高壓旋噴灌漿技術在大壩防滲處理中的應用

王飛雁

(福建省龍潭水電股份有限公司，福建 詔安 363500)

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高壓旋噴灌漿技術在大壩防滲處理中的應用

王飛雁

(福建省龍潭水電股份有限公司，福建 詔安 363500)

文章以嶺下溪水庫大壩施工工程為例，介紹了高壓旋噴灌漿技術在大壩防滲處理中的應用，重點探討了高壓旋噴灌漿技術的防滲處理、高壓旋噴灌漿的施工方法以及施工質量控制技術措施，總結了高噴灌漿加固大壩工程中出現特殊情況的處理方法，希望為同類工程作為參考。

高壓旋噴灌漿；大壩工程；滲漏；防滲處理

0 引 言

大中型水庫大壩大多運用高壓旋噴灌漿技術進行除險加固，這項技術不僅能夠有效的對水庫進行防滲處理而且施工占地面積較小，不會產生大的波動以及噪音。在一些軟地基或者淤泥質土的地基上利用高壓旋噴灌漿技術進行施工也能夠保障高效的施工質量，所以高壓旋噴灌漿技術能夠較多的在水庫大壩的除險加固中應用。但是采用高壓旋噴灌漿技術對水庫進行防滲施工時，也需要注意很多因素，工程設計人員需要結合大壩的實際工程概況，參照水庫地質情況選擇科學合理的施工技術，這樣才能夠充分的發揮出高壓旋噴灌漿技術的效果。

1 工程概況

嶺下溪水庫工程位于詔安、廣東交界處詔安縣秀篆鎮嶺下溪村附近，距城關約50km。嶺下溪水庫涉及下游霞葛鎮、太平鎮人口共13萬人及眾多的鄉村企業、耕地6700多hm2、508省道、509省道。水庫建成后，解決了霞葛鎮及三姑娘大型灌區的農田灌溉，新增農田保灌面積1.4萬hm2，擴大農業生產效益。工程于1976年7月動工興建，1981年因國民經濟調整停建；1985年3月經福建省水電廳批準復建，1992年3月竣工，是以灌溉為主結合發電的中型水庫工程，壩址以上控制流域面積140km2。

水庫樞紐工程由攔河主、副壩、開敞式溢洪道、輸水隧洞、壩后電站等建筑物組成。主壩為漿砌石重力壩，大壩基礎為花崗巖，壩頂軸線總長175.60m，最大壩高54.5m，壩頂寬5.0m，壩頂高程185.0m，防浪墻頂高程186.2m。溢流段設5孔溢流孔，每孔凈寬10m，堰頂(高程177.50m)各設10m×6.4m弧形閘門一扇。副壩為均質土壩，在原山體上填筑或貼坡而成，總長約450m，其中填方段長約100m，原山體以上填筑段最大壩高約10m，壩頂寬6.0m，壩頂高程186.0m，防浪墻頂高程187.2m。

經過二十多年的運行，重力壩壩基穩定，但壩體施工質量一般，左岸壩基及右岸處壩基存在滲漏，左壩肩存在繞壩滲漏，非溢流壩段壩體局部滲漏。副壩壩基為中等-弱透水滲透性，左壩端壩基滲透性較強。斷層破碎帶 F1 及 F4 貫穿庫區山體通往庫外，建壩時防滲處理不徹底，仍存在庫區集中滲漏通道。壩體壓實度、填筑土料及滲透系數部分不滿足《碾壓式土石壩設計規(SL274-2001)》規定，施工質量較差，工程質量評價為不合格。高壓旋噴灌漿技術將能夠很好地解決這一問題，使水庫大壩變得更加牢固并且無滲漏。

2 水庫大壩高壓旋噴灌漿技術的防滲處理

根據水庫主壩的滲漏、地層地質和場地情況，擬選4種防滲方案，各方案進行分析比較見表1。

方案一：主壩迎水坡全部采用兩布一膜的聚乙烯復合土工膜，其型號為700g/m2。

方案二：根據水庫主壩的地質情況，結合規范和類似工程的經驗，采用樁徑為0.6m的高壓旋噴灌漿防滲墻，其孔距為0.5m；鉆孔深度從壩頂至凝灰熔巖殘積黏性土層以下0.5m。

方案三：對壩體做厚度為0.5m混凝土防滲墻，防滲墻底部伸入凝灰熔巖殘積黏性土層以下0.5-1.0m。

方案四：采用高壓旋噴灌漿防滲技術結合復合土工膜防滲技術，根據水庫的正常蓄水位和最低水位，主壩迎水坡56.00m高程以上壩坡采用兩布一膜的聚乙烯復合土工膜，其型號為700g/m2；56.00m高程以下壩體采用樁徑為0.6m的高壓旋噴灌漿防滲墻，其孔距為0.5m；鉆孔深度從壩頂至凝灰熔巖殘積黏性土層以下0.5m。

表1 各方案分析比較情況

綜合考慮以上各方案的優缺點，方案四的投資較低、防滲效果較好，解決了方案一對主壩底部防滲效果難以保證的問題．同時考慮到經濟性和水庫樞紐的安全運行問題，確定采用高壓旋噴灌漿防滲墻結合復合土工膜防滲加固方案。

3 施工方法

高壓旋噴灌漿技術的防滲處理主要有測量放樣、鉆孔、注護壁泥漿、噴射灌漿以及清洗噴管等5個方面，下面做詳細闡述。

1)測量放樣：測量人員應在高噴平臺形成后，準確地放置高噴防滲軸線，逐孔放出噴灌孔位，在孔口埋設標記以確定孔口位置準確，并將控制網點布置在適當的位置，進行施工期的孔位校核與檢測。

2)鉆孔：大壩高壓旋噴灌漿技術防滲處理中最為關鍵的一步就是鉆孔，水庫大壩防滲的質量與鉆孔的質量密切相關，在鉆孔過程中，鉆機作業時應該保持一個正確的角度，而且還需要通過相關的儀器檢測孔位的傾斜度，發現孔位傾斜時必須及時糾正，確保空位偏差在百分之一范圍內，這樣才能較好的保障水庫大壩防滲處理的質量。

3)注護壁泥漿、起拔護壁套管: 通過泥漿泵將泥漿送入空位中，直到泥漿充滿全孔，而且漿面沒有下沉現象，然后起拔護壁套管，再補注泥漿平孔口，這樣才能有效的保障孔位質量，避免滲漏情況的發生。

4)噴射灌漿: 噴射管被下放到設計深度之后，將適量的水、氣、漿射入，維持噴射時間1-3min左右，待漿液冒從地面冒出后，按規定按照規定的設計來提升速度、擺動角度，自上而下邊噴射、邊擺動、邊提升，當泥漿達到設計要求實將噴管取出。

5)清洗噴管：在按照相關設計完成噴射之后，會有一定量的泥漿殘留在噴管內，如果不對殘留的泥漿進行及時清理，就會附著在噴管內部，造成噴管重量增加，還可能堵塞下一次的噴漿操作。所以要即使清洗使用后的噴管，這能夠有效的保證噴射的質量。

3.1 鉆孔施工

采用MD-50沖擊鉆機造孔以及自動跟進的套工藝。首先固定鉆機，對準孔位，空位偏差≤鉆5cm。用同心鉆頭鉆進孔徑為Ф150mm鉆孔，采用Ф146mm鋼套管跟管鉆進工藝，鉆孔鉆進基巖的深度不能小于1m，終孔起鉆后，將內徑為Ф110 mm的特制薄壁 PVC 管插入鋼套管內， PVC 管固定好后，剛套管利用拔管機拔出，鉆孔結束。

3.2 灌漿施工

當鉆孔達到能夠將高噴臺車就位進行灌漿施工的設計深度之后。進行噴射之前必需檢查好水、氣、漿管是否通暢；水泥需要進行均勻攪拌，隨拌隨用，為避免影響漿液濃度，自制的漿液必須在4h之內使用完；同時，必須在各參數滿足施工要求的情況下進行施工。噴射作業采用自下而上的方式進行，噴射管達到要求深度后，需要先靜噴1-5 min，待灌入漿液從孔口冒出，回漿比重大于規定值之后，按照預定好的操作進行提升。噴灌過程中遇到拆卸噴桿的時間不得超過20min，續噴時搭接的長度要>20cm，如果停斷時間超過20min，續灌時必須將噴桿插入已成墻體內30cm。噴射過程中必須檢查好漿液的壓力、流量、氣量以及提升速度等參數是否達到設計要求，并做好情況記錄。噴射開始時，先送水泥漿，再送風、水；噴射完成后，先停風、水，待噴桿到達孔口后，再停送水泥漿。

3.3 靜壓回灌

高壓噴射注漿結束后，需要及時進行靜壓回灌，孔口漿液液面不再下沉時才能停止靜壓回灌。當噴桿提升至孔口以下50cm時，不再提升，停送水、風，然后使用0.5∶1的濃漿回灌鉆孔。高壓噴射灌漿如圖1所示。

圖1 高壓噴射灌漿

4 施工過程中特殊情況的處理

4.1 噴管下放困難的情況處理

如果噴管下方沒有達到設計位置，則需要對噴管進行反復的下放和提升，并通過加大供風量方法使孔內渣屑上返，以達到將噴管下放到指定位置的目的。

4.2 串漿的情況處理

如果空位出現串漿情況，可將相鄰空位的孔深延長或者在串漿空符合灌漿條件時同時灌漿。否則必須對串漿空進行沖洗、掃孔，然后再進行灌漿。

4.3 無返漿或返漿量大的情況處理

如果出現無返漿狀況，可利用灌注水泥砂漿或者加大漿液密度的方法，若長時間仍無返漿，則需回填鉆孔，并進行復噴。如果反漿量過大，可以適當將塊提升以及旋轉速度或者提高噴射壓，對于出現返漿量大的情況，可適當提高噴射壓或適當加快提升速度和旋轉速度；也可將噴嘴孔徑縮小。

5 結 語

施工完成后，根據已選定高壓旋噴樁試驗取芯，編號1，2，3，4。并進行室內實驗檢測抗壓強度和滲透系數，其檢測結果見表3。由表可知該水庫防滲加固工程高壓旋噴樁防滲墻的抗壓強度和滲透系數均滿足設計要求，可達到較好的防滲效果。

表3 工程防治加固相關參數檢測結果

根據以上研究，通過高壓旋噴灌漿技術在嶺下溪水庫大壩防滲處理的實踐表明，這項技術具有施工工藝簡單、效果良好、施工速度快。通過科學的控制灌漿時的各項參數，按照技術要求完成相關操作，及時處理施工中遇到的緊急的問題，可以很好的保障施工質量。

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1007-7596(2017)05-0153-03

2017-04-16

王飛雁(1973-)，男，福建沼安人，工程師，從事水利水電工程建設工作。

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