摘 要： 介紹高壓擺噴灌漿技術(shù)的施工原理及其在河道截潛防滲工程中的應(yīng)用，可為類(lèi)似工程提供借鑒

關(guān)鍵詞： 三管法；高壓擺噴；高噴板墻；牟汶河截潛

1 概述　　高壓噴射灌漿技術(shù)是20世紀(jì)60年代后期日本在化學(xué)灌漿的基礎(chǔ)上首創(chuàng)的，自20世紀(jì)70年代引進(jìn)我國(guó)，80年代在水利工程中獲得推廣應(yīng)用，90年代國(guó)際承包商在二灘工程和小浪底工程完成的高噴防滲幕墻，設(shè)備精良、技術(shù)先進(jìn)、工期短、質(zhì)量好，帶動(dòng)了我國(guó)高噴技術(shù)的發(fā)展。 高壓噴射灌漿是利用能量較大的水氣同軸噴射切割摻攪地層，同時(shí)將凝結(jié)材料，如水泥漿，灌注摻攪地層，形成要求性狀的凝結(jié)體，高噴灌漿分為旋噴、擺噴和定噴三種形式。它施工簡(jiǎn)便、施工范圍廣，有很大的發(fā)展空間。

2 工程概況

牟汶河截潛工程是向山東泰山紙業(yè)有限公司提供工業(yè)用水的中型水利工程，位于萊蕪市萊城區(qū)沈家?guī)X村南牟汶河上，上游流域面積980km2，截潛板墻全長(zhǎng)460m，板墻深度7.0～8.6m，厚度30cm，成墻面積3650m2，攔截潛流1020萬(wàn)m3，工程于1997年2月開(kāi)工，1997年5月竣工，年可向山東泰山紙業(yè)有限公司提供水量2100萬(wàn)m3。工程位置處地層比較簡(jiǎn)單，從上到下大致可分為3層：（1）上部為中粗砂層，棕黃色，局部含少量粉粒，濕～飽和，松散～稍密，主要為石英、長(zhǎng)石質(zhì)，一般顆粒直徑3～1mm。厚度3.2～4.6m。 (2)中部為砂礫層，褐黃、白色，濕～飽和，自上而下由松散漸變?yōu)樯悦?，含石英質(zhì)礫石，土質(zhì)不均勻，厚度2.3～3.0 m。(3)下部為第三系粘土巖(E)，黑褐色夾灰褐色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，薄層狀構(gòu)造。

3 施工工藝

3.1 施工設(shè)備

主要施工設(shè)備為：造孔系統(tǒng)、高壓水系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、制漿供漿系統(tǒng)、提升噴射系統(tǒng)和檢測(cè)系統(tǒng)。

3.2 施工布置

高噴墻的結(jié)構(gòu)形式采用擺噴折接，高噴灌漿共布置307個(gè)灌漿孔，孔距1.5m，擺噴角度30°，采用三管法(水、氣、漿分別由3條并列的管道輸送)設(shè)備施灌制作折線形防滲板墻。高噴灌漿下界線為入基巖面以下1.5 m，上與主河床相平，為減少串孔、塌孔及保護(hù)板墻有效連接，分Ⅰ、Ⅱ序孔進(jìn)行施工,Ⅰ序孔從軸線向內(nèi)側(cè)擺噴，Ⅱ序孔從軸線向外側(cè)擺噴。

3.3 施工方法及工藝

造孔采用3臺(tái)XT-100型鉆機(jī)進(jìn)行回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，用當(dāng)?shù)卣惩林茲{進(jìn)行鉆孔護(hù)壁，采用三管法高噴灌漿設(shè)備GS500-4型高壓噴射灌漿機(jī)1臺(tái)進(jìn)行擺噴，在孔造好后下高噴管，高壓噴射以水、氣、漿為介質(zhì)，高壓噴頭使用一對(duì)水平噴嘴噴出35～40 MPa的高壓水(周?chē)脡嚎s空氣保護(hù)水柱)射流切割破壞被灌地層，出漿口垂直于高壓水嘴，在高噴管的底部灌入比重大于1.60g/cm3以上的水泥漿充填被高壓水切開(kāi)的空間，并使地層中的泥、砂等細(xì)小顆粒排出地表，從而形成高噴板

墻，主要施工流程如下：

水 + 水泥→ 制漿 ← 回漿

↓ ↗

定孔位 → 造孔→ 測(cè)孔斜率 → 下噴射管 → 提升 → 成孔

↑ ↑ ↑

送高壓水 送壓縮氣 回填灌漿

圖1 高壓噴射灌漿工藝流程

3.4 施工參數(shù)

施工所采用的高噴參數(shù)，按設(shè)計(jì)要求在正式施工前做了一個(gè)五邊形試驗(yàn)圍井，圍井邊長(zhǎng)1.2ｍ，面積4.8m2，孔深6.5～8.1ｍ，其中中粗砂層厚4.2ｍ，砂礫石層厚2.8ｍ，基巖平均埋深7.5ｍ。試驗(yàn)中對(duì)不同地層的提升速度、擺動(dòng)角度及水、氣、漿等各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)進(jìn)行測(cè)試，凝固14ｄ后，進(jìn)行注水試驗(yàn)，然后全部挖開(kāi)檢查，發(fā)現(xiàn)板墻噴射均勻，連接牢固。砂礫石層擺角形成墻體厚度30cm以上，雙面有效噴嘴噴射長(zhǎng)度為2.5～2.8ｍ，墻體強(qiáng)度大于5.0MPa，墻體滲透系數(shù)小于Ａ×10-6cm/s。全部滿足設(shè)計(jì)要求。高噴施工參數(shù)見(jiàn)表1。

施工技術(shù)參數(shù)指標(biāo) 表1

技術(shù)參數(shù)

基巖風(fēng)化層

砂礫層

中粗砂層

氣 壓力（MPa）

0.6～0.8

0.6～0.8

0.6～0.8

流量（m3/min）

0.8～1.2

0.8～1.2

0.8～1.2

水 壓力（MPa）

35

35

35

流量（L/min）

70

70

70

漿 壓力（MPa）

0.5

0.4

0.2

流量（L/min）

80

80

80

水泥漿比重

水灰比1：1，比重1.60g/cm3

噴漿擺角

30°

30°

30°

噴機(jī)提升速度（ cm/min）

6

8

10～15

3.5 施工方法

3.5.1灌漿鉆孔施工

鉆機(jī)安放平穩(wěn)，孔位偏差小于50mm，均用水平尺校正機(jī)臺(tái)水平和鉆機(jī)立軸垂直度。通過(guò)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)、泥漿護(hù)壁成孔。失漿嚴(yán)重時(shí)，注入稠泥漿或粘土進(jìn)行堵漏處理。鉆進(jìn)過(guò)程中使用測(cè)斜儀對(duì)鉆孔進(jìn)行測(cè)斜，當(dāng)發(fā)現(xiàn)鉆孔傾斜時(shí)，及時(shí)采取補(bǔ)救措施，以確保成孔傾斜度小于1%。鉆孔結(jié)束后及時(shí)向孔內(nèi)注入稠泥漿，防止塌孔。地質(zhì)人員跟班對(duì)巖芯進(jìn)行分層描述。

3.5.2高壓擺噴施工

為保證先期形成的板墻與后期形成的板墻有效連結(jié)，采用間隔性Ⅰ序孔、Ⅱ序孔施工方法，即先施工完Ⅰ序孔，然后再施工Ⅱ序孔；高噴機(jī)就位后，先在地面進(jìn)行試擺和試噴，定好噴射方向，待各項(xiàng)參數(shù)達(dá)到要求后再下噴射管至孔底，先按規(guī)定參數(shù)進(jìn)行原位噴射，待漿液返出孔口、情況正常后方可開(kāi)始提升噴射；噴射界線為下至強(qiáng)風(fēng)化粘土巖1.5 m以下；在砂卵石層中容易出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象致使高噴管下不到預(yù)定深度，這時(shí)，移開(kāi)高噴機(jī)，用鉆機(jī)進(jìn)行掃孔，用濃粘土漿或直接倒入粘土進(jìn)行護(hù)壁，然后才能進(jìn)行高噴操作；噴射過(guò)程中，出現(xiàn)故障而停噴時(shí)，待故障排除后，將噴管下至停噴前深度0.2 m以下重新噴射，確保板墻連接良好；部分砂礫卵石層孔段出現(xiàn)漏漿而無(wú)冒漿時(shí)，就停止提升，并加大水泥漿液濃度，直至孔口有冒漿后才開(kāi)始重新提升。當(dāng)發(fā)生鄰孔串漿時(shí)(主要發(fā)生在Ⅰ序孔)，將串漿孔堵死，灌漿孔依照正常施噴要求進(jìn)行；單孔噴灌結(jié)束后，采用0.7∶1的純水泥漿進(jìn)行回填補(bǔ)灌，反復(fù)進(jìn)行，直至漿面不再下沉為止；在噴灌過(guò)程中，隨時(shí)監(jiān)測(cè)進(jìn)漿比重，回漿比重、流量，水、氣、漿的壓力和流量，擺噴角度，提升速度等施工參數(shù)，并詳細(xì)記錄。

4 使用效果

高噴防滲板墻完工后經(jīng)開(kāi)挖檢驗(yàn)和圍井抽水試驗(yàn)，板墻折接完好，成墻厚度≥30cm，滲透系數(shù) K≤5×10-6cm/s，完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求。該工程建成8年來(lái)，經(jīng)過(guò)枯水季節(jié)缺水和汛期行洪考驗(yàn)，其截潛效果相當(dāng)好，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。

5 結(jié)論與體會(huì)

高壓擺噴

HDPE土工膜是以(中)高密度聚乙烯樹(shù)脂為原料生產(chǎn)的一種防水阻隔型材料。（密度為0.94g/cm3或以上的土工膜）。HDPE土工膜全稱“高密度聚乙烯膜”，具有優(yōu)良的耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂性能，抗低溫、抗老化、耐腐蝕性能，以及較大的使用溫度范圍(-60--+60)和較長(zhǎng)的使用壽命 (50年)。HDPE土工膜全稱“高密度聚乙烯土工膜”，具有優(yōu)良的耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂性能，抗低溫、抗老化、耐腐蝕性能，以及較大的使用溫度范圍(-60--+60)和較長(zhǎng)的使用壽命50年，廣泛使用在生活垃圾填埋場(chǎng)防滲，固廢填埋防滲，污水處理廠防滲，人工湖防滲，尾礦處理等防滲工程。