高噴灌漿技術(shù)在水景公園防滲工程中應(yīng)用

蔣志文，丁若冰，孫雪琦

（山東省水利科學(xué)研究院，山東 濟(jì)南 250013）

沂河源水景公園是以沂源縣城的螳螂河為依托，河道長1 950 m，平均寬度195 m。河道綜合治理完工蓄水后，發(fā)現(xiàn)河道兩側(cè)滲水比較嚴(yán)重，自西臺橡皮壩至西魚臺田莊灌渠需做防滲處理，全長1 820 m，兩側(cè)防滲長度3 640 m，橫向防滲四道長561 m，總防滲長度4 156 m，平均深度7 m，防滲面積達(dá)2.9萬m2。防滲地層為第四系砂礫層，礫石最大粒徑0.7 m左右，礫石含量在40%～50%。

1 高壓噴射灌漿類型及施工工藝確定

按灌漿管類型可分為單管法、二管法和三管法。單管法采用單純噴射水泥漿液的方法；二管法在水泥漿液射流外面包裹一層高壓空氣同時(shí)噴射，破壞土層結(jié)構(gòu)的同時(shí)完成置換、填充；三管法則是包裹了高壓空氣和高壓水流破壞土層結(jié)構(gòu)，再以水泥漿液進(jìn)行置換、填充。高噴施工技術(shù)參數(shù)，包括高壓水、高壓空氣、漿液3種工作介質(zhì)的壓力、流量、噴嘴直徑和灌漿管的提升速度、旋轉(zhuǎn)速度，以及回漿的數(shù)量、比重等，必須正確選擇這些參數(shù)，才能保證高壓噴射灌漿的質(zhì)量。

三管法高壓擺噴灌漿技術(shù)適用于礫石和卵（碎）石地層。三管法高壓噴射灌漿的效果，不僅與地質(zhì)條件有關(guān)，而且與施工所采用的高噴技術(shù)參數(shù)和施工工藝有關(guān)。為保證高噴灌漿施工順利進(jìn)行，確保施工質(zhì)量，同時(shí)為檢查高噴灌漿工藝參數(shù)設(shè)計(jì)的合理性、成墻的可靠性，施工開始前，按施工設(shè)計(jì)要求，選擇地質(zhì)條件具有代表性的區(qū)段，按室內(nèi)試驗(yàn)選定的配合比進(jìn)行高噴灌漿工藝試驗(yàn)，以確定高噴灌漿采用三管法擺噴施工工藝。該方法噴射以水、壓縮空氣、水泥漿液為介質(zhì)，使噴射管做一定角度的擺動(dòng)和提升運(yùn)動(dòng)，利用高壓水形成高速噴射流束，通過一定形狀的噴嘴，產(chǎn)生能量大、連續(xù)脈沖運(yùn)動(dòng)的高壓射流，沖擊、切割、破壞土體結(jié)構(gòu)。使水泥漿與土顆粒置換、攪拌、混合，在水泥的水化作用下凝結(jié)，在土層中形成板墻狀的凝結(jié)體，以提高壩體防滲能力。

2 主要技術(shù)參數(shù)

噴管選用雙噴嘴，噴嘴直徑1.8 mm，單排布孔；孔距1.2 m，造孔孔徑110 mm，孔深7 m，噴射流量90 L/min；工作壓力 38～40 MPa，空氣壓力 0.7 MPa，空氣流量1.0～2.0 m3/min；提升速度8 cm/min，擺噴角度25°～30°。試驗(yàn)結(jié)束后進(jìn)行了開挖，擺噴板墻的均勻性、整體性、成墻厚度、強(qiáng)度和滲透度等全部符合設(shè)計(jì)要求。

3 施工工藝與質(zhì)量控制

3.1 施工工藝流程

圖1 施工工藝流程圖

3.2 施工質(zhì)量控制

1）定孔。按設(shè)計(jì)要求，利用水準(zhǔn)儀、鋼尺等丈量，放線布置孔位，誤差不大于2 cm，用木樁固定，標(biāo)上孔號。

2）鉆孔。采用巖芯鉆機(jī)泥漿循環(huán)造孔，首先找到孔號，將鉆機(jī)移至鉆孔位置，用水平尺調(diào)整機(jī)身水平、立軸垂直，然后墊穩(wěn)、墊平、墊牢機(jī)座，控制孔位偏差不大于2 cm，測試無誤后方可開鉆。鉆進(jìn)過程中，詳細(xì)記錄孔號、鉆孔深度、地質(zhì)地層情況、入巖深度、施工時(shí)間及鉆孔過程中出現(xiàn)的特殊情況等，尤其是對巖石地質(zhì)情況變化的部位、深度應(yīng)記錄清楚，以便灌漿時(shí)進(jìn)行相應(yīng)處理。確保鉆孔入巖深度0.5 m以上，造孔的孔斜率不得超過1.5%。經(jīng)現(xiàn)場技術(shù)人員和監(jiān)理人員驗(yàn)收合格后，方可進(jìn)行下一道工序。

3）下噴射管。先檢查水氣嘴是否暢通，壓力能否滿足設(shè)計(jì)要求，在地面上進(jìn)行試噴并調(diào)整好噴射方向，然后將噴桿緩慢下到設(shè)計(jì)深度，誤差不大于20 cm。整個(gè)工程分兩序施工，即首先施工一序孔，再進(jìn)行二序孔施工，這樣板與板成焊接式連接，可以形成一道防滲墻。定噴成墻最小厚度為20～30 cm，凝結(jié)體強(qiáng)度不低于3 MPa。

4）制漿。采用32.5R普通硅酸鹽水泥，水泥細(xì)度通過80 um方孔篩，其篩余量不大于5%。制漿采用兩級攪拌，一級攪拌后經(jīng)過濾放入二級攪拌機(jī)，邊攪拌邊灌漿。制漿時(shí)嚴(yán)格控制水灰比1∶1，漿液比重為1.4～1.5 g/cm3，經(jīng)常用比重計(jì)檢測漿液濃度，保證漿液濃度、無顆粒、均勻穩(wěn)定、流動(dòng)性好。

5）噴射提升。噴射管下至設(shè)計(jì)深度后，開始送入符合要求的氣、漿，進(jìn)行噴射。待孔內(nèi)水泥漿液冒出孔口后，即按設(shè)計(jì)的提升速度，自下而上開始噴射作業(yè)，直至達(dá)到設(shè)計(jì)的終噴高度，停噴并提出噴射管。在噴射過程中隨時(shí)測量各項(xiàng)參數(shù)，使之符合要求并做好記錄。

6）回灌、清洗。噴射結(jié)束后，應(yīng)利用回漿或攪制的水泥漿進(jìn)行回灌。在漿柱的靜壓作用下，水泥漿繼續(xù)緩慢地向周圍滲透，直至孔內(nèi)液面不再下降為止。每孔噴射完畢后或因停電等原因停工時(shí)，都要及時(shí)將管路沖洗干凈，不留殘?jiān)?，防止水泥漿堵塞管路。

7）質(zhì)量檢查。在指定地點(diǎn)處進(jìn)行開挖，從開挖的高噴防滲墻來看墻體連續(xù)性較好，板與板成焊接式連接，大部分成墻厚度達(dá)到50～60 cm，水泥漿與砂卵石膠結(jié)良好，斷面外觀和混凝土結(jié)構(gòu)一致。

4 結(jié)語

沂河源水景公園經(jīng)過高噴灌漿技術(shù)處理后，蓄水證明防滲效果良好。河道中的三座大壩，依次攔截了上游魯山來水。水漫壩時(shí)成瀑布，水落壩時(shí)為藍(lán)帶，給縣城增加了一大景觀。