三管高喷法在镇子梁水库防渗墙施工中的应用
2010-09-17常晶明
常晶明
（山西省水利建筑工程局，山西 太原 030006）
1 工程概况
镇子梁水库始建于1958年，位于桑干河一级支流浑河之上应县镇子梁村，流域面积1 840 km2，总库容4 940 m3，主坝高 15 m，长 270 m，坝顶宽 6.0 m，坝顶高程1 022.0 m，设计正常蓄水位1 019.25 m。副坝高3～6 m，长 2 300 m，坝顶宽 4.0 m，坝顶高程 1 022.8 m。副坝坝基置于级配不良砂层上，存在渗漏问题，严重制约下游灌区农业发展。2008年开始对水库副坝进行除险加固。
2 技术选择
水库垂直防渗工程有4种形式：多头等厚掘搅水泥土防渗墙、冲击钻孔筑地下连续混凝土防渗墙、水冲板桩混凝土防渗墙、高压喷射水泥浆防渗墙。经专家论证，综合考虑费用、工期等各方面因素，镇子梁水库除险加固工程副坝防渗采用高压喷射水泥浆防渗墙的方法。
高压喷射注浆是利用钻机成孔后，把带有喷嘴的喷射注浆管插入土层预定深度后，以高压设备使水成为30～40 MPa的高压射流从喷嘴中喷射出来，冲击破坏土体，同时喷管以一定速度逐渐向上提升，将水泥浆液与土粒强制搅拌混合，浆液凝固后，在土中形成一个固结体。高喷形式有旋喷、直喷、摆喷三种。摆喷法是在喷管提升过程中，喷嘴以一定的角度转动，从而形成截面似哑铃状的连续墙体，达到防渗目的。
三管高压摆喷法是将高压水管、高压气管、高压水泥浆管三管组合成一体，以15°～18°的角度转动，混合喷入地下，凝固后形成地下连续防渗墙体。
副坝除险加固采用坝基垂直防渗墙和坝坡铺设土工膜结合的方法。副坝垂直防渗墙采用较先进的三管高压摆喷水泥防渗墙技术，该技术具有机械化程度高，节省劳动力，施工简单、易操作，工程量小，进度快，造价低等优点。53 d完成高喷水泥防渗墙12 792 m2，封堵了副坝坝基渗漏水，使水库能够正常蓄水。
3 副坝坝基三管高压摆喷防渗墙施工
3.1 高喷试验
由于每项工程的地质条件不同，要求的施工参数也不同，因此高压摆喷防渗墙施工前必须按照设计图纸和有关要求，结合本工程地质情况进行试验。
3.1.1 试验方案
根据设计图纸要求，为使防渗板墙的施工技术符合本工程的实际情况，初步拟定两组主要施工参数（见表1）。在试验过程中，如不能满足需要，可在现场进行适当调整。
结合防渗墙施工，进行生产性试验，布置6个试验孔，采用分序施工，即先施工Ⅰ序孔，后施工Ⅱ序孔，布孔如图1所示。
表1 拟定的两组试验参数
图1 试验孔布置
3.1.2 试验结果
本次试验于2009年9月30日进行上下游土体开挖检查，开挖深度1.5 m。从开挖揭露的墙体来看，成墙效果良好，墙体纹络明显，墙体最小厚度0.2 m，最大厚度0.45 m。根据开挖检查及试验时拟定的参数分析得出适合本工程的施工参数，见表2。
表2 高喷施工参数
3.2 三管高压摆喷防渗墙施工
首先进行测量放线定位。用50 m钢尺在施工中线拉直，按标定的孔距每隔1.2 m钉一根长20 cm、直径1～2 cm的竹杆作为标记，以便钻机钻孔、定位。钻机就位找到钻孔中心点后，调平钻机开始钻孔。钻孔经验收合格后移到下一孔位。高喷台车就位后对准钻孔、调平，调直后开始按由试验确定的施工参数喷浆，喷浆结束经验收合格后，冲洗管路，静压回灌，台车移到下一孔位。
3.3 围井注水试验
3.3.1 围井布置
防渗墙形成后，根据监理和业主抽查指定的位置布设围井，进行防渗墙透水率检查。在高喷轴线上的相邻两个高喷孔上游0.6 m处布置两个高喷浆孔，构成一个1.2 m×0.6 m四周封闭的围井，在围井中设一个直径128 mm的注水检查孔，并放入有孔塑料花管。围井深度和防渗板墙相同。
3.3.2 围井注水试验
围井注水试验在围井高喷结束3 d后进行，试验前连续向井内注水4～8 h，使井内天然地层呈饱和状态。注水过程中使水位保持在孔口以上，用量筒向孔口管内注水，每隔5～10 min测读一次流量值，以计算渗透系数。
通过对23个围井注水试验的检查结果表明：透水率最大值 9.44×10-7cm/s，最小值 3.27×10-7cm/s，平均值 5.77×10-7cm/s，小于设计值 1×10-6cm/s，全部达到设计要求。
4 结语
三管高压摆喷防渗墙施工法在镇子梁水库实施后，很好地解决了水库副坝坝基渗漏问题，消除了水库安全隐患，保证了库区的蓄水量。除险加固后，镇子梁水库的标准正常蓄水灌溉得以保证，相当于新增保浇地面积0.8万hm2，按每公顷耕地增产2 250 kg粮食，每公斤粮食1.6元计算，每年直接新增经济效益2 880万元，为水库管理单位增加水资源费80万元。水库正常蓄水后，随着上游水面的扩大，湿地面积的增加，库区气候环境将大大改善。除险加固完成后，镇子梁水库将成为朔州市应县、怀仁两县5个乡镇农、牧、渔和旅游业发展的坚实基础。
