高压喷射灌浆在水库除险加固中的应用

吕永梅

摘 要：高压喷射灌浆技术自20世纪70年代引进我国，后逐渐在各行业建筑领域推广。高喷灌浆在水利水电行业中除应用于地基加固外，更广泛的应用于水工建筑物的防渗工程中。特别是近几年中小型水库的除险加固工程中。大坝的防渗更多的引用了此项技术。文章就某个小型水库除险加固工程中，浅谈大坝加固施工中利用高压喷射灌浆形成防渗墙的具体过程及效果。

关键词：水利水电工程；高压喷射灌浆；防渗墙

中图分类号：TV543 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）14-0126-02

高压喷射灌浆技术自20世纪70年代引进我国，后逐渐在各行业建筑领域推广，普遍应用于建筑物的地基加固，提高地基承载能力，并且取得了令人满意的效果。高喷灌浆在水利水电行业中除应用于地基加固外，更广泛的应用于水工建筑物的防渗工程中。特别是近几年中小型水库的除险加固工程中。大坝的防渗更多的引用了此项技术。河南省驻马店市多个小型水库除险加固工程中，大坝加固都是利用高压喷射灌浆形成防渗墙。下面浅谈一下高喷技术在驻马店市某水库中的应用。

1 工程概况

驻马店市某水库位于奎旺河支流上游，控制流域面积8.2km2，相应库容280万m3，是一个以防洪、灌溉为主，结合发电、养殖、旅游等综合利用为一体的小（1）型水库，工程等别为Ⅳ等。大坝全长460米，坝高22.5米，坝顶宽4米，主要由重粉质壤土填筑而成。该水库建于上世纪六十年代，经过五十多年的运行，坝基渗水严重。并且大坝上游较陡，且坝体单薄，所以本次加固施工中大坝上游坡坡度放缓，大坝坝轴线向后移1.8米，拆除下游原浆砌石排水沟，从沟底回填土加厚大坝，然后高压喷射灌浆形成防渗墙。避免大坝坝基渗漏危及大坝安全，确保大坝安全运行。

2 高压喷射灌浆设计

本次采用高压喷射灌浆构筑防渗墙的加固范围为桩号0+058～0+255，全长197米。防渗墙顺大坝坝顶中心线布置，墙顶高程126.3米，墙底进入坝体、坝基接触面底部2.0米。灌浆孔间距1.3m，单排布孔。

灌浆采用三重管高压摆喷灌浆方法，防渗墙体采用折线式连接，折线与轴线夹角1200，摆角为30°。采用三序孔施工。

高压喷射灌浆防渗墙的结构形式如图1所示。

3 灌浆试验

在正式施工前，试验场地选在大坝桩号0+260～0+270段坝轴线下游处，共布置6个试验孔，然后按要求造孔并施高压摆喷灌浆。

在灌浆结束后的第四天进行开挖检查，在防渗墙体两侧开挖深度为1.5m，宽度为1m的检测基坑。开挖后会同监理业主方进行实测实量，并对开挖后的墙体进行拍照、测量结果。综合试验及开挖检查情况分析，最后确定采用 4#、5#、6#孔参数。并结合地下压力大于试验孔的实际情况，对大坝高压喷射灌浆的施工工艺参数调整如下：

水压力38MPa，水量70L/min，并随深度的上下升降适当进行调整；

气压力0.7MPa，气量80L/min；

浆压力0.5 MPa，浆量1m3/min；

比重1.6g/cm3；42.5级普通硅酸盐水泥，水灰比1：1.1；

角度；30°；

速度；摆动速度：8次/min；

速度：10cm/min，并根据孔口冒浆状况现场修改提升速度。

4 施工工艺

高压喷射灌浆的基本方法采用三管法，三管法的喷射管能同时输送水、气、浆三种介质而不互相串通。

采用三序孔施工。先施工I序孔，再施工II序孔，最后施工III序孔，相邻两孔施工时间相隔不小于三天。

单孔工艺流程为：放线布孔→钻机就位整平牢固→造孔→终孔验收→高喷台车就位→试喷定向→下喷射管至孔底→提升喷射→至设计深度结果→验收合格移台车至下一孔口。

详细流程图如图2。

5 灌浆主要工序

5.1 钻机钻孔

钻孔用地质钻机进行钻孔施工，采用130mm合金钻具，泥浆护壁的方法进行施工。

钻机就位后，校平并稳固钻机，保证钻孔施工中，钻机不移动，不倾斜，并对准孔位，保证实际孔位与设计孔位偏差不超过50mm，钻孔过程中应经常检查钻机的水平度，立杆垂直度，避免孔斜，保证钻孔的垂直度在0.8%以内。

钻机钻至设计孔深后应超钻20cm，并冲洗钻孔，以保证高喷施工中高喷管下到设计位置。完成后钻机向前移动3.9米进行下一孔施工。当一序孔施工完成时返回，进行二序孔施工任务。三序孔最后进行施工。

5.2 浆液配制

高喷灌浆采用纯水泥浆，水泥为42.5级普通硅酸盐水泥，灌浆用水符合饮用水要求。水泥浆液采用高速搅拌机制浆时间不小于2min，且用筛网过滤并在比重检测合格后才能送入孔内，水灰比比重误差不大于±0.1；浆液自制备到用完时间应少于4h。

5.3 高喷灌浆

下高喷管前，先进行地面试喷，以检查机械及管路的运行情况，下入或拆卸高喷管时，采取措施防止喷嘴堵塞。当高喷管下至设计深度后，调准喷射方向和摆动角度，并按规定的施工工艺参数进行原位喷射，待浆液返出孔口，情况正常后开始提升喷射。高喷灌浆宜全孔自下而上连续作业，中途拆卸喷射管时，搭接段进行复喷，复喷长度不小于0.2m。

高喷灌浆结束，利用回桨或水泥浆及时回灌，直至孔口浆面不再下沉为止。

6 特殊情况处理

在三序孔开始喷灌不久，大坝出现裂缝，最宽处1厘米，长1米。灌浆立即停止，并向省质量监督站做了汇报。

在省质量监督站、业主、监理、施工单位等各参建方进一步考察现场，查阅资料后，经过讨论，推定裂缝原因为：水库建于60年代，当时技术水平有限并且大坝回填全部人工操作导致压实度较低，且坝体单薄导致局部不能承受较大的水压。建议：水压逐渐降低，尝试性灌浆，密切观察大坝变形情况。直到大坝不在裂缝为止。最后，水压调制37MPa后，大坝未出現裂缝现象。后续的灌浆采用37MPa的水压。并对裂缝采取灌浆处理。

7 高喷灌浆的质量检验检查

在灌浆工程结束2个月后，对灌浆质量进行检验，先局部做了注水实验，渗透系数满足设计要求（1-9×10-6cm/s）。后雷达全程检测，检测结论：所检墙体基本连续，高压摆喷灌浆位置墙体基本密实。表明该高喷灌浆的质量尚可。

8 结语

该水库除险加固后已经过五个汛期，运行良好，没出现任何问题。