高喷灌浆在东湖水库坝基防渗处理中的应用

邢 路

（惠州市水电建筑工程有限公司，广东 惠州 516001）

1 工程概况

东湖水库位于广东省阳东县那龙镇东南部那龙河上游，是一座以灌溉、防洪为主，兼发电、供水、养殖及旅游业等综合利用的大型水库。水库集雨面积51.148km2，总库容1.27亿m3。主坝原坝顶高程为36.30m，坝体为人工填土，填土最大厚度28.30m。室内垂直渗透系数平均值为8.79×10-4cm/s，现场注水试验推得渗透系数K=3.65×10-4~9.39×10-3cm/s。坝基分别为冲积层，残积土层，粉砂岩。

冲积层位于主河床，主要为细砂，砾质粗砂，卵砾石。细砂层底高程7.20m，层厚4.00m，室内垂直渗透系数为9.80×10-2cm/s；砾质粗砂底高程1.18~6.19m，层厚1.77~6.00m，室内垂直渗透系为3.88×10-1cm/s；卵砾石底高程0.66~2.34m，层厚8.53~9.00m。残积土层位于坝头，层底高程12.18~23.05m，层厚2.90~7.00m。粉砂岩为泥质长石石英粉砂岩，全风化层厚1.50~8.60m，层顶高程为 0.66~31.00m，层底高程为-1.84~29.00m，现场注水试验推得渗透系数K=1.12×10-4~8.38×10-3cm/s，强风化层节理发育，岩心块状，该层连续分布。

本次主坝坝基防渗处理，主要采用高压喷射灌浆。

2 主坝坝基防渗设计要求

在主坝桩号0＋016.44~0+160.44坝段砂土基础进行高压喷射灌浆。按设计图，主坝高压喷浆为双排，钻孔沿原坝轴线布置，孔中心线距设计坝轴线12.04m，孔排距1.0m。主坝中部采用旋喷套接，孔距定为1.0m；两端采用摆喷折接，孔距定为1.5m，折接摆角不小于30。主坝高压喷浆轴线总144m，共计布置119个孔位，沿原坝轴线双排布置。Ⅰ区（坝左段，长40延米，孔编号为1#~27#）为摆喷折接，Ⅱ区（坝中部，长64延米，孔编号为28#~92#）为旋喷套接，Ⅲ区（坝右段，长40延米，孔编号为93#~118#）为摆喷折接。

高压喷射灌浆作业前进行地质复勘（或利用先导孔），采取芯样，核对地层，灌浆孔底入全风化底层，顶层与劈裂灌浆搭接1m，以避免搭接处出现断层。

3 高喷灌浆施工工艺

（1）参数确定。该工程采用旋喷套接搭接、摆喷折接搭接方式，旋喷桩桩距1.0m。摆喷桩桩距1.5m，摆角45度折接。针对本工程的特点，经试验确定采用二管法或三管法高压喷射工艺，其高喷主要工艺参数如下：①孔间距：旋喷1.0m，摆喷1.5m；②高压水：工作压力35~38MPa（旋喷取33~35MPa，摆喷取 34~38MPa），流量 Q=80L/min；③水泥浆：采用普硅 32.5（R）水泥，浆液压力：0.5~1.0MPa；比重大于1.5~1.65，水灰比不大于 1:1，流量 Q=60~80L/min；④气：气压 0.5~0.7MPa，排风量0.8~1.0m3/min；⑤提升速度：旋喷取8cm/min，摆喷取8cm/min；⑥转动速度：取10r/min；⑦钻孔：孔斜率≤1%，孔位偏差≤2cm。

（2）施工工序。高压喷射灌浆施工顺序：先施工下游排，后施工上游排；每排的I、II序孔分序喷灌，主要施工工序：定孔位→造孔→终孔工序取芯→测斜→下喷射管→制浆（高压水、压缩气）→旋转或摆动喷射→提升→成墙（冒浆）→回灌→检查验收。

4 高喷灌浆施工方法

（1）施工前试验。在施工前要选定有代表性的坝段进行试验，根据勘探资料和试验数据合理调整施工参数，确保高喷灌浆质量。水压、气压、提升速度、浆液比重等施工参数作为施工过程中质量检查的主要指标，发现问题及时纠正和整改。

（2）施工方法。①钻机就位：钻机就位的要求是使钻机带钻头、钻具或注浆管对准孔位并且其方向符合设计要求。②钻孔：在施工轴线上每隔（旋喷1.0m，摆喷1.5m）用木桩定一孔位，每隔50m设一控制桩以定孔位，移钻机至孔位，孔位偏差不大于2cm，孔斜率不大于1%。钻机底盘整平、立轴垂直后开始钻孔，泥浆或套管护壁，钻至设计深度后移至下一孔位，并做好钻进过程记录。选取部分高喷孔作为先导孔，采取芯样，核对地层，以确定桩的桩顶和桩底高程，灌浆孔底入全风化底层，顶层与劈裂灌浆搭接1m。③喷机就位：钻孔完毕后移开钻机，使喷机对准孔位并且其方向符合设计要求。④下喷射装置：移高喷台车至钻孔孔位，开启供水、气、浆系统，检查各项施工参数是否达到设计要求，管路是否畅通，然后下喷射管至设计深度。⑤供水、气、浆：再次开启供水、气、浆系统。⑥喷射作业：当下喷射管至设计深度，供水、气、浆系统准备好后可以按设计要求开始喷射浆液，并随时做好喷射工艺记录，在喷射作业同时要排走冒浆，并清除排浆系统的沉淀物。⑦喷管摆动提升：待孔口冒浆正常及各项参数达到要求后旋转（或按一定摆动角度）和提升速度，摆动和提升喷管。⑧静压浆液（回浆）：该孔喷完后移机，然后向该孔回灌纯水泥浆或下一喷孔的冒浆，直至孔口浆面不再下沉为止。如此反复，即形成一道连续的防渗板墙。

5 高喷灌浆施工质量控制

（1）地质钻机造孔时，钻头直径应不小于φ130，钻进过程中，及时调整桩机立轴垂直，确保引孔垂直度偏差小于1%；通过地质复勘或利用先导孔每隔10m左右抽取孔底下部岩土样进行鉴定，确保孔深满足设计要求。

（2）高喷施工分单双序进行，隔孔施工，相邻高喷孔施工的时间间隔不少于24小时；插入喷射管时可使用低压水和少量压缩空气，边射水气，边插管，或者用胶带封闭高压水嘴和气嘴，可以不送高压水和空气下管，以确保喷射管下达设计深度。但不能强行下管，如扭转喷射管等。

（3）正式提升喷浆前，一定要待泵压风压上升至额定值方可提升，提升速度按设计要求执行，不得加快。严格控制浆液比重，每班测4～5次，当比重误差超过1%，应停喷，调整水灰比；拆卸注浆管节造成停喷，续喷时应在停喷点加深0.3m，再进行喷射提升。

（4）经常检查和调整泵压、泵量、浆压、输浆量、空压机风量和提升速度，核定实际用浆量；喷射过程如出现不冒浆时，一定要增大注浆量，待返浆后再进行提升，或停止喷射,检查地下是否存在涵洞或者地下河流，如果有,采取封堵措施或者添加化学早凝剂。如出现反浆量过大，采用缩小喷嘴或加快提升速度等措施。一旦出现中断供浆、供气、供水，立即将喷管下沉至停供点以下0.5m，待复供后再进行提升。因故停工3h时，妥善清洗泵体和喷浆管道。如停供点发生中粗砂层中，提管至该层顶部，防止埋管。

（5）当提升至设计桩顶下1.0m深度时，放慢提升速度至设计高程，然后继续提升一段距离(0.5m以上)才停喷。喷射作业结束后，用冒出浆液回灌到孔内，直至不下陷为止。

6 结语

高喷灌浆是解决水库坝基防渗问题的一种有效措施，得到了广泛应用。但高喷防渗墙对施工工艺要求较高，合理选择适合工程具体情况的孔距、施工参数等是高喷灌浆设计的关键要素。同时还必须对高喷灌浆施工质量严格把关，使旋喷桩和摆喷墙具有坚固、连接紧密，能抗压、防渗，才能确保符合技术规范和设计要求，起到良好的防渗作用。