高壓擺噴灌漿在壩基防滲工程的推廣應用

紀福春

（四平市水利勘測設計研究院，吉林 四平 136000）

高壓擺噴灌漿在壩基防滲工程的推廣應用

紀福春

（四平市水利勘測設計研究院，吉林 四平 136000）

東豐縣仁合水庫壩基高壓擺噴防滲工程是四平市一項重點工程，關系著35萬人飲水問題。該工程采用高壓擺噴灌漿防滲技術，提高了防滲標準，顯著降低了工程投資成本。整個防滲規(guī)模為長534 m，深17 m。工程通過應用新工藝、新結(jié)構(gòu)方案，提高了施工速度，取得良好的防滲效果。

高噴灌漿；三重管（擺噴法）；防滲處理；地基加固

1 項目概況

東豐縣仁合水庫位于東豐縣仁合鄉(xiāng)境內(nèi)，距東豐縣6 km，座落于松花江流域，輝發(fā)河水系，蓮河支流大柳樹河左岸分支的小摟脖河上。該工程以防洪、灌溉為主，兼顧除澇、水產(chǎn)養(yǎng)殖等，是一座綜合利用的中型水庫。水庫始建于1957年，后于1979年進行擴建增容，同時提出城市供水要求，于1981年竣工運行。1984年對擴建工程進行了驗收，并對遺留工程和問題提出了處理意見。水庫自運行至今，發(fā)現(xiàn)壩頂防浪墻與粘土心墻脫離，土壩上下游護坡年久失修，破壞嚴重，壩后排水失效，壩基滲漏嚴重，供水工程取水首部嚴重破損，灌溉引水支洞庭嚴重破損和淤堵等諸多問題，無法正常運行。2000年3月仁合水庫經(jīng)水利部大壩安全鑒定，被定為Ⅲ類病險水庫。2000年12月完成該水庫除險加固設計。在除險加固設計中四平市水利勘測設計研究院組成了攻關小組，反復優(yōu)化設計，針對上述存在的問題逐一進行科學處理，為達到水庫正常蓄水位，保證向城市年供水100萬t，對壩基進行防滲處理。在壩基防滲處理設計中，突破了傳統(tǒng)設計方案，探索和引進新的工藝、新的結(jié)構(gòu)技術措施。進行了多種方案比較，設計最后確定采用高壓擺噴灌漿防滲方案，并得到了上級業(yè)務主管部門專家認可和采納。方案：防滲范圍534.4 m，防滲板墻厚度0.20 m，平均高度 6.5 m,整個成孔深度17.2 m 。

仁合水庫除險加固實施已有2年多，從根本上解決和改善東豐縣人民生活用水問題，灌溉面積達141 hm2，保護下游農(nóng)田566.67 hm2，實現(xiàn)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。在防洪方面可確保水庫下游梅河口市、四梅鐵路、四渾國防公路的防洪安全具有潛在的經(jīng)濟效益和社會效益，對于發(fā)展東豐縣縣城經(jīng)濟亦具有極其重要的意義。該項目新工藝、新結(jié)構(gòu)的成功引進和推廣，填補了吉林省內(nèi)空白。

2 高噴灌漿的原理

高噴灌漿法是從灌漿管的噴嘴中噴出高速水流，利用自射流高度集中、力量強大的動能，沖擊、切割地層并同時灌入漿液，與沖切的土體混合。隨著噴嘴的提升、擺動、旋轉(zhuǎn)和漿液的凝固，在地基中形成質(zhì)地均勻、連續(xù)且密實的板墻或樁柱等，達到防滲和加固地基的作用。

高壓擺噴灌漿在地基形成防滲板主要有5個作用的結(jié)果：①沖切摻攪作用水流；②升揚置換作用；③充填擠壓作用；④滲透凝結(jié)作用；⑤位移袱裹作用。

3 技術推廣的主要內(nèi)容及創(chuàng)新

3.1 主要內(nèi)容

高壓擺噴灌漿防滲技術作為一種新的施工工藝、新型的結(jié)構(gòu)型式其特點是：施工效率高、鉆孔直徑小、成墻質(zhì)量好、節(jié)省灌漿材料，對土層適應性強。其工藝原理是利用φ89合金鉆孔，在地層中鉆孔，將高壓噴管直接深入孔中預定深度按照施工技術參數(shù)高壓噴射擺動提升成墻。該工藝造孔和下管一次完成，并結(jié)合設計孔距充分利用高壓設備形成高壓水流對土體進行沖切，并充分利用高速噴射流的高能區(qū)域高效切割地層，實現(xiàn)快速提升。

1）設計技術參數(shù)：①采用32.5級普通硅酸鹽水泥和置漿混合液；②鉆孔孔徑偏差不大于50 mm，偏斜率小于1.0%；③防滲板墻與心墻搭接長度為2.0 m，孔深伸入基巖不小于1.0 m，墻體有效厚度不小于200 mm；④孔距1.6 m；⑤墻體的滲透系數(shù)不大于1.26×10-6cm/s，抗壓強度不小于3.0 MPa；⑥灌漿施工前進行圍井試驗，校核施工參數(shù)；⑦結(jié)構(gòu)形式：折線交叉啞鈴狀方式連接，擺角為25°。

2）擺噴施工參數(shù)選定：噴嘴數(shù)量，2個；水壓力，30～40 MPa；水流量，75 L/min；氣壓力，0.8～1.5 ；氣流量，1.5 m3/min；漿液壓力，0.6～0.8；漿液流量，70 m3/min；提升速度，5～10 cm/min；擺角為 25°；漿液配比，采用 32.5 級普通硅酸鹽水泥漿，水灰比0.8∶1。

3）高噴灌漿主要設備選擇:根據(jù)設計技術參數(shù)和場地地質(zhì)環(huán)境，選用三重管——擺噴法施工，施工的機具和設備主要有：地質(zhì)鉆機，150型；高噴臺車，15 m；高壓水泵，40 MPa；泥漿泵，100/10；空壓機，6 m3；泥漿攪拌機，200 L；三重管包括導流器和噴嘴、雙噴嘴；高壓膠管，1.5寸。

目前高壓擺噴灌漿這種新工藝、新結(jié)構(gòu)作為一種基礎處理形式，多用于我國南方部分地區(qū)的各大、中型水利樞紐工程。在我國北方，特別是在吉林省應用很少，該工藝在選取設計參數(shù)和工藝參數(shù)上具有特殊性，有成功的經(jīng)驗、也有失敗的教訓。該工藝還正在探索、改進和完善中。

仁合水庫壩基防滲采用高壓擺噴灌漿代替了傳統(tǒng)的帷幕灌漿、化學灌漿、混凝土防滲墻結(jié)構(gòu)，在設計參數(shù)和施工工藝參數(shù)及設備選用上，設計先進、科學合理，該項指標已步入國內(nèi)同類技術領先水平。

3.2 技術創(chuàng)新要點

1）結(jié)合原土層結(jié)構(gòu)，選用三重管（擺噴法），就地取材。經(jīng)過調(diào)整和完善設計技術參數(shù)和施工工藝參數(shù)，選用配套設備，顯著降低工程投資，較傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)型式節(jié)省工程費用約30%。

2）高壓擺噴灌漿不破壞原壩體結(jié)構(gòu)，保持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，可進行較深地層的基礎處理。

3）該施工通過對壩體、壩基防滲的成功和失敗教訓，通過各參數(shù)的調(diào)整和完善，提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和防滲的可靠性。

4 結(jié)語

仁合水庫成功地引進高壓擺噴灌漿防滲結(jié)構(gòu)新技術，提高了防滲標準，施工速度快，顯著降低了工程投資，整個防滲規(guī)模為長534 m，深17 m，解決了全縣35萬人飲水安全問題。該新結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比降低工程造成價30%，節(jié)省工程投資約73萬元。同時，通過應用新工藝、新結(jié)構(gòu)方案，提高了施工速度，且板連續(xù)處牢固實心密實，板墻滲透系數(shù)均在10-5～10-8cm/s，取到了良好的防滲效果。該項技術在仁合水庫壩基防滲中成功應用，引起了省內(nèi)同行有關專家的關注并得到好評，值得繼續(xù)推廣使用。

［1］DL/T5200-2004.水電水利工程高壓噴射灌漿技術規(guī)范［S］.

［2］白永年，等.土石壩加固技術［M］.北京：中國水利水電出版社,1999.

［3］孫釗，等.大壩基巖灌漿［M］.北京：中國水利水電出版社，2004.

［4］劉文清，等.2004版最新水利水電灌漿工程施工工藝與技術標準實用手冊［M］.合肥：安徽文化音像出版社，2004.

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