高壓擺噴技術在堤壩堤基防滲施工的探討

摘要：本文主要針對高壓擺噴技術在堤壩堤基防滲的施工展開了探討，通過結合具體的工程實例，對高壓擺噴工藝的參數作了詳細的闡述，并對相應的防滲施工作了系統的分析，以期能為有關方面的需要提供有益的參考和借鑒。

關鍵詞：高壓擺噴;堤壩堤基;防滲;探討

堤壩作為防洪的水利設施，對其的堤基防滲工作要有高度的重視，并以此來保障堤壩在防洪抗險中的穩固工作。而由于堤壩一般處于涉水環境，在堤基防滲的施工中存在著一定的難度，因此，需要我們采取有效的施工技術，這就使得高壓擺噴技術得到了廣泛的應用。基于此，本文就高壓擺噴技術在堤壩堤基防滲的施工進行了探討，相信對有關方面的需要能有一定幫助。

1"工程概況

堤基防滲處理工程是本次加固的主要工程之一，根據是地質勘探資料中堤基滲流通道③2層土的分布，運用高壓擺噴施工技術，沿上游堤肩堤身軸線方向布置垂直截滲墻（如圖1）。

圖1"高壓擺噴截滲墻布置圖（56K+500處）

2"高壓擺噴工藝參數

2.1"設計要求

2.1.1"施工工藝

噴漿工藝采用三重管法，施工工藝為：利用鉆機引孔至設計深度后，將噴具下至設計深度，控制噴嘴擺角，通過高壓水切割造槽，壓縮氣保護水流射程，經過切割、攪拌、置換等工序，利用水泥漿液充填槽孔，形成水泥土固結體防滲墻。

2.1.2"墻體設計指標

截滲墻墻體厚度不小于10cm;墻體嵌入③2層土的上層土100cm，下層土50cm，在施工過程中，依據地質資料，實時調整;墻體滲透系數為A×10-6cm/s（1≤A≤9）;28d抗壓強度不小于1.0MPa。

2.2"施工工藝參數的確定

根據規范要求，在高壓擺噴灌漿作業開始前，應選擇地質條件具有代表性的地段進行現場灌漿試驗。經討論研究，選擇大堤樁號40K+350～40K+450和52K+034～52K+134共計200m地段進行高壓噴射灌漿的現場工藝試驗，前段代表大堤的綜合情況，后段代表大堤歷史決口處。

根據工藝試驗結果，綜合經濟技術指標，最終確定施工工藝參數采用：孔距1.4m，水壓大于40MPa，氣壓0.5～0.7MPa，漿壓不小于1.0MPa，提速15cm/min，擺速15次/min，水灰比1.0，噴射角40°（±20°）。

3"截滲墻質量控制

3.1"材料、漿液質量控制

漿液采用P.O42.5級普通硅酸鹽水泥，制漿水使用湖水。經取樣檢驗，原材料的各項指標均滿足相關要求。施工時按確定的水灰比用機械攪拌水泥漿液，水泥均勻放料，漿液使用前過篩。定期用比重稱檢測水泥漿液密度，及時調整漿液濃度，確保漿液質量。

3.2"施工放樣

在高壓擺噴墻施工軸線上用鋼尺測放鉆孔位置，孔位放樣精度應滿足設計要求。繪制擺噴鉆孔平面布置圖，用竹簽等標定孔位。

3.3"鉆孔質量控制

高壓擺噴鉆孔由地質鉆機進行，根據樁位平面布置圖進行鉆孔定位，鉆進過程中泥漿護壁，確保孔形完成不坍塌，滿足擺噴施工需要。鉆孔前每間距30m設一個先導鉆孔，先導鉆孔采用全斷面取土樣，以進一步探明堤基③2層分布情況，再根據實測作業面高程，控制施工高壓擺噴墻頂、墻底高程。

3.4"高噴質量控制

高壓擺噴施工是由多臺機械設備聯合作業，施工時各設備操作人員之間要統一口令，相互溝通，按確定的技術參數控制設備的運行參數。噴射管噴嘴下設至高壓擺噴防滲墻底位置試噴，調整高壓水、注漿壓力、空壓機供氣壓力、擺角、提升速度等達到試驗確定的參數要求，開始擺噴提升作業，施工中控制施工水泥漿液比重、注漿壓力等偏差滿足規范要求。噴射管噴嘴提升超過設計防滲墻頂高程后，停止擺噴作業，提出噴管，并對已完成的高壓擺噴樁上部及時回灌。擺噴作業完成后，利用后續孔冒漿連續回灌至已噴孔內封孔，直到漿液面穩定為止，封孔后再對漿液收縮留下的空孔部分利用施工冒漿進行二次復封。

4"截滲墻質量檢測

高壓擺噴截滲墻墻體埋深較大，且墻體較薄，工程實體質量檢測具有一定難度。故本工程采用多種檢測方法相結合，以確保檢測結果準確。

4.1"常規檢測

4.1.1"檢測內容及方法

（1）墻體最小厚度及外觀質量：探坑檢查。

（2）墻體深度：鉆探法。

（3）墻體水泥土力學性能及抗滲指標：鉆芯法。

4.1.2"檢測結果

（1）墻體高度

采用地質工程鉆機鉆取芯樣共計14孔。從取芯結果來看，③2層透水層芯樣總體完整、均勻。墻體實測高度1.0～10.3m，滿足設計要求。

（2）水泥土無側限抗壓強度

在墻體芯樣上取樣進行水泥土無側限抗壓強度指標檢測。每孔芯樣各取1組，每組3個，共42個試樣，單個試件抗壓強度值為1.63～10.66MPa，全部滿足水泥土28d抗壓強度≥1.0MPa的設計要求。

（3）滲透系數

每孔芯樣各取1組進行水泥土滲透試驗，每組6個，共84個試樣。試件為圓臺體，上口直徑70mm，下口直徑80mm，高度30mm。滲透系數檢測值為1.18×10-6～7.28×10-6cm/s，全部滿足設計要求。

（4）墻體厚度及外觀質量

為了直觀檢查截滲墻墻體，高壓擺噴灌漿試驗段局部將墻體施工至地表，采用探坑法檢查墻體成型厚度及搭接質量。共檢測7個部位，探坑長度為3～4m，墻體出露高度約2m左右。檢查結果表明：檢測部位墻身外觀質量及搭接狀況良好。墻體厚度實測值10～50cm，均滿足設計要求。

4.2"探地雷達檢測

2013年1月23日，省水利科學研究院對大堤樁號40K+350～40K+380、40K+400～40K+450、52K+043～52K+083、52K+083～52K+106段截滲墻進行了探地雷達檢測。

4.2.1"工作原理

探地雷達系統利用天線向被檢測物發射寬頻帶高頻電磁波，電磁波信號在介質內部傳播遇到介電差異較大的介質界面時會反射并返回，反射回的電磁波被與發射天線同步移動的接收天線接收后，由雷達主機精確記錄下反射回的電磁波的運動特征，再通過信號技術處理形成全斷面的掃描圖。截滲墻存在缺陷時，缺陷處與截滲墻體之間存在一定的電性差異，研究接收到的電磁波雙程旅行時間、波形與波幅變化規律，就可以判斷是否存在空洞等缺陷，從而研判地下介質的連續性等性質。見圖2。

圖2"探地雷達工作原理圖

4.2.2"檢測設備

采用RANDAN6.6軟件進行后處理，最后形成雷達圖像用于辨別異常及解釋結果。

4.2.3"檢測結論

檢測結果表明：截滲墻墻體總體連續、完整，不存在空洞、錯斷現象。以52K+043～52K+083段檢測結果為例，截滲墻與上覆土層在雷達波形圖上有較為明顯的分界線，表現為截滲墻反射信號較強且較連續，而上覆土層由于經過擺噴機械施工擾動，反射信號相位傾斜度較大且反射相對較弱。圖下方的方框標注區域即為截滲墻體部分，可看出雷達波形總體變化不大，無拋物線狀圓弧雷達波形等明顯特征，同相軸基本連續，表明截滲墻墻體總體連續、完整，不存在空洞、錯斷現象。見圖3。

圖3""52K+043～52K+083區域探地雷達剖面圖

4.3"物探檢測

4.3.1"檢測方案

根據工程的實際情況和測試要求，在截滲墻墻體軸線部位采用高密度地震映像法測定墻體的連續性，采用多道瞬態面波測定墻體的頂、底埋深。另外，在墻體軸線外側3m處抽測部分土體，繪制高密度地震映像解譯剖面圖，以與截滲墻墻體部位的波形進行對比。

4.3.2"檢測設備

北京市水電物探研究所研制的SWS-5型多波列數字圖像工程勘探與工程檢測儀。

4.3.3"檢測結論

檢測結果表明：截滲墻墻體連續性較好，墻體頂、底高程與原始施工記錄基本吻合。

以大堤樁號40K+363～40K+463段為例，檢測情況如下：

（1）地震映像

比較軸線處與軸線外的地震映像圖，大致有如下特征：軸線處高密度地震映像分布比軸線外均勻且絕大部分比較連續，說明高壓擺噴截滲墻體連續性較好;通過軸線東側3m處的高密度地震映像圖和軸線處的影像對比，以40K+413處為界，往斷面號變小方向面波相位增多，這是由于面波在傳播過程中遇有較高密度介質產生轉換波且在該介質中面波的高階振型發育，反映了土體強度較軸線外高;往斷面號變大方向面波相位雖多，但比較雜亂，該處曾進行過充填灌漿加固，詳見圖4;軸線處40K+376～40K+388部位地震映像圖中上部80ms處面波振幅減小，40K+392～40K+397部位地震映像圖在200ms處面波振幅減小，說明上述兩段墻體中存在低速體分布，可能是由于原有土層內碎石分布較多所致。

圖4"40K+363～40K+464段截滲墻高密度地震映像解譯剖面圖

（2）面波及頻散曲線

本段在40K+439.2附近采用多道瞬態面波測定墻體的頂、底埋深。頻散曲線詳見圖5。

根據圖5，在40K+439.2處高壓擺噴截滲墻墻頂埋深13.5m，墻底埋深24.0m，該段地面高程18.6m，對應的墻頂、底高程為5.1m、-5.4m;根據施工原始記錄，該段墻頂、底高程分別為5.4m、-4.2m，檢測成果與施工單位提供的資料基本吻合。

圖5"40K+439.2處頻散曲線圖

5"截滲效果

為了驗證截滲墻的實際效果，在54K+300斷面設置2根測壓管測量截滲墻前后③2透水層的水頭變化，其中，1號測壓管位于截滲墻上游側，2號測壓管位于截滲墻下游側，具體布置如圖1所示。部分觀測數據如表1所示。

表1"54K+300斷面1、2號測壓管部分觀測數據

從觀測數據可見，截滲墻前后③2層的水頭有明顯的下降，平均降幅在0.3m。觀測數據表明：截滲墻對③2透水層起到了較為明顯的截滲作用。

6"結語

綜上所述，高壓擺噴技術由于自身具有的獨特優點，在堤壩的堤基防滲處理中有著廣泛的應用。為了保障堤壩的長期穩定使用，就需要更為有效率的應用高壓擺噴技術對堤基防滲做好施工，以保障堤防工程堤基防滲的處理質量。

參考文獻：

[1]張國獻.高壓擺噴灌漿技術在水閘基礎防滲加固中的應用[J].陜西水利.2014（01）.

[2]游萍.高壓擺噴灌漿技術在大壩防滲加固中的應用[J].四川水利.2009（02）.