恢復施工前，應將噴頭下放30cm，采取重疊搭接噴射處理，方可繼續向上提升和噴射注漿，并記錄中斷深度和時間。停機超過3h時，應對泵體輸漿管路進行清洗后方可繼續施工。

?在高噴灌漿過程中，出現壓力突降或驟降、孔口冒漿濃度或冒漿量異常等情況時，應查明原因，及時處理。

?供漿正常情況下，孔口冒漿密度小且不能滿足設計要求時，應加大注漿密度或注漿量。

?在富水地層或冒漿量超過注漿量20%時，宜適當減少風量、降低風壓或適當加快提升速度。

?在孔口完全不冒漿或孔內嚴重漏漿時，可采取以下措施進行處理：

降低噴射管提升速度或停止提升；降低高壓泥漿泵壓力、流量，進行原地灌漿；加大漿液濃度或灌注水泥砂漿、水泥黏土漿；向孔內沖填砂、土等堵漏材料；與間歇灌漿相結合，進行多次反復灌漿。

?若發生串漿，應填堵被串孔。待灌漿孔高噴灌漿結束，應盡快進行被串孔的掃孔、灌漿或繼續鉆孔。

?當噴漿管提升將近樁頂時，從樁頂以下1.0m開始，慢慢提升噴漿管至樁頂，并靜止噴漿數秒。

?高噴灌漿完成后，應連續將冒漿或水泥漿回灌至孔內，直到漿液面穩定為止。在黏土層或淤泥層內進行噴射時，不得將冒漿進行回灌。

?施工中應如實記錄高噴灌漿的各項參數、漿液材料用量、異常現象及處理情況。

?高噴灌漿施工，應采取必要措施保證孔內漿液上返暢通，避免造成地層破裂和地面抬動。

（3）制漿

①高噴灌漿主要材料為水泥，選用32.5級普通硅酸鹽水泥或復合硅酸鹽水泥，質量必須符合GB 175—92規范要求。制漿用水一般應符合水工混凝土拌和用水的要求。

②高噴灌漿宜使用水泥漿。必要時應加入3%水泥重量的膨潤土和3%膨潤土重量的碳酸鈉來減緩水泥漿的沉淀速度。膨潤土的細度應為200目。

③水泥漿的攪拌時間：高速攪拌機應不少于30 s，普通攪拌機應不少于90 s。漿液溫度應控制在5～40℃。從制備到用完時間，在環境氣溫10℃以下時，不超過5 h；在環境氣溫10℃以上時，不超過3 h。

④漿液應在過篩后使用，并定時檢測其密度。

⑤冒漿利用：在含黏粒較少的地層中，孔口冒漿應經處理后方可利用。

五、墻體施工質量檢查及質量效果分析

本項目檢查方法采用圍井注水試驗、開挖墻體檢查、墻體試樣室內物理力學性能試驗。

①圍井注水試驗。本工程布1個圍井。由相鄰的Ⅰ、Ⅱ序孔各1個與靠堤下游側布置的圍1、圍2和圍3共3孔共同構成1個圍井。構成圍井的5個孔施工深度與設計深度相同，但是在地層分界位置和墻頂、墻底位置采用1 m的旋噴灌漿，作為圍井的封閉隔板，旋噴灌漿的旋轉速度為5～20 r/min， 提升速度為 10～12cm/min。圍井鉆孔注水試驗在圍井高噴灌漿結束7 d后進行。

②墻體開挖檢查。每500m堤長開挖一處墻體，露出墻體進行檢查。本工程開挖3處。檢查墻體的厚度都大于設計值，搭接連貫。

③墻體試樣室內物理力學性能試驗。在開挖墻體段取1組試樣進行室內物理力學性能試驗，檢測抗壓強度、滲透系數和滲透比降均滿足設計要求。

六、結 語

高噴灌漿具有施工速度快、工程造價低、固結體強度大且耐久性較好、施工噪聲較小等優點。只要施工時規范操作，就能收到墻體均勻、連續性好、連接可靠的效果。在防洪應急處理中具有很好的推廣使用價值。

[1]姚立軍.劈裂灌漿技術在土質堤壩工程中的運用[J].中國水利，2009（8）.

[2]倪月嶺.錐探灌漿技術在淮北大堤堤身防滲中的應用[J].中國水利，2009（20）.