高壓擺噴防滲墻工程質量檢測研究

張志華　劉長江　霍志久　李　源

(1.河北省水利科學研究院，河北 石家莊　050051；　2.衡水市水務局建工處,河北 衡水　053000)

高壓噴射灌漿施工技術現已成為水工建筑物地基處理中重要的工程措施，在大壩壩基防滲和加固處理中得到廣泛的應用。隨著水利水電建設的發展，對于水工建筑物堤基的防滲要求越來越高，因此，高壓噴射灌漿施工技術在水利工程地基處理中發展為一項重要的技術手段。本文主要結合陜京三線輸氣管道工程地下防滲墻的質量檢測情況與結果，討論防滲墻工程質量檢測的方法及效果。

1　擺噴墻成墻機理

高壓擺噴灌漿技術是通過加壓裝置將水流或所灌漿液進行加壓，通過噴嘴形成流束，對周圍土體進行沖擊、切割，滲入周圍的土體形成具有較強抗滲能力的凝結體，用以達到提高堤基防滲或承載能力的施工技術。高噴墻的凝結體是組成高噴墻的單元，而高噴墻則是眾多單元相互之間連接在一起，形成墻狀結構，即高噴墻。高壓噴射灌漿施工結束后，所成防滲墻的滲透系數可降低到10-5cm/s～10-6cm/s甚至更低，抗壓強度為6 MPa～20 MPa，允許水力坡降[J]可達到80～100，且機械設備簡單，施工效率高，因此高噴灌漿施工技術得到廣泛采用。該項技術被廣泛應用于鐵路、市政、建筑工程中的粉砂、淤泥、薪土、黃土等軟土堤基的加固。

2　檢測內容

2.1　工程概況

陜京三線輸氣管道工程西起陜西省榆陽區長慶氣區榆林首站，終止于北京市西沙屯末站。根據河北省水利廳對該項目的批復：輸氣管道穿越中亭河為大型穿越，中亭河南側為護麥埝，北側為東淀北大堤。根據定向鉆施工的特點以及水利工程的重要性，許多堤防工程在穿越施工結束后均需要進行一定的防護措施。由于穿越后對堤防產生的影響最終歸結為滲流破壞，因此所采取的防護措施目的是提升堤防的抗滲安全性。目前常用的防護措施主要為充填灌漿、環空注漿、高壓噴射灌漿防滲墻等。充填灌漿與高噴墻的原理相似，但充填灌漿更傾向于改善堤基的承載能力與穩定性，高噴墻更傾向于提高地層的防滲能力和抗滲安全性。大清河流域的中亭河工程地下土層完整，無大粒徑的砂礫石層、卵礫石層、地下溶洞等復雜地質情況，直接進行高噴墻施工便可取得很好的防滲效果，因此無需采用充填灌漿。而中亭河在進行防護時是在定向鉆施工完成4年后，環空注漿法已無法限制沉降量。經過以上分析和綜合考慮，確定中亭河防護工程選用高噴墻進行防護。

2.2　檢測方法

陜京三線輸氣管道廊坊段河道防護工程某標段中亭河防護工程，對高噴墻的質量檢測主要是對擺噴墻鉆孔芯樣的完整性、強度和滲透系數等進行檢測。完成的檢測工作量見表1。

表1　完成檢測工作量統計表

從陜京三線輸氣管道廊坊段防護工程某標段中選取兩個斷面(四個分部)，共計4孔，分別為東淀北大堤1號、東淀北大堤2號、南小埝1號、南小埝2號。在擺噴防滲墻結合處，采用HT-150型巖心勘探鉆機及合金鉆頭(外徑73 mm)沿豎直方向向下鉆進，鉆取深度范圍為10 m左右。

2.3　檢測結果

1)芯樣外觀質量檢測。芯樣外觀大部分較為完整，其中上部芯樣顏色為灰黃，芯樣呈柱狀或塊狀，不密實，表面粗糙，連續性較差。下部芯樣顏色為青灰色，芯樣呈柱狀，表面基本光滑、密實，連續性較好。鉆取芯樣見圖1～圖4。

芯樣外觀質量描述情況見表2。

表2　鉆孔芯樣外觀質量描述情況

檢測部位孔位孔深長度/cm外觀質量描述情況東淀北大堤1號1000.50m～4m芯樣呈灰黃色,柱狀或塊狀,不密實,表面粗糙,連續性較差;4m～10m芯樣呈青灰色,柱狀,表面光滑,致密,連續性較好2號1001.50m～3m芯樣呈灰黃色,柱狀或塊狀,不密實,表面粗糙;3m～10m芯樣呈青灰色,柱狀,表面光滑,致密,連續性較好南小埝1號1001.30m～2m芯樣呈灰黃色,柱狀或塊狀,不密實,表面粗糙,連續性較差;2m～10m芯樣呈青灰色,柱狀,表面光滑,致密,連續性較好2號1000.00m～3m芯樣呈灰黃色,柱狀或塊狀,不密實,表面粗糙,連續性較差;3m～10m芯樣呈青灰色,柱狀,表面光滑,致密,連續性較好

2)鉆芯法檢測芯樣抗壓強度。每孔取芯樣密實部分加工成1組標準芯樣試件(高徑比1∶1)，芯樣直徑60 mm，共計4組，每組3個試件進行抗壓強度測試，芯樣試件抗壓強度代表值應按一組三塊試件強度值的平均值確定。擺噴防滲墻芯樣抗壓強度代表值為1.7 MPa～2.1 MPa，芯樣試件抗壓強度測試結果見表3。

3)擺噴墻滲透系數檢測。依據SL 345—2007水利水電工程

鉆孔注水試驗規程中鉆孔常水頭注水試驗規定，對擺噴防滲墻進行常水頭注水試驗測定擺噴墻的滲透系數。經試驗計算，4個鉆孔擺噴防滲墻滲透系數為0.31×10-6cm/s～1.59×10-6cm/s，計算結果見表4。

表3　擺噴防滲墻鉆孔芯樣強度測試結果

表4　擺噴墻滲透系數結果表

3　結語

通過對中亭河防護工程地下防滲墻的質量檢測結果分析可知，采用鉆芯法檢測的擺噴墻鉆孔芯樣，芯樣大部分較為完整，表面基本光滑、致密，連續性較好。芯樣抗壓強度代表值符合相關技術規范中對抗壓強度的要求。通過水頭注水試驗，測得擺噴防滲墻滲透系數符合相關規范對于滲透系數的規定。因此，中亭河防滲墻防護工程，取得了很好的施工效果，即高壓噴射擺噴墻在堤基防滲中可取得顯著效果，對于水利建筑業的發展具有無可替代的重要意義。

參考文獻:

[1]范晏崗.高壓噴射灌漿技術及其在大型水利工程中的應用[J].中國水運(下半月),2015(6):191-193.

[2]戎雷,唐經華.高壓噴射灌漿技術在堤防滲漏搶險中的應用[J].水利水電技術,2015(5):18-20,36.

[3]謝堅.淺談高壓噴射灌漿技術在工程施工中的應用[J].科技信息,2011(15):649,655.

[4]李榮,葉權勝.高壓噴射灌漿在堤防基礎防滲工程中的應用[J].城市道橋與防洪,2009(6):17-18，105-107.

[5]徐有前.高壓噴射灌漿技術在大壩防滲加固中的應用[J].合肥工業大學學報(自然科學版),2003(3):436-440.