高压摆喷防渗墙工程质量检测研究

张志华　刘长江　霍志久　李　源

(1.河北省水利科学研究院，河北 石家庄　050051；　2.衡水市水务局建工处,河北 衡水　053000)

高压喷射灌浆施工技术现已成为水工建筑物地基处理中重要的工程措施，在大坝坝基防渗和加固处理中得到广泛的应用。随着水利水电建设的发展，对于水工建筑物堤基的防渗要求越来越高，因此，高压喷射灌浆施工技术在水利工程地基处理中发展为一项重要的技术手段。本文主要结合陕京三线输气管道工程地下防渗墙的质量检测情况与结果，讨论防渗墙工程质量检测的方法及效果。

1　摆喷墙成墙机理

高压摆喷灌浆技术是通过加压装置将水流或所灌浆液进行加压，通过喷嘴形成流束，对周围土体进行冲击、切割，渗入周围的土体形成具有较强抗渗能力的凝结体，用以达到提高堤基防渗或承载能力的施工技术。高喷墙的凝结体是组成高喷墙的单元，而高喷墙则是众多单元相互之间连接在一起，形成墙状结构，即高喷墙。高压喷射灌浆施工结束后，所成防渗墙的渗透系数可降低到10-5cm/s～10-6cm/s甚至更低，抗压强度为6 MPa～20 MPa，允许水力坡降[J]可达到80～100，且机械设备简单，施工效率高，因此高喷灌浆施工技术得到广泛采用。该项技术被广泛应用于铁路、市政、建筑工程中的粉砂、淤泥、薪土、黄土等软土堤基的加固。

2　检测内容

2.1　工程概况

陕京三线输气管道工程西起陕西省榆阳区长庆气区榆林首站，终止于北京市西沙屯末站。根据河北省水利厅对该项目的批复：输气管道穿越中亭河为大型穿越，中亭河南侧为护麦埝，北侧为东淀北大堤。根据定向钻施工的特点以及水利工程的重要性，许多堤防工程在穿越施工结束后均需要进行一定的防护措施。由于穿越后对堤防产生的影响最终归结为渗流破坏，因此所采取的防护措施目的是提升堤防的抗渗安全性。目前常用的防护措施主要为充填灌浆、环空注浆、高压喷射灌浆防渗墙等。充填灌浆与高喷墙的原理相似，但充填灌浆更倾向于改善堤基的承载能力与稳定性，高喷墙更倾向于提高地层的防渗能力和抗渗安全性。大清河流域的中亭河工程地下土层完整，无大粒径的砂砾石层、卵砾石层、地下溶洞等复杂地质情况，直接进行高喷墙施工便可取得很好的防渗效果，因此无需采用充填灌浆。而中亭河在进行防护时是在定向钻施工完成4年后，环空注浆法已无法限制沉降量。经过以上分析和综合考虑，确定中亭河防护工程选用高喷墙进行防护。

2.2　检测方法

陕京三线输气管道廊坊段河道防护工程某标段中亭河防护工程，对高喷墙的质量检测主要是对摆喷墙钻孔芯样的完整性、强度和渗透系数等进行检测。完成的检测工作量见表1。

表1　完成检测工作量统计表

从陕京三线输气管道廊坊段防护工程某标段中选取两个断面(四个分部)，共计4孔，分别为东淀北大堤1号、东淀北大堤2号、南小埝1号、南小埝2号。在摆喷防渗墙结合处，采用HT-150型岩心勘探钻机及合金钻头(外径73 mm)沿竖直方向向下钻进，钻取深度范围为10 m左右。

2.3　检测结果

1)芯样外观质量检测。芯样外观大部分较为完整，其中上部芯样颜色为灰黄，芯样呈柱状或块状，不密实，表面粗糙，连续性较差。下部芯样颜色为青灰色，芯样呈柱状，表面基本光滑、密实，连续性较好。钻取芯样见图1～图4。

芯样外观质量描述情况见表2。

表2　钻孔芯样外观质量描述情况

检测部位孔位孔深长度/cm外观质量描述情况东淀北大堤1号1000.50m～4m芯样呈灰黄色,柱状或块状,不密实,表面粗糙,连续性较差;4m～10m芯样呈青灰色,柱状,表面光滑,致密,连续性较好2号1001.50m～3m芯样呈灰黄色,柱状或块状,不密实,表面粗糙;3m～10m芯样呈青灰色,柱状,表面光滑,致密,连续性较好南小埝1号1001.30m～2m芯样呈灰黄色,柱状或块状,不密实,表面粗糙,连续性较差;2m～10m芯样呈青灰色,柱状,表面光滑,致密,连续性较好2号1000.00m～3m芯样呈灰黄色,柱状或块状,不密实,表面粗糙,连续性较差;3m～10m芯样呈青灰色,柱状,表面光滑,致密,连续性较好

2)钻芯法检测芯样抗压强度。每孔取芯样密实部分加工成1组标准芯样试件(高径比1∶1)，芯样直径60 mm，共计4组，每组3个试件进行抗压强度测试，芯样试件抗压强度代表值应按一组三块试件强度值的平均值确定。摆喷防渗墙芯样抗压强度代表值为1.7 MPa～2.1 MPa，芯样试件抗压强度测试结果见表3。

3)摆喷墙渗透系数检测。依据SL 345—2007水利水电工程

钻孔注水试验规程中钻孔常水头注水试验规定，对摆喷防渗墙进行常水头注水试验测定摆喷墙的渗透系数。经试验计算，4个钻孔摆喷防渗墙渗透系数为0.31×10-6cm/s～1.59×10-6cm/s，计算结果见表4。

表3　摆喷防渗墙钻孔芯样强度测试结果

表4　摆喷墙渗透系数结果表

3　结语

通过对中亭河防护工程地下防渗墙的质量检测结果分析可知，采用钻芯法检测的摆喷墙钻孔芯样，芯样大部分较为完整，表面基本光滑、致密，连续性较好。芯样抗压强度代表值符合相关技术规范中对抗压强度的要求。通过水头注水试验，测得摆喷防渗墙渗透系数符合相关规范对于渗透系数的规定。因此，中亭河防渗墙防护工程，取得了很好的施工效果，即高压喷射摆喷墙在堤基防渗中可取得显著效果，对于水利建筑业的发展具有无可替代的重要意义。

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