南水北調工程潁河倒虹吸圍堰高噴灌漿施工

□顏 猛（河南省水利第一工程局）□蘇紅艷（新鄉市水利局）

1.工程概況

潁河為一常年性河流，自北西向南東流經施工區，河谷呈“U”形，深切達13 m左右。河床寬度80～110 m，河底高程108.6～111.8 m，兩岸高出河床7～13 m。枯水期水面寬60～100m，水深3.0～5.0m。洪水期水面寬約200余米，水量受上游白沙水庫和紙坊水庫控制。

潁河渠道倒虹吸工程為1級建筑物，導流建筑物為4級。施工導流標準選用10年一遇洪水。潁河渠道倒虹吸工程采用土石圍堰保護渠道倒虹吸施工。上下游圍堰均為土石圍堰，堰頂高程為118.84 m，堰頂寬度8 m，迎水面、背水面高程117.36 m以上邊坡坡度均為1∶2，高程117.36m以下邊坡坡度自然邊坡。下游圍堰堰頂高程為117.26m，堰頂寬度8m，迎水面、背水面高程115.78 m以上邊坡坡度均為1∶2，高程115.78 m以下邊坡坡度為自然邊坡。導流明渠導流時段為枯水期10月至次年5月。由于潁河渠道倒虹吸場區內地層主要有上第三系中新統洛陽組軟巖和第四系松散物構成，其中粘土巖具弱透水性，礫巖、砂礫巖、泥灰巖為中等透水性。地下水位高程112.87～113.25 m。河床內為卵石層，層厚2.0～7.55 m，滲透系數0.58 cm/s，其下為隔水層粘土巖。為確保工程順利實施，上下游圍堰設計高噴灌漿防滲。灌漿材料為普通硅酸鹽水泥。計劃2012年5月上旬圍堰內7#-22#管身混凝土和115 m高程以下堤防土石方施工完成后，對圍堰進行拆除。

2.高噴灌漿施工準備

2.1 臨時設施布置

布置原則：根據高壓旋噴的施工特點，施工現場布置采取分區布置的方式，以利于施工總體安排管理。供電就近從上、下游側總平布置的電源點接取，并設分盤，引到施工用電點。施工供水在原河床布置臨時取水泵站，泵站采用一臺13.33cm清水泵取水，經沉淀后使用。為保證制漿及清槽換漿用水，各用水點用8 m3移動式鋼板水箱作為臨時蓄水設施，保證用水的連續性。制漿系統根據施工面需要，在上、下游圍堰防滲墻端頭各布置一個集中制漿站，制漿站內布置水泥存放棚、攪拌機等設施，具體布置如下圖：

集中制漿站布置示意圖

考慮到防滲墻施工過程中產生廢水、廢漿，在每個制漿站旁設10m3沉淀池一個，沉淀池設置在圍堰靠基坑一側（上游圍堰沉淀池設置在圍堰下游側，下游圍堰沉淀池設置在圍堰上游側），以防廢漿廢水溢流到潁河河道內。沿防滲墻施工軸線布設排漿溝至施工槽段，供漿管路為2″鋼管。

排污及清理：施工班組設置專職排污人員，將施工面的孔口返漿隨時清理，可以采取引導、抽排等方式排至施工區內指定位置，進行集中清理。所有排水溝槽均開向圍堰靠基坑一側，使棄水流向基坑內，做到不污染潁河河道及水源。

施工照明：在工程施工期間，在上、下游工作面的適當端頭位置各布置兩座鋼結構燈塔，各燈塔頂部安裝1套3.5kW的投光鏑燈，進行大面照明，同時為了補充施工面照明的亮度，在工作面布設1kW的投影燈照明。

2.2 施工道路

根據本工程施工特性，其施工道路主要施工時修建的臨時便道，寬度7.5 m，縱身坡度按5%修建，臨時便道可根據現場實際情況修建從而保證施工需要。

3.高噴灌漿施工程序和方法

3.1 施工準備

3.1.1 調整鉆機呈水平狀態，穩固后方可開孔，開孔孔位與設計偏差≯5cm。

3.1.2 采用跟管鉆進至設計高程。終孔后進行孔深測量，然后進行工序驗收。

3.1.3 造孔過程中，真實記錄頂部回填粘土層深度、終孔孔深，以及遇卵石等情況。

3.2 施工方法

造孔采用高噴鉆機XP-20型鉆機，采用“跟管鉆進法”造孔，孔徑、孔深、孔斜以滿足規范要求為準。高壓灌漿泵采用SGB6-10型。先施工Ⅰ序孔、后施工Ⅱ序孔，相鄰孔噴射灌漿間隔時間一般≮24h。鉆噴設備的配置按照“1∶1”的比例進行配置，即一個機組的施工設備由1臺高噴鉆機、1臺空壓機和1臺灌漿泵及其他必要的設備組成。高噴灌漿施工采取3管法自下而上高壓旋噴的噴射方法。

3.3 施工工藝流程

測量放控制點→確定高噴孔孔位（按Ⅰ序孔和ⅠⅠ序孔）→鉆機就位、鉆孔→驗收（主要是孔深、孔距等）→對噴管、灌漿泵、空壓機、高噴機等設備進行檢查、試噴→將噴管下入孔內→起拔護壁管→開噴→噴灌結束后及時對孔口進行回填濃水泥漿液。

3.4 施工參數

高噴灌漿噴射參數在現場試驗后確定，參數見表1。

表1 高噴灌漿噴射參數表

3.5 高噴灌漿控制要點

3.5.1 鉆孔：重點對孔位、終孔深度等項目進行控制，先導孔要高程準確，普通灌漿孔孔深不能小于先導孔孔深推測的孔深。

3.5.2 灌漿：重點對噴桿下入深度、噴射壓力、漿液密度、提升速度、噴射高程等項目進行檢查。其中提升速度是根據孔口返漿情況來控制。并可能分成兩種情況：一是孔口不返漿，在此情況下采用精漿、減慢提升速度、復噴搭接、孔口注漿等措施來加強防滲效果；二是孔口返濃漿，此種情況可以加快提升速度，增大噴射壓力來加快施工速度。

3.6 特殊情況處理

3.6.1 噴射中斷。在噴射過程中因故中斷，中斷時間超過30 min，應準確記錄位置或高程，復噴時，將噴管下入中斷處以下50cm復噴搭接。如噴管下不到位，應掃孔直搭接部位以下至少50cm。

3.6.2 如冒漿過大，提高噴射壓力，加快提升速度。

3.6.3 高噴灌漿過程中，如發生竄漿現象，添堵竄漿孔，等灌漿孔高噴灌漿結束后，應盡快對竄漿孔進行掃孔，進行高噴灌漿，或繼續進行鉆進。

3.6.4 孔口返稀漿處理。當灌漿孔附近有較大滲漏通道，孔內水位高于噴射位置即會出現這一情況，可采用減慢提升速度，反復上下復噴搭接，在該孔兩邊增加補強孔等措施來保證防滲效果。

4.結語

潁河倒虹吸工程是南水北調工程禹長段的關鍵性控制工程，圍堰灌漿工程順利實施，降低了該段管身的降水費用同時，為潁河倒虹吸7-22節管身河槽段的土石方開挖工程和混凝土工程的實施打下了良好基礎。