淺談高壓擺噴防滲效果試驗在工程中的應用

齊燁

摘 要：高壓噴射灌漿技術是水利工程中常用防滲技術，因為施工期短，造價低，質量可靠，技術成熟，在土堤防防滲加固工程中應用特別廣泛。由于勘察、設計中對地質研究不完全，不能充分對噴射灌漿各項參數做出準確設計，故施工單位應在施工中必須結合工地地質條件，經試驗采集各項參數，指導下一步施工，確保工程質量和工程進度。

關鍵詞：高壓噴射^[1];灌漿技術^[2];防滲試驗^[3];防滲計算

引言

二管法^[4]高壓噴射灌漿技術：先由鉆孔機在堤壩鉆孔至巖層，成孔后利用灌漿機內含的管道，在噴射管底部側面的同軸雙重噴嘴中噴射出高壓漿液和空氣兩種射流，在高壓作用下沖擊破壞土體，因壓力大小不同，切割地體直徑為0.8～1.5不等。水泥漿在高壓下滲入地層細小裂縫，融合土體，相鄰兩孔連接距離小于切割土體直徑，使土體形成強度較高的整體，從而提高土堤的防滲效果，改善堤防防汛能力，減少汛期危害的發生。

1、高壓擺噴在實際工程中的應用

1.1工程概述

宿松縣華陽河湖五里六虹段防洪工程起始段南臨沙港河與縣大河交匯處，向南側延伸至潘圩后轉向南東向，至險峰后與千嶺龍湖段防洪工程相連，樁號范圍為KW0-182.6～KW3+887.7，總長 4.07km，全部為加高培厚段，主要加固項目有堤身加高培坡、壓浸平臺、堤身錐探灌漿、堤身堤基高噴灌漿、堤身堤基深層攪拌防滲墻、上下游坡面草皮護坡及堤頂泥結石路面、穿堤涵閘拆除重建及廢棄涵管拆除等。工程區河道 20 年一遇設計洪水位為 19.53m～21.13m，主要水工建筑物防洪堤、排澇泵站等級為 4 級、次要水工建筑物等級為 5 級。

根據宿松縣華陽河湖五里六虹段防洪工程高壓擺噴灌漿設計圖紙及分布情況，對設計所布設高壓擺噴灌漿的實際防滲效果進行實際檢驗。為取得真實、接近實際防滲效果的數據，試驗采用在現場布設高壓擺噴灌漿孔形成高噴防滲墻。待防滲墻達到設計規定強度后，在防滲區域內進行滲透試驗。試驗嚴格按照業主、監理批準的試驗方案進行實施，采集試驗數據，對試驗數據進行分析計算，得出試驗區域內單位時間滲流量。以此數據對實際施工進行檢驗。

1.2實驗目的：通過圍井試驗取得本工程高壓擺噴灌漿所需要的主要參數，包括提升速度，灌漿流量，空氣壓力，空氣流量，擺噴角度，噴射壓力等，為后期擺噴灌漿施工做基礎準備。

1.3 注水試驗工作內容

根據本工程設計要求，本標段高噴灌漿施工采用高壓擺噴施工方法。為檢驗高壓擺噴灌漿的真實效果，本試驗采用規范規定的檢查方法，即圍井注水法^[5]。在試驗區鉆孔灌漿圍成封閉圍井，在圍井內注水，通過注入水量和滲出水量計算出灌漿防滲效果。

1.4注水試驗過程^[6]

圍井法檢查高壓擺噴防滲墻防滲性能的步驟：

1）鉆孔。取圍井中心點鉆孔，采用清水鉆孔至圍井底部，并清洗成孔，使孔底沉淀物不超過規范規定的允許值;并測量地下水位高度。

2）護壁。全孔下入特制的PVC過濾花管護壁，并固定PVC管，以免影響試驗效果。

3）注水。向套管內注入清水，使套管中水位高出地下水位至孔口，且保持固定不變。用流量計量測注水流量并記錄。

4）量測^[7]。開始連續量測5次，每次間隔5分鐘，并記錄每次量測的注水量;以后間隔20min量測一次，持續時間不應小于兩小時，列表計算相鄰兩次的注水量之差，當相鄰2次的注入流量之差小于最后一次注入流量的10%時，即兩次注入水量相差不大時試驗結束，取最后一次注入流量作為計算值。

1.5試驗方案^[8]

試驗原理為理想模型，即理論認為高噴防滲墻與基巖底部完全連接為一整體，也就是高噴墻與基巖形成完整桶體封閉結構。通過注水管向桶體內注水，通過測量注水管內單位時間注入流量計算桶體結構滲透系數。

（1）滲透試驗孔成孔施工，孔位鉆進到設計深度后，檢測是否鉆進到設計要求成孔深度;

（2）圍井高噴灌漿施工，按技術文件參數及有關規范進行施工;

（3）測量高噴墻的厚度和圍井墻體軸線的周長;

（4）測量圍井外側地下水位，為簡化試驗條件，視龔家壩水面高度為地下水位高度;

（5）在圍井中心部位埋設注水孔口管（φ75mmPVC管）;

（6）向注水管內注水，注水時，保持水位不變，記錄注水流量，當流量穩定后，測量注水管內水位高度，并計算穩定注水流量。

（7）計算滲透系數K^[9]：

在透水層進行圍井注水試驗，高噴墻的滲透系數K按下面公式進行計算：

式中：K——滲透系數（m/d）

Q——穩定流量（m3/d）

t——高壓擺噴墻平均厚度（m）

L——圍井周邊高壓擺噴墻軸線長度（m）

H——圍井內試驗水位至井底的深度（m）

h0——地下水位至圍井底的深度（m）

1.6試驗數據及計算過程

試驗數據及參數如下：

注水試驗于2018年6月30日上午10：00開始，經測量，試驗孔口水位（與孔口平齊）為21.60m，龔家壩河段水位為12.05m;歷經24小時連續觀測，試驗孔口水位為21.43m，龔家壩河段水位為12.05m;樁深17.50m。

圍井注水試驗的各項參數如下：

計算說明：

1.Q=V（觀測期間內圍井內部水流失總體積，m3）/T（觀測時間，d）;

2.圍井內部含水量按60%計算;

3.試驗孔φ75mmPVC管，孔徑為0.0375m計算;

4.圍井高壓擺噴墻厚度t按平均值為0.35m計算。

計算過程：

V=（21.6-21.53）×[（3-0.35）×（1-0.35）×60%+3.14×0.03752×（1-60%）]=0.1857 m3

T=24h=1d

Q=V/T=0.1857/1=0.1857 m3/d

t=0.35m

L=（3+1）×2=8m

H=17.5m

h0=12.05-4.1=7.95m

計算滲透系數得：

=6.69×10-5 m/d =7.74×10-8 cm/s

1.7試驗結論及參數

試驗計算結果符合設計要求的墻體滲透系數K≤5×10-5 cm/s的要求。

根據試驗結果，得出的試驗參數如下表。

高噴防滲墻孔距1.5m，噴管采用雙噴嘴，噴嘴直徑1.8～3.0mm。具體施工技術參數如下表：

2、結語

在加高培厚的堤防，特別是新建堤防，由于土方沒有經過長時間的沉積，土層隙縫多，滲水性較強，高壓噴射灌漿技術的加固效果好，工期短。施工試驗是設計、勘察的補充，是結合地質條件取得的實際數據，不僅可以獲取施工中的各項參數，指導下階段施工;還可以保證工程質量;通過施工試驗也能指導施工進度;施工單位應高度重視施工試驗。

參考文獻

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