高压旋喷灌浆技术在大坝防渗处理中的应用

王飞雁

(福建省龙潭水电股份有限公司，福建 诏安 363500)



高压旋喷灌浆技术在大坝防渗处理中的应用

王飞雁

(福建省龙潭水电股份有限公司，福建 诏安 363500)

文章以岭下溪水库大坝施工工程为例，介绍了高压旋喷灌浆技术在大坝防渗处理中的应用，重点探讨了高压旋喷灌浆技术的防渗处理、高压旋喷灌浆的施工方法以及施工质量控制技术措施，总结了高喷灌浆加固大坝工程中出现特殊情况的处理方法，希望为同类工程作为参考。

高压旋喷灌浆；大坝工程；渗漏；防渗处理

0 引 言

大中型水库大坝大多运用高压旋喷灌浆技术进行除险加固，这项技术不仅能够有效的对水库进行防渗处理而且施工占地面积较小，不会产生大的波动以及噪音。在一些软地基或者淤泥质土的地基上利用高压旋喷灌浆技术进行施工也能够保障高效的施工质量，所以高压旋喷灌浆技术能够较多的在水库大坝的除险加固中应用。但是采用高压旋喷灌浆技术对水库进行防渗施工时，也需要注意很多因素，工程设计人员需要结合大坝的实际工程概况，参照水库地质情况选择科学合理的施工技术，这样才能够充分的发挥出高压旋喷灌浆技术的效果。

1 工程概况

岭下溪水库工程位于诏安、广东交界处诏安县秀篆镇岭下溪村附近，距城关约50km。岭下溪水库涉及下游霞葛镇、太平镇人口共13万人及众多的乡村企业、耕地6700多hm2、508省道、509省道。水库建成后，解决了霞葛镇及三姑娘大型灌区的农田灌溉，新增农田保灌面积1.4万hm2，扩大农业生产效益。工程于1976年7月动工兴建，1981年因国民经济调整停建；1985年3月经福建省水电厅批准复建，1992年3月竣工，是以灌溉为主结合发电的中型水库工程，坝址以上控制流域面积140km2。

水库枢纽工程由拦河主、副坝、开敞式溢洪道、输水隧洞、坝后电站等建筑物组成。主坝为浆砌石重力坝，大坝基础为花岗岩，坝顶轴线总长175.60m，最大坝高54.5m，坝顶宽5.0m，坝顶高程185.0m，防浪墙顶高程186.2m。溢流段设5孔溢流孔，每孔净宽10m，堰顶(高程177.50m)各设10m×6.4m弧形闸门一扇。副坝为均质土坝，在原山体上填筑或贴坡而成，总长约450m，其中填方段长约100m，原山体以上填筑段最大坝高约10m，坝顶宽6.0m，坝顶高程186.0m，防浪墙顶高程187.2m。

经过二十多年的运行，重力坝坝基稳定，但坝体施工质量一般，左岸坝基及右岸处坝基存在渗漏，左坝肩存在绕坝渗漏，非溢流坝段坝体局部渗漏。副坝坝基为中等-弱透水渗透性，左坝端坝基渗透性较强。断层破碎带 F1 及 F4 贯穿库区山体通往库外，建坝时防渗处理不彻底，仍存在库区集中渗漏通道。坝体压实度、填筑土料及渗透系数部分不满足《碾压式土石坝设计规(SL274-2001)》规定，施工质量较差，工程质量评价为不合格。高压旋喷灌浆技术将能够很好地解决这一问题，使水库大坝变得更加牢固并且无渗漏。

2 水库大坝高压旋喷灌浆技术的防渗处理

根据水库主坝的渗漏、地层地质和场地情况，拟选4种防渗方案，各方案进行分析比较见表1。

方案一：主坝迎水坡全部采用两布一膜的聚乙烯复合土工膜，其型号为700g/m2。

方案二：根据水库主坝的地质情况，结合规范和类似工程的经验，采用桩径为0.6m的高压旋喷灌浆防渗墙，其孔距为0.5m；钻孔深度从坝顶至凝灰熔岩残积黏性土层以下0.5m。

方案三：对坝体做厚度为0.5m混凝土防渗墙，防渗墙底部伸入凝灰熔岩残积黏性土层以下0.5-1.0m。

方案四：采用高压旋喷灌浆防渗技术结合复合土工膜防渗技术，根据水库的正常蓄水位和最低水位，主坝迎水坡56.00m高程以上坝坡采用两布一膜的聚乙烯复合土工膜，其型号为700g/m2；56.00m高程以下坝体采用桩径为0.6m的高压旋喷灌浆防渗墙，其孔距为0.5m；钻孔深度从坝顶至凝灰熔岩残积黏性土层以下0.5m。

表1 各方案分析比较情况

综合考虑以上各方案的优缺点，方案四的投资较低、防渗效果较好，解决了方案一对主坝底部防渗效果难以保证的问题．同时考虑到经济性和水库枢纽的安全运行问题，确定采用高压旋喷灌浆防渗墙结合复合土工膜防渗加固方案。

3 施工方法

高压旋喷灌浆技术的防渗处理主要有测量放样、钻孔、注护壁泥浆、喷射灌浆以及清洗喷管等5个方面，下面做详细阐述。

1)测量放样：测量人员应在高喷平台形成后，准确地放置高喷防渗轴线，逐孔放出喷灌孔位，在孔口埋设标记以确定孔口位置准确，并将控制网点布置在适当的位置，进行施工期的孔位校核与检测。

2)钻孔：大坝高压旋喷灌浆技术防渗处理中最为关键的一步就是钻孔，水库大坝防渗的质量与钻孔的质量密切相关，在钻孔过程中，钻机作业时应该保持一个正确的角度，而且还需要通过相关的仪器检测孔位的倾斜度，发现孔位倾斜时必须及时纠正，确保空位偏差在百分之一范围内，这样才能较好的保障水库大坝防渗处理的质量。

3)注护壁泥浆、起拔护壁套管: 通过泥浆泵将泥浆送入空位中，直到泥浆充满全孔，而且浆面没有下沉现象，然后起拔护壁套管，再补注泥浆平孔口，这样才能有效的保障孔位质量，避免渗漏情况的发生。

4)喷射灌浆: 喷射管被下放到设计深度之后，将适量的水、气、浆射入，维持喷射时间1-3min左右，待浆液冒从地面冒出后，按规定按照规定的设计来提升速度、摆动角度，自上而下边喷射、边摆动、边提升，当泥浆达到设计要求实将喷管取出。

5)清洗喷管：在按照相关设计完成喷射之后，会有一定量的泥浆残留在喷管内，如果不对残留的泥浆进行及时清理，就会附着在喷管内部，造成喷管重量增加，还可能堵塞下一次的喷浆操作。所以要即使清洗使用后的喷管，这能够有效的保证喷射的质量。

3.1 钻孔施工

采用MD-50冲击钻机造孔以及自动跟进的套工艺。首先固定钻机，对准孔位，空位偏差≤钻5cm。用同心钻头钻进孔径为Ф150mm钻孔，采用Ф146mm钢套管跟管钻进工艺，钻孔钻进基岩的深度不能小于1m，终孔起钻后，将内径为Ф110 mm的特制薄壁 PVC 管插入钢套管内， PVC 管固定好后，刚套管利用拔管机拔出，钻孔结束。

3.2 灌浆施工

当钻孔达到能够将高喷台车就位进行灌浆施工的设计深度之后。进行喷射之前必需检查好水、气、浆管是否通畅；水泥需要进行均匀搅拌，随拌随用，为避免影响浆液浓度，自制的浆液必须在4h之内使用完；同时，必须在各参数满足施工要求的情况下进行施工。喷射作业采用自下而上的方式进行，喷射管达到要求深度后，需要先静喷1-5 min，待灌入浆液从孔口冒出，回浆比重大于规定值之后，按照预定好的操作进行提升。喷灌过程中遇到拆卸喷杆的时间不得超过20min，续喷时搭接的长度要>20cm，如果停断时间超过20min，续灌时必须将喷杆插入已成墙体内30cm。喷射过程中必须检查好浆液的压力、流量、气量以及提升速度等参数是否达到设计要求，并做好情况记录。喷射开始时，先送水泥浆，再送风、水；喷射完成后，先停风、水，待喷杆到达孔口后，再停送水泥浆。

3.3 静压回灌

高压喷射注浆结束后，需要及时进行静压回灌，孔口浆液液面不再下沉时才能停止静压回灌。当喷杆提升至孔口以下50cm时，不再提升，停送水、风，然后使用0.5∶1的浓浆回灌钻孔。高压喷射灌浆如图1所示。

图1 高压喷射灌浆

4 施工过程中特殊情况的处理

4.1 喷管下放困难的情况处理

如果喷管下方没有达到设计位置，则需要对喷管进行反复的下放和提升，并通过加大供风量方法使孔内渣屑上返，以达到将喷管下放到指定位置的目的。

4.2 串浆的情况处理

如果空位出现串浆情况，可将相邻空位的孔深延长或者在串浆空符合灌浆条件时同时灌浆。否则必须对串浆空进行冲洗、扫孔，然后再进行灌浆。

4.3 无返浆或返浆量大的情况处理

如果出现无返浆状况，可利用灌注水泥砂浆或者加大浆液密度的方法，若长时间仍无返浆，则需回填钻孔，并进行复喷。如果反浆量过大，可以适当将块提升以及旋转速度或者提高喷射压，对于出现返浆量大的情况，可适当提高喷射压或适当加快提升速度和旋转速度；也可将喷嘴孔径缩小。

5 结 语

施工完成后，根据已选定高压旋喷桩试验取芯，编号1，2，3，4。并进行室内实验检测抗压强度和渗透系数，其检测结果见表3。由表可知该水库防渗加固工程高压旋喷桩防渗墙的抗压强度和渗透系数均满足设计要求，可达到较好的防渗效果。

表3 工程防治加固相关参数检测结果

根据以上研究，通过高压旋喷灌浆技术在岭下溪水库大坝防渗处理的实践表明，这项技术具有施工工艺简单、效果良好、施工速度快。通过科学的控制灌浆时的各项参数，按照技术要求完成相关操作，及时处理施工中遇到的紧急的问题，可以很好的保障施工质量。

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1007-7596(2017)05-0153-03

2017-04-16

王飞雁(1973-)，男，福建沼安人，工程师，从事水利水电工程建设工作。

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