淺談高噴灌漿在長沙市溈水水閘除險加固工程中的應用

張金文 蔡毅

【摘要】溈水水閘地下水與河水聯系較密切，閘基坑開挖產生基坑涌水問題，涌水量較大；為解決施工期圍堰的滲漏，本工程在圍堰滲漏處也采用高噴灌漿，在兩處工程中均取得了較好的效果。

【關鍵詞】工程；水文及地質；應用

一、工程概況

1 總體概況

湖南省長沙市望城區溈水水閘除險加固工程是對原水閘拆除重建，原溈水水閘位于望城縣新康鄉楊柳村，距望城區5km，距長沙市25km。距下游湘江干流7km。閘址以上控制流域面積2397km2。樞紐工程主要由攔河壩、提升門段等建筑物組成。是以灌溉為主，兼有防洪等效益的綜合利用性水利工程。水閘工程為Ⅱ等工程，規模為大（2）型水閘，主要建筑物級別為2級，次要建筑物級別為3級。主要建筑物設計洪水標準30年一遇，校核洪水標準100年一遇，設計流量4190m3/s，校核流量5420m3/s。

2 噴漿概況

水閘防滲灌漿工程高壓噴射灌漿總工作量約35250.91m，分兩期施工。第一期進行左右岸高噴灌漿施工，工作量約5209.5m，第二期進行上下游圍堰高噴灌漿施工，工作量約30041m，灌漿要求穿過巖層的旋噴樁28天齡期強度不低于5MPa，滲透系數小于1×10-6cm/s。

二、水文及地質條件

閘址區位于溈水河河口，與湘江交匯口約520m處，溈水河在該段流向NE，河寬約200m。左岸堤頂高程約36.5m，堤頂寬約7.0m；右岸堤頂高程35.5～37.5m，堤頂寬4.5～6.0m；河床高程一般18.0～19.0m，寬約60m，局部略寬；河漫灘高程一般21.5～28.5m。閘址區存在的主要工程地質問題為基坑邊坡穩定、基坑涌水、滲漏滲透以及水 流沖刷破壞等。

閘址左岸因砂場運行等人類工程活動灘地堆積大量的人工填工，地形起伏較大，軸線上游砂場建設將左岸漫灘開挖與河床底板高程持平，該處河床寬度達110m；軸線上游右岸漫灘前緣前期也曾開挖，后被淤積，形成圈椅狀凹槽，槽底為一高程22.5～25.5m的緩坡。

本水閘工程采用導流明渠進行導流，導流明渠布置于右岸，在水閘右岸上下游修建斜向圍堰，利用原右岸老堤作為縱向圍堰，與溈水河左岸堤防一起形成基坑圍堰，基坑圍堰基礎均設置高壓旋噴防滲墻。圍堰形成的堤坡最大高度約14.2m，地表出露（3-1）粘土層，部分為淤泥（2） 層、素填土（1-2）層。土石圍堰及導流明渠邊坡一般坡比為1：2.5～1：3.0，且中間設置馬道，單級邊坡高度小于10m，對基礎承載力要求不高，除淤泥（2）層以外，其它土體均能滿足要求。淤泥（2）厚度一般不大，宜清除，也可采用拋石擠淤的措施進行處理。

三、高噴灌漿在本工程中的應用

1 高噴工藝及參數的確定

高壓噴射灌漿有三種方法，本次采用高壓旋噴三管法灌漿的工藝，孔深為12m～15m不等，孔間距為1.0m、樁徑要求0.6m，分兩序孔施工，其中I序孔施工前應進行部分先導孔施工，根據先導孔的施工情況確定施工參數。灌漿具體參數見下表1、工藝見圖1。

2 高噴灌漿質量控制措施

2.1 測量放線的檢查、驗收與保護

⑴測量放線采用三級檢查一級驗收制，即先由測量員自檢，現場工序工程師進行復測預檢，再由質量檢查員復檢確認無誤，然后由項目總工審定，并報請業主代表或監理工程師進行驗收并簽字。

⑵檢查驗收可分階段進行，即在軸線測放完成后和每批樁位測放完成經檢查合格后，填寫《工程定位測量放線記錄》，并提交監理工程師驗收。監理工程師驗收合格后方可進入下道工序進行施工。不經驗收的樁位嚴禁使用。

⑶現場工序工程師負責將已驗收的樁位向施工機臺進行交接，交接后的樁位由施工機臺負責保護，發現樁位被破壞時應及時上報現場工序工程師處理。

2.3 鉆機造孔

⑴定位放線：根據基準線及基準點及設計圖紙采用全站儀定放出樁位點，樁位點用鋼筋和白灰點進行標記，施工時鉆機鉆頭尖對準樁位點，編好孔號。

⑵鉆機移至到預定樁位后，首先將鉆頭尖對準地面的鋼筋采用邊調平邊對點的方式，使鉆頭尖完全對準樁位，且鉆機底盤水平，鉆機對準孔位用水平尺測量機體水平、立軸垂直，要墊平穩牢固，并控制導向架垂直度<0.5%，使成樁后的樁位偏差<20mm。

⑶開孔：開鉆前由技術員下達鉆孔通知單，報監理批準檢查核準后簽字開鉆。

⑷鉆進：開鉆前用水平尺測量機身水平和立軸垂直一次，保證鉆孔垂直。

⑸鉆進過程中隨時注意地層變化，對孔深、塌孔、漏漿等情況要詳細記錄。

⑹終孔后將孔內巖粉和殘渣用新漿液置換干凈，保證高噴順利下管。

⑺鉆孔終孔后，及時將孔口蓋好，以防雜物掉入孔內。

2.4 噴漿

⑴噴射灌漿：噴射管下至設計深度后，送入合乎要求的水、氣、漿，待水泥漿液冒出孔口后，按設計要求旋轉提升，自下而上直至設計高度，停水、停氣提出噴射管，繼續向孔內充填水泥漿液，直到孔口漿面不再下沉為止。噴射過程中要做好記錄，終噴時須經現場質檢人員和監理人員簽字驗收。

①噴射孔與高壓注漿泵的距離不宜大于50m。

②高壓噴射注漿時，注漿壓力應大于20MPa，提升速度為0.1～0.3m/min（根據注漿流量及施工返漿情況來調整），旋轉速度為20～40r/min。

③在噴射注漿參數達到規定值后，隨即按旋噴的工藝要求，提升噴射管，由下而上噴射注漿。注漿管不能一次提升完成，而需要分次卸管時，卸管后噴射的搭接長度不得小于100㎜。

④噴射過程中孔內嚴重漏漿，或發現嚴重漏漿通道，使用事先準備好的速凝劑、細砂，根據漏漿多少和漏漿時間，由項目部通知監理部確定配方加入。

⑤在高壓噴射注漿過程中出現壓力驟然下降、上升或冒漿異常時，應查明原因并及時采取措施。

⑥為確保成樁直徑滿足設計要求，必須采用復噴措施。特別是在樁頂和樁底的位置，應根據實際情況進行復噴，樁頂部位應適當超噴，以確保施工質量。

⑦高壓噴射注漿完畢，應迅速拔出噴射管，用清水沖洗管路，防止凝固堵塞，相鄰兩樁施工間隔時間應不小于48h，間距應不得小于4～6m。為防止漿液凝固收縮影響樁頂高程，必要時可在原孔位采用冒漿回灌或第二次注漿等措施。

⑵回灌：每孔噴射充填結束后，利用下一高噴灌漿孔的冒漿進行前一孔回灌，回灌直至孔口液面不再下沉為止。

3 高噴灌漿在本工程中的效果

3.1 高噴成果數據

本工程圍堰沿中心線進行高噴灌漿，孔距1米，孔深約15～20m不等，共計完成1664個孔，其中I序孔832個、II序孔832個，先導孔35個，具體情況詳見表2。

閘室區高噴灌漿分閘室段、左、右翼墻三段，孔距1m，孔深10～15m，共完成460個孔，其中先導孔10個，I序孔241個、II序孔239個，具體完成情況詳見下表2。

3.2 高噴效果分析

根據規范要求，本工程采用的檢測方法為鉆孔取芯、注水試驗及現場開挖相結合的方法對灌漿效果進行評定，本工程由第三方檢測單位進行檢測，確保了檢測的公正和數據的準確，具體檢測情況如下：

1）鉆孔取芯主要安排在永久性高噴灌漿段，取芯1%，共完成8個孔，28天抗壓強度分別為5.3MPa、5.5MPa、6.0MPa、5.5MPa、5.6MPa、7.4MPa、6.9MPa和5.8MPa，8個孔的抗壓強度均達到了設計規范要求的不小于5PMa。

2）注水試驗適用于所有的噴漿段，共計完成30個孔，其中最大透水率為4.15×10-7，最小透水率為2.09×10-7，平均透水率為3.11×10-7，設計要求透水率小于1×10-6，均達到了設計規范的要求。

因此，通過高噴灌漿的各種質量檢測手段，本次灌漿是成功的，灌漿效果也是明顯的，通過高噴灌漿，為水閘基坑的開挖提供了條件，為后續的施工奠定了基礎。

四、結論

1 根據高噴灌漿的機理及特點，高噴灌漿是利用置于地層能量高度集中的射流，通過沖切、劈裂、剪切、擠壓、充填、滲透、摻攪、升揚、置換、固化等綜合作用，強制性的破壞原地層，使地層顆粒在一定范圍內重新排列組合，在其周邊形成天然反濾層，漿液的擴散限制在有限范圍內，并利用射流帶入的固化劑與地層顆粒就地攪拌，形成所需性狀的防滲固結體。

2 本工程通過高壓旋噴三管法施工，達到了設計要求，因此適用與淤泥質土、粉質粘土、粉土、砂土、礫石、卵（碎）石等松散透水地基或填筑體內的防滲工程的高壓噴射灌漿。

3 高噴灌漿在圍堰及閘基防滲中比其它防滲措施來得更快，造價更低，特別是比帷幕灌漿、鉆孔灌注樁、混凝土防滲墻更經濟，而效果是一樣的，同時也解決了帷幕灌漿在非巖石層成孔困難的技術難題。

4 在高噴灌漿施工中對含有較多漂石或塊石的地層，應進行現場高壓噴射灌漿實驗，以確定其適用性和可行性，確保灌漿的順利進行和灌漿效果。