高喷帷幕灌浆在砾卵石地基防渗中的应用

张建喜

（海阳市二十里店水库管理所，山东 海阳 265100）

高喷帷幕灌浆在砾卵石地基防渗中的应用

张建喜

（海阳市二十里店水库管理所，山东 海阳 265100）

海阳市东村河综合治理黄家橡胶坝工程，防渗幕墙采用高喷帷幕灌浆施工技术，克服了高压喷射注浆在砾卵石层帷幕成墙难点，加快了工程进度，保证了施工质量，为东村河黄家橡胶坝工程的按期完成创造了条件。

高喷帷幕灌浆；防渗幕墙；砾卵石层施工

黄家橡胶坝工程主要内容为2孔橡胶坝，1座管理房。橡胶坝基础四周设置闭合防渗幕墙，幕墙内井点降水，以保证基坑开挖和黄家橡胶坝混凝土基础干地施工，达到有效控制黄家橡胶坝基础沉降的目的。防渗幕墙平均成墙深度8 m，要求防渗幕墙底部嵌入粉质黏土层3 m。考虑到东村河主河槽含有较多漂石以及粒径过大的砾卵石含量过多导致防渗幕墙成墙困难、防渗止水要求标准高、防渗幕墙深度大、黄家橡胶坝施工工期紧迫等工程特点，采用高喷帷幕灌浆施工新技术。

1 防渗幕墙施工方案比选

海阳市东村河谷地形平坦开阔，河谷宽度144 m。河道冲积土层为黄色亚黏土，层厚0.5～1 m；主河槽砂砾石层为砂卵石混合土、混合土卵石、较多漂石、级配不良砾石及砂混合层，砾石粒径较大而且含量过多，层厚5～7 m；黄褐色粉质黏土层覆盖在强风化砂岩之上，层厚4～6 m。河水对混凝土不具腐蚀性，可满足施工用水要求。

防渗幕墙施工需穿过含有较多漂石以及砾卵石粒径过大且含量过多、厚度达5～7 m的主河槽砾卵石覆盖层，止水帷幕成墙困难，并且要求防渗幕墙底部嵌入粉质黏土层厚度达3 m，这给施工增加了技术难度，而且幕墙防渗止水要求标准高、黄家橡胶坝整体施工工期紧迫。

根据本工程施工特点，对防渗幕墙施工工艺比选了以下三种方案：一是采用高压喷射注浆法。高压喷射注浆防渗加固技术主要适用于软弱土层，砂类土、黏性土、黄土和淤泥等地层均能进行喷射加固，止水效果较好，但对含有较多漂石以及砾卵石粒径过大且含量过多的东村河主河道砾卵石层地质情况，通过现场试验，即使采用三管法旋喷形式，也不能有效解决穿透大粒径砾卵石层的帷幕成墙难题，而且防渗止水效果差，难以形成闭合连续的止水帷幕，防渗质量和工程工期不可能保证；二是采用帷幕灌浆法。该法将浆液灌入主河槽砾卵石覆盖层的裂隙、孔隙，以减小渗流量和降低渗透压力，能够解决在砾卵石层止水防渗问题，但因施工工艺限制，防渗幕墙底部嵌入粉质黏土层的3 m段防渗止水效果差，难以形成连续闭合的防渗止水帷幕，而且间断帷幕补强处理额外增加工程成本，致使帷幕整体防渗止水效果一般；三是采用高喷帷幕灌浆施工新技术，将高压喷射注浆法和帷幕灌浆法予以结合，在高压喷射注浆后利用高喷设备就地进行帷幕灌浆补强施工，能够有效地解决穿透大粒径砾卵石层的帷幕成墙难题，能够在不同地质层中形成连续闭合的整体防渗帷幕，在没有增加帷幕灌浆设备和节省了重新钻孔工程成本的情况下改进了施工工艺，能够保证工程质量，经济快捷，节约了工程成本和工期。

高喷帷幕灌浆施工新技术是在高压喷射注浆完成后，就地利用高喷设备进行帷幕灌浆施工，采用一次升压法就地使用高喷喷具静压注浆，使砾卵石层充填密实，灌浆压力5 MPa，同时降低水压和风压，水压和风压分别降至5 MPa和0.3 MPa，并加浓浆液，增大供浆量，待孔口返浆符合要求后间隔提升喷具，分序完成灌浆施工。高喷帷幕灌浆技术基于高压喷射注浆法和帷幕灌浆法的工艺基础上，针对东村河主河道砾卵石层含有较多漂石以及砾卵石粒径过大且含量过多的地质情况，将两种工艺特点予以结合，通过现场试验确定各项技术参数，并对施工工艺加以改进而形成的一种新的防渗幕墙施工法。经比选，本工程采用高喷帷幕灌浆施工新技术。

2 高喷帷幕灌浆施工技术措施

根据现场试验和东村河主河道砾卵石层地质情况，高喷防渗幕墙采用凝结体的结构布置形式为旋喷式，平均墙厚15 cm，孔距2 m，喷射中心形成直径20～30 cm的圆柱体。工艺参数为：喷嘴直径 2～2.3 mm；高压水 10 MPa，流量 40 L/min；气压 0.7 MPa，气量 6 m3/min；浆压 0.3 MPa，流量80 m3/min；提升速度15 cm/min；三重管回转速度取 7 γ/min。

高压喷射注浆采用三管法旋喷施工，高喷材料采用水灰比≤1∶1的纯水泥浆。钻孔采用MGJ-100型钻机配合气动冲击器偏心跟管钻进成孔工艺；高喷灌浆采用GS500-4型高喷台车，并列三管法自下而上旋喷成桩；水压设备采用高压柱塞泵；灌浆采用BW-150型泥浆泵。

高喷帷幕灌浆施工工艺流程为：场地平整压实→台车行走→轨道铺设→布孔、钻机就位→校准角度、造孔→测斜→台车就位→试喷、下喷具→旋喷、喷灌→孔口注浆→二次下喷具→降低水压和风压、加浓浆液→一次升浆压→静压灌浆→孔口返浆→间隔提升喷具→回灌、封孔→台车移位。

高喷帷幕灌浆分二序施工，相邻次序孔施工时间间隔不少于24 h，钻孔孔位偏差≤5 cm，孔斜率≤1.5%。钻孔过程中，根据返渣情况、钻进速度、钻机及冲击器运转情况判断地层情况，记录好孔深与地层厚度，以保证幕墙嵌入粉质黏土层3 m的技术要求。

高压帷幕灌浆喷具下到设计深度后，启动喷机，调节风、水、浆的流量、压力和喷机旋喷角度，使之达到设计值，待孔口返浆密度符合要求后，开始提升。喷具边转动边提升，自下而上喷射注浆，直至桩顶高程停喷，30 min之内第二次下喷具进行帷幕灌浆施工。在高喷帷幕灌浆过程中，随时检查施工机具是否运转正常，风、水、浆的流量，压力值、进浆密度、回浆密度及旋喷角度、提升速度等参数，做好施工记录，保证资料真实、准确、完整。高压帷幕灌浆结束后，使用返浆进行孔口注浆，直至回填密实，浆面不再下降，以有效地保证高压帷幕灌浆的施工质量。

3 施工中特殊情况处理措施

1）漏浆：砾卵石层部分地层空隙率大，渗漏严重，采取黏土浆与水泥细砂浆混合造浆，静压注浆，喷具同时停止喷气喷水，使砾卵石层空隙充填密实，有效地防止了塌孔和漏浆，经济实用。

2）砾卵石与黏土地层分界：高压帷幕灌浆的提升速度根据地层构成和返浆情况进行调整，在砾卵石与黏土地层交界处停止提升，静喷3～5 min，加大供浆量和浆液浓度，经济有效。

4 防渗幕墙施工质量与防渗效果

海阳市东村河综合治理工程共1座闭合防渗幕墙，由于防渗幕墙系黄家橡胶坝附属工程性质，采取施工现场随机开挖检查、随机取芯送样的检测方法，对高喷帷幕灌浆防渗幕墙进行开挖检查，幕墙外观质量、连续性等各项直观指标符合要求；经现场钻孔取芯，芯样28 d抗压强度达到质量标准。

高喷帷幕灌浆防渗幕墙自投入运行以后，黄家橡胶坝基坑开挖和基础施工时未生成地下渗水明流，防渗性能满足了基坑开挖施工安全的要求；高喷帷幕灌浆防渗幕墙所具有的一定抗压强度，有效地消除了基坑边坡塌方的安全隐患，贯穿整个施工期间，未发生一起基坑塌坡事故；高喷帷幕灌浆防渗幕墙所形成的干地施工条件，有效保障了黄家橡胶坝基础施工，达到控制黄家橡胶坝基础沉降的效果。

（责任编辑 迟明春）

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1009-6159（2017）-06-0027-02

2017-03-29

张建喜（1966—），男，工程师