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本文作者：陳有明作者單位：浙江省水電建筑基礎(chǔ)工程有限公司

近年來，隨著國家對(duì)水利工程投入的加大，許多中小型病險(xiǎn)水庫都進(jìn)行了除險(xiǎn)加固處理。對(duì)一些存在壩體和壩基滲漏土壩，在壩頂用土壩劈裂灌漿不能較好進(jìn)行防滲處理的情況下，通常采用壩體土工膜結(jié)合壩肩、壩基帷幕灌漿方式進(jìn)行防滲處理，土工膜和帷幕灌漿之間采用不同寬厚度的混凝土防滲截流墻進(jìn)行連接，但由于一些水庫修建時(shí)間已經(jīng)很長(zhǎng)，庫區(qū)淤積嚴(yán)重，水庫死水位較高，混凝土防滲截流墻并不能夠直接修建在土壩下部的基巖上，而是直接修建在土壩上，因此混凝土截流墻與壩基基巖之間的這段土壩壩體防滲處理就需要認(rèn)真研究，目前在這部分土壩壩體防滲中較普遍采用的是常規(guī)充填式灌漿，但該項(xiàng)技術(shù)存在著局限性，特別是土壩壩體為不均勻碎石土或壩體下部存在沖洪積層砂礫層時(shí)，常規(guī)充填式灌漿效果并不理想。高壓噴射注漿技術(shù)近些年作為一種可行的防滲措施在水利工程中已得到廣泛應(yīng)用，該項(xiàng)灌漿技術(shù)可在上述這類土壩中構(gòu)筑一定厚度的防滲墻，達(dá)到較好防滲效果。。

1．工程概況及存在滲漏問題

玉環(huán)縣雙廟水庫總庫容110萬m3，是一座以供水為主的小（1）型水庫。副壩最大壩高15m，壩頂高程26.23m，正常蓄水位為23.5m，壩頂長(zhǎng)124m，壩頂寬6m。副壩迎水面為干砌塊石護(hù)坡，迎水面坡比1∶2.5，在18.0m高程處設(shè)置寬為2m的馬道；背水面為干砌塊石體，坡比為1∶2.0，在17.5m高程處設(shè)置寬為1m的馬道。溢洪道為敞開式，壩體右壩肩布置放水兼沖沙涵洞。由于玉環(huán)縣地處半島，飲用水嚴(yán)重短缺，該水庫現(xiàn)在的主要任務(wù)為城鄉(xiāng)供水。水庫河谷呈不對(duì)稱“V”型谷，河谷兩岸地形坡度較陡，其中左岸地形坡度抬升較緩。壩址出露地層為三疊系下統(tǒng)永寧鎮(zhèn)組第二段（T1yn2），巖性為紫色薄層含鈣質(zhì)砂巖夾砂質(zhì)泥頁巖及灰?guī)r。壩址兩岸山體由于修筑大壩時(shí)大量取土料及基巖強(qiáng)風(fēng)化層，兩岸坡上的第四紀(jì)覆蓋層較薄。壩址區(qū)地表巖層風(fēng)化嚴(yán)重，巖層產(chǎn)狀傾向大壩下游偏右岸，其傾向2870，傾角130。巖石中裂隙發(fā)育；右壩肩裂隙主要有兩個(gè)方向，一組裂隙產(chǎn)狀為傾向2230，傾角810，另一組裂隙產(chǎn)狀傾向1470，傾角790，這兩組裂隙在右壩肩巖層中相互切割面；左壩肩裂隙也主要有兩個(gè)方向發(fā)育，一組裂隙產(chǎn)狀為傾向200，傾角710，另一組裂隙產(chǎn)狀為傾向2780，傾角760，這兩裂隙也在左壩肩巖層中相互切割巖石。“可樂斷層”從大壩右壩肩基巖中通過，該斷層為一條壓縮性正斷層，斷層傾向SE，傾角600，斷層層面內(nèi)有泥質(zhì)膠結(jié)的角礫巖，膠結(jié)性較好，其對(duì)大壩壩基滲漏的影響較小。壩基巖石中的風(fēng)化裂隙以及碳酸鹽地層中的溶蝕裂隙是壩址區(qū)地下水運(yùn)移的滲漏通道。水庫蓄水后，由于筑壩土體的碾壓密實(shí)度不均勻，壩體填筑質(zhì)量總體較差，壩身內(nèi)的粘土防滲芯墻和壩基防滲帷幕并不能有效地阻水，造成壩體與壩基產(chǎn)生大量漏水。水庫存在的主要滲漏問題是副壩壩體和壩基滲漏嚴(yán)重，在副壩下游存在滲漏點(diǎn)多處，總滲漏量達(dá)137L/s，已經(jīng)影響到副壩安全正常使用。現(xiàn)在該水庫放水只能采用發(fā)電引水鋼管進(jìn)行放水，庫水位較高，水庫上游植被較差，洪水季節(jié)上游來水含沙量較大，水庫泥沙淤積較嚴(yán)重，現(xiàn)壩前淤積高程14.50m，淤積高度達(dá)3.2m。大壩壩型為粘土斜墻土石混合壩，水庫大壩土體一部分為非均質(zhì)土，由粘土含大量碎石組成，一部分為均質(zhì)粘土；壩體下部壩基基巖風(fēng)化嚴(yán)重，大部呈強(qiáng)風(fēng)化狀，局部呈全風(fēng)化狀。

2．工程中高壓旋噴灌漿設(shè)計(jì)情況

設(shè)計(jì)上對(duì)23.5m高程以上的壩體采取復(fù)合土工膜進(jìn)行防滲，同時(shí)在上游壩坡23.5m高程向下設(shè)高2m混凝土垂直防滲墻，然后沿防滲墻布置一排帷幕灌漿孔和高壓旋噴灌漿孔，23.5m高程以下的壩體土層采取高壓旋噴灌漿處理后結(jié)合庫內(nèi)淤泥進(jìn)行防滲，對(duì)壩基、兩壩肩及左岸坡采取帷幕灌漿進(jìn)行防滲，并向壩體兩壩肩及左岸坡延伸帷幕灌漿孔。其中帷幕灌漿底限高程應(yīng)以透水率小于5lu的巖層作為隔水巖層；右側(cè)壩體的灌漿孔以0m高程為灌漿的設(shè)計(jì)底限，左側(cè)壩體的灌漿孔同樣以0m為灌漿的設(shè)計(jì)底限。隨著灌漿軸線向兩壩肩及左岸坡延伸，由于壩址區(qū)巖層產(chǎn)狀傾向大壩下游偏右岸，傾角平緩，并且地下水位線從河谷向兩岸坡逐漸抬升，兩壩肩及左岸坡的灌漿孔設(shè)計(jì)底限高程也在設(shè)計(jì)底限高程0m基礎(chǔ)進(jìn)行抬升。帷幕灌漿邊界依延伸至水庫校核洪水位與地下水位線相交位置終止布置帷幕灌漿孔，截?cái)鄮焖鼗鶐r裂隙和斷層破碎影響滲漏帶產(chǎn)生滲漏。高壓旋噴灌漿設(shè)計(jì)情況是對(duì)大壩壩體土層采取高壓旋噴灌漿，高壓旋噴灌漿軸線總長(zhǎng)96m，共布置設(shè)計(jì)灌漿孔64個(gè)，孔間距為1.5m，單排。大壩壩體土層高壓旋噴灌漿總進(jìn)尺592m。

3．設(shè)計(jì)高壓旋噴灌漿施工工藝

3.1施工設(shè)備

高壓旋噴灌漿施工設(shè)備主要由造孔系統(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)等組成。

3.2施工布置

本次設(shè)計(jì)高壓旋噴灌漿防滲板墻的結(jié)構(gòu)形式采用旋噴折接，共布置64個(gè)灌漿孔，孔距1.5m，旋噴角度30°，采用水、氣、漿分別由3條并列的管道輸送的設(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0.5m，上與混凝土截流墻底板相平，為減少串孔、塌孔及保護(hù)板墻有效連接，設(shè)計(jì)分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ序孔進(jìn)行施工,其中Ⅰ、Ⅱ序孔從軸線向內(nèi)側(cè)旋噴，Ⅲ序孔從軸線向外側(cè)旋噴。

3.3施工工藝

造孔采用zy100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)備進(jìn)行旋噴，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35～40MPa的高壓水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，主要施工流程如下圖：

3.4施工材料

采用純水泥漿，水泥為425#以上標(biāo)號(hào)普通硅酸鹽水泥。先是高壓氣、水噴射，后是壓力灌漿，灌漿易被先噴入的水稀釋，所以使用的水灰比為大于1：1的濃漿。

3.5施工參數(shù)

本次設(shè)計(jì)高壓旋噴灌漿的施工參數(shù)見表1。要求施工中應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行試驗(yàn)中對(duì)不同地層的提升速度、旋動(dòng)角度及水、氣、漿等各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)進(jìn)行測(cè)試，通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)為高壓旋噴灌漿設(shè)計(jì)合理性和高壓旋噴灌漿施工提供必要數(shù)據(jù)，適當(dāng)優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)。

3.6施工方法

3.6.1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，預(yù)防塌孔現(xiàn)象發(fā)生。地質(zhì)人員應(yīng)跟班對(duì)巖芯進(jìn)行分層描述，確保在不同土層中采用不同高壓旋噴灌漿施工技術(shù)參數(shù)。

3.6.2高壓旋噴施工

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、Ⅲ序孔施工方法，即先施工完Ⅰ序孔、Ⅱ序孔，然后再施工Ⅲ序孔；高噴機(jī)就位后，先在地面進(jìn)行試旋和試噴，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、情況正常后方可開始提升噴射；噴射界線為下至基巖0.5m以下；在碎石土層中容易出現(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0.2m以下重新噴射，確保板墻連接良好；部分碎石土層孔段出現(xiàn)漏漿而無冒漿時(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始重新提升。當(dāng)發(fā)生鄰孔串漿時(shí)，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，旋噴角度，提升速度等施工參數(shù)，并詳細(xì)記錄。

3.7高壓旋噴灌漿效果檢查

高壓旋噴灌漿凝固14d后，可在鉆孔位置進(jìn)行注水試驗(yàn)，也可在局部可挖開檢查；要求板墻噴射均勻，連接牢固，碎石土層旋角形成墻體厚度30cm以上，雙面有效噴嘴噴射長(zhǎng)度為灌漿孔距75%以上，墻體強(qiáng)度大于5.0MPa，墻體滲透系數(shù)小于1×10-6cm/s。

4．高壓旋噴灌漿在該水庫除險(xiǎn)加固工程建設(shè)中的主要優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)

玉環(huán)縣雙廟水庫副壩高壓旋噴灌漿總投資為45萬元，其主要優(yōu)點(diǎn)是具有造價(jià)低，工期短，防滲施工質(zhì)量有保證，完全能夠解決水庫中存在問題。其主要缺點(diǎn)是由于在該水庫除險(xiǎn)加固工程高壓旋噴灌漿工程量相對(duì)較少，能進(jìn)行高壓旋噴灌漿施工單位較少，施工單位選擇面較窄，當(dāng)?shù)厥┕挝灰话愣疾荒苓M(jìn)行施工，工程場(chǎng)地距離施工單位較遠(yuǎn)，施工單位高壓旋噴灌漿設(shè)備進(jìn)出場(chǎng)費(fèi)用較高。

5．結(jié)束語

在水庫除險(xiǎn)加固工程高壓旋噴灌漿施工中，由于此類工程屬于地下隱蔽工程，對(duì)施工過程要求設(shè)計(jì)和監(jiān)理全程參與，施工參數(shù)必須嚴(yán)格控制才能保證施工質(zhì)量，鉆孔垂直度和孔位誤差已應(yīng)該要小。只有解決該水庫存現(xiàn)在的滲漏問題，才能夠保證水庫能夠正常蓄水運(yùn)行，以便取得良好的社會(huì)與經(jīng)濟(jì)效益。