高壓擺噴在宣城市雙橋聯圩堤防防滲處理中的應用

劉園園

(宣城市水利局，安徽 宣城 242000)

1 工程概況

宣城市雙橋聯圩城市規劃區堤防除險加固二期工程位于宣州區雙橋辦事處境內，原堤防薄弱,汛期常發生管涌、滲漏等險情，防洪能力薄弱。工程地區屬長江中下游沖積平原與皖南山區過渡地區，堤基第四紀覆蓋層可分3層，上部為輕、中、重壤土類及砂壤土、砂質黏土等，中部為細砂類中、粗砂，下部為卵石土。堤身填筑土成份較復雜，以輕-中-重粉質壤土、砂質黏土、重砂壤土為主。堤身填筑土質量參差不齊，總體粉性重、黏性差，部分含砂較高，抗滲性差。

根據地質情況，本次工程采用高壓擺噴截滲墻和多頭小直徑深層攪拌樁對4.3 km堤防進行防滲處理，在堤防內形成一道擺噴帷幕墻，延長堤防滲徑，確保堤防安全。

2 設計要求

本次堤防防滲工程主要采用高壓擺噴灌漿進行防滲處理，防滲墻沿堤頂中心線布置，墻頂高程為設計水位，下部深入砂卵石層4 m。施工時每30 m布置一個先導孔，以合理確定高噴截滲墻底線高程。

高壓擺噴分兩序進行施工，先一序、后二序，相鄰孔作業時間間隔控制在12～72 h內。高壓擺噴截滲墻位于砂卵石層處的墻體滲透系數設計要求K≤i×10-5cm/s(i=1～9)，其余部位墻體滲透系數設計要求K≤i×10-6cm/s(i=1～9)，墻體抗壓強度要求為R28≥3.0 MPa。

3 施工技術參數的確定

對于不同的地址條件、不同的工藝參數，高壓擺噴在堤防內形成不同形狀、大小、結構、搭接及物理力學性質的凝結體。為滿足工程設計要求，確保工程質量，通過現場試驗，確認或調整孔間距、工藝參數等技術指標。高壓擺噴搭接試驗在代表性場地同一軸線上分別設4個灌漿孔，孔距分別為1.4、1.5、1.6 m；圍井滲透試驗在代表性場地上共造4個灌漿孔，依次進行高壓擺噴灌漿，以旋噴方式封底，形成四邊形圍井，在圍井中心位置設注水孔。通過開挖觀察、鉆孔取芯、圍井滲透試驗等，確定高壓擺噴施工技術參數，見表1。

表1 高壓擺噴施工參數表

4 高壓擺噴截滲墻施工

高壓擺噴不僅要求單孔質量要好，而且相鄰兩孔的搭接質量也至關重要，因此形成連續的截滲墻，防止堤防出現管涌滲漏險，確保堤防安全。

4.1 造 孔

造孔是高壓擺噴的先導工序，根據設計放樣，孔位在軸線與垂直方向上偏差都不得超過5 cm。每30 m設一先導孔，對每孔進行鉆孔取芯，以確定該處的地質分層情況。由相鄰兩先導孔的地質分層情況并結合地質勘測資料來控制30 m范圍內的各灌漿孔的深度(假設30 m范圍內堤防下地質分層情況無急劇的起伏變化)，所以先導孔在本工程中作為重要的工序。

本工程中一、二序孔造孔施工時，由于高壓擺噴采用小角度(擺噴角度30°)對接防滲形式，鉆孔的垂直度將直接影響搭接質量。若鉆孔方向發生偏斜將導致各孔灌漿的擴散范圍不能互相搭接，在墻體范圍內形成漏水通道，嚴重影響防滲能力。為保證鉆孔的垂直度，鉆機安裝必須平正穩固，鉆孔時在孔口埋設孔口管，鉆機立軸和孔口管方向與設計孔向一致，保證鉆孔方向。同時采取措施控制孔斜率，單孔孔斜率不大于0.5%,相鄰兩孔的相對孔斜率綜合值不大于1%，每鉆進5～10 m采用測斜儀進行一次測量，作好觀測記錄及資料分析，及時糾正鉆孔方向。鉆孔過程中到達砂層或砂卵石層時，極易發生塌孔，必須采用膨潤土護壁，泥漿比重控制在1.1～1.3 g/cm3，黏度18 s以上，可循環利用，降低施工成本。

4.2 高壓擺噴

高壓擺噴是成墻的主要工序 ，應做好高噴前準備工作，噴射過程中各項工藝參數符合要求。若出現異常情況要及時按應急預案處理，噴射結束后后續處理工作要跟進到位，確保高壓擺噴質量。

1) 高噴前準備工作。移動高噴臺車到達孔位，檢查各管路是否暢通，連接是否牢固，高壓泵、空壓機等設備檢查運轉是否正常，安裝好噴射管和旋提擺，對中整平。在孔口用高壓水試噴，在地面進行測量，調整好擺噴角度，偏差控制在2°以內。噴射管下入孔中檢測孔斜率，根據孔斜率情況噴射管可稍作調整。噴射管下到設計深度，開始灌入符合要求的漿氣，靜噴將孔底沉渣清除出孔，直至噴射管完全到達孔底。做好水、氣、水泥漿等參數的檢測工作，確保各參數符合要求，尤其水泥漿是成墻的關鍵材料，用比重秤檢測控制在1.6～1.7 g/cm3，采用標號、品種符合要求的水泥，具備廠家提供的合格證，每200 t送樣抽檢一次。送漿泵的壓力、流量要時常進行檢測，確保漿液的輸送滿足高噴要求，尤其是位于砂卵石層高噴時，更要嚴格把關，確保高噴質量。

2) 噴射擺提。在孔底開始噴射時不能立即提升，一定要待孔口的回漿比重達到1.2 g/cm3以上后才開始擺提，保證充足的水泥漿充填進入砂卵石層，與之形成密實的墻體。當回漿比重小于1.2 g/cm3時，應降低提速或停止提升，待達到或超過1.2 g/cm3后再恢復提升。孔口回漿比重與水泥漿比重要進行不定時抽檢，提升速度可在提升鋼繩或噴射管上用鋼尺進行檢測。噴射過程中遇到問題故障，應根據實際情況采取相應措施及時處理，并做好記錄。

3) 回灌。擺噴達到設計高度后，觀察液面下降情況，一般停止提升數分鐘即可停噴起管。由于滲漏和水泥漿固結收縮，在后續施工中再用回漿分2次或3次將孔灌滿，直至液面不下降為止，確保墻體無收縮孔、孔柱無空洞。

5 工程質量檢測

高壓擺噴是一項地下隱蔽施工技術，施工質量的檢測需采用科學的方法、先進的儀器設備，從而真實客觀地反映工程質量，確保工程滿足設計要求。本工程中高壓擺噴截滲墻檢測工作主要有如下內容：①現場圍井、搭接試驗。當圍井施工完成后，對圍井進行現場注水試驗，測試圍井墻體防滲效果。②現場進行鉆孔降水頭注水試驗檢測墻體的滲透系數。③使用工程鉆機在截滲墻頂部進行鉆孔(4孔)，鉆孔深度7～9 m不等，每孔取芯樣6件，檢測其抗壓強度、滲透比降及滲透系數。④采用探地雷達進行全段檢測。檢測截滲墻是否有異常或質量缺陷，評價截滲墻的均勻性及連續性。

經檢測，具體檢測結論如下：①現場圍井試驗滲透系數分別為5.89×10-6和1.37×10-6cm/s。②截滲墻頂部布置7個鉆孔注水試驗點，測得滲透系數k值在 1.71×10-8～6.27×10-7cm/s之間。③截滲墻墻體鉆取試樣，經室內滲透試驗得到多頭小直徑和高壓擺噴灌漿截滲墻各組滲透系數k20在4.10×10-8～8.74×10-8cm/s之間。④高壓擺噴灌漿截滲墻墻體芯樣無側限抗壓強度在5.13～7.17 MPa。⑤采用探地雷達對堤防截滲墻全段進行探測，對所測圖像解釋判別后，認為該工程截滲墻均勻性和連續性較好，墻體未見工程質量缺陷。

以上檢測參數均滿足設計要求，反映出高壓擺噴截滲墻在堤防防滲處理中取得了預期的效果。

6 結 語

對于江河兩岸堤防下透水性極強的砂卵石層，通過高壓擺噴阻斷滲水通路來達到防滲目的，防滲效果顯著。本次堤防防滲工程以延長滲徑來提高堤防防滲能力，未將墻體嵌入不透水層，保留一定的滲透通道，在外河水位較低時，能有效減小對圩內機井灌溉的影響，在滿足堤防防滲要求的同時，也降低了工程成本。高壓擺噴技術在雙橋聯圩防滲處理中體現出施工快、效率高、防滲效果好的特點，在類似地區的防滲工程有一定的推廣應用意義。