高喷防渗墙技术在辛安泉供水工程中的应用

2014-12-16张锐杰

山西水利 2014年8期

张锐杰

（山西省水利建筑工程局，山西太原 030006）

1 工程概况

辛安泉供水改扩建工程是山西省“十二五”规划大水网建设中的一项重要工程，地处山西省长治市，工程主要供水对象为黎城县、平顺县、潞城县、屯留县、长治市区、长治县和壶关县8个县（市、区），供水任务为长治市8个县（市、区）的城乡生活、工业用水和农业灌溉。工程年供水量1.58亿m3，设计流量5 m3/s，工程等别为Ⅲ等。北耽车泵站是整个供水工程的渠首泵站，位于平顺县北耽车村上游浊漳河右岸。

2 工程地质情况

2.1 地址条件

泵站位于北耽车村上游浊漳河右岸，地形平坦，地面高程596.3~599.7 m。出露地层岩性为全新统早期洪冲积低液限黏土、低液限粉土、含细粒土砂及卵石混合土，厚度10~18 m；上更新统洪冲积低液限粉土、低液限黏土，卵石混合土，厚5~10 m；其下伏基岩为寒武系中统张夏组厚—巨厚层鲕状灰岩夹薄层灰岩，泥质条带灰岩。从河水位等因素推测地下水位埋深约6~10 m。

地基持力层部分为基岩，岩性坚硬；部分为卵石混合土夹低液限黏土，结构松散，存在地基不均匀稳定问题，需进行处理。地基承载力弱风化灰岩为1000~1500kPa，卵石混合土为200~220kPa，低液限黏土为70~80kPa。

泵站基础底高程582.3 5m，基坑开挖深度开深.95~17.35 m。开挖边坡设计坡度为：覆盖层水上1:1~1:1.25，水下 1:1.25~1:1.5，基岩 1:0.3~1:0.5。覆盖层开挖时宜分级开挖并及时采取有效防护及加固处理措施。

基坑开挖后，受上下游、两侧和坑底第四系松散层孔隙水的补给，涌水量为2778 m3/d，根据实际排水记录计算，基坑涌水量为5500~6100 m3/d，基坑涌水量较大。

2.2 围堰挡水分析

泵站施工期较长，导流时段为全年。根据设计及招标文件，洪水按P=20%标准设计，导流时段为全年时，相应流量为840 m3/s。由于受浊漳河河道宽度的限制，为保证围堰填筑完成后河道有足够的过流断面，泵站开挖边坡调整为1:1，泵站围堰背水侧坡脚线距泵站基坑开挖边线2.0m。围堰顶宽5m，顶高程594.5m，迎水面坡度1:1.25，背水面坡度1:1.0，长154.9 m。为减少河水对围堰堰体的冲刷，迎水面采用袋装黏土及土工布防护，坡脚采用格栅石笼防护。

河道水位高程为592.5m，基坑开挖底高程582.35 m，水位差9.65 m。泵站基坑临河侧边坡土体为卵石混合土夹低液限黏土，结构松散，在高水头的作用下存在渗漏及渗透破坏问题，极易发生大面积塌方和管涌等险情，危及基坑内施工人员、机械、设备的安全。为保证施工过程人员、机械、设备的安全，决定在泵站围堰填筑完成后，对堰体及围堰底部泵站基坑临河侧边坡土体进行高喷防渗墙施工。

3 高喷防渗墙施工过程

3.1 防渗墙布置

施工范围内的土体为卵石混合土，结构松散，承载力较差，抗变形能力弱，存在较严重的渗漏及渗透变形问题，决定采用高压摆喷方式。防渗体沿泵站围堰轴线单排布置，按照分序加密原则分2序孔进行，孔距0.8 m。

3.2 准备工作

施工前，将围堰顶部进行平整，清除施工场地内地上垃圾及地下障碍物。沿围堰内侧挖排泥沟和排泥池，在围堰中部建立制浆站，占地面积100 m2。制浆站内布置立式搅拌机、500 L储浆桶、150型灌浆泵等设备。供浆管路沿防渗墙轴线外侧布置，用高压胶管引至各个灌浆作业点。浆液为纯水泥浆，采用42.5普通硅酸盐水泥和水拌制。施工用风由1台移动式电动空压机供给，供风管路采用中压胶管铺设，根据作业面随机铺设。施工用水由河道内通过潜水泵直接抽取。施工用电由1台250 kW柴油发电机供给。风水管路与输浆管路并行布置。

3.3 施工方法

场地平整完成后用全站仪每隔50 m设一个灌浆轴线控制点，控制点之间用钢尺丈量出灌浆孔位。孔位偏差不大于5 cm，孔序为2序孔。经监理验收合格后进行下一步工序的施工。

钻孔采用300型地质钻机进行。钻机就位后采用水准尺定位，钻进过程中要轻压慢钻，使钻杆与钻机底盘保持垂直。为保证钻孔不塌孔，在钻杆外设套管（随钻杆长度增加），钻孔成型后将钻杆提出，从套管内插入直径110 mm的PVC管后将套管拔出。钻进时，必须详细记录孔位、孔深、地层变化等情况，钻进暂停或终孔待喷时，孔口应加盖保护。

钻孔验收合格后，高喷台车就位，就位时保证喷射管和钻孔同心。对地面试喷、检查设备运转正常、管路喷嘴畅通后下喷射管。下管过程中，浆、气嘴缠绕胶布进行保护，防止堵塞。当喷射管下至孔底后，先进行原地静喷，待孔口冒浆比重大于1.2g/cm3时，且风压力等施工技术指标均达到规范要求时，正常提升喷管和摆喷。提升速度为5~15cm/min，摆动角度35°，摆动速度为812次/min。灌浆应全孔连续作业，每次拆卸喷射管后进行复喷。操作人员及值班人员必须随时注意浆液的初凝时间、注浆量、提升速度及冒浆量等参数，并做好施工记录，同时保证孔内浆液上下畅通，注意观察冒浆情况，离孔口0.5 m时停喷提出喷射管，以保护围堰顶面土体不被击穿。

灌浆结束后，停滞一定时间，根据浆液回落情况，利用孔口回浆或混合浆液及时进行静压回灌。实际施工中利用上一个孔的优质回浆进行回灌，回灌标准为孔口液面不再下降为止。

3.4 质量控制措施

水泥浆液严格按照配合比随用随配。环境气温低于10℃时，不超过5 h；环境气温超过10℃时，不超过3 h。如超过有效时间按废浆处理。喷灌过程中由专人观察记录气压、水压、水泥浆比重及浆压、提升速度、旋转速度等各技术参数，每30 min记录一次，发现问题及时更正。因故停喷后恢复施工时将喷头下放至已喷墙体下0.3~0.5 m处，采取重叠搭接喷射处理后再继续向上提升。停机超过3 h时应对各管路进行清洗后继续施工。冒浆量过大（冒浆量大于注浆量20%）时应采取提高喷射压力，适当减小喷嘴孔径，加快提升和旋转速度等措施来减少冒浆量。

漏浆（孔口不回浆）时应在浆液中掺入速凝剂，缩短固结时间，使浆液在一定土层范围内凝固，同时在空隙地段增大注浆量，填满空隙后正常喷浆。

堵塞时必须起管检查，同时用黏土浆或膨润土浆液把水泥浆置换出来，避免孔壁内形成水泥凝固层影响喷管效果。