高压摆喷在宣城市双桥联圩堤防防渗处理中的应用

刘园园

(宣城市水利局，安徽 宣城 242000)

1 工程概况

宣城市双桥联圩城市规划区堤防除险加固二期工程位于宣州区双桥办事处境内，原堤防薄弱,汛期常发生管涌、渗漏等险情，防洪能力薄弱。工程地区属长江中下游冲积平原与皖南山区过渡地区，堤基第四纪覆盖层可分3层，上部为轻、中、重壤土类及砂壤土、砂质黏土等，中部为细砂类中、粗砂，下部为卵石土。堤身填筑土成份较复杂，以轻-中-重粉质壤土、砂质黏土、重砂壤土为主。堤身填筑土质量参差不齐，总体粉性重、黏性差，部分含砂较高，抗渗性差。

根据地质情况，本次工程采用高压摆喷截渗墙和多头小直径深层搅拌桩对4.3 km堤防进行防渗处理，在堤防内形成一道摆喷帷幕墙，延长堤防渗径，确保堤防安全。

2 设计要求

本次堤防防渗工程主要采用高压摆喷灌浆进行防渗处理，防渗墙沿堤顶中心线布置，墙顶高程为设计水位，下部深入砂卵石层4 m。施工时每30 m布置一个先导孔，以合理确定高喷截渗墙底线高程。

高压摆喷分两序进行施工，先一序、后二序，相邻孔作业时间间隔控制在12～72 h内。高压摆喷截渗墙位于砂卵石层处的墙体渗透系数设计要求K≤i×10-5cm/s(i=1～9)，其余部位墙体渗透系数设计要求K≤i×10-6cm/s(i=1～9)，墙体抗压强度要求为R28≥3.0 MPa。

3 施工技术参数的确定

对于不同的地址条件、不同的工艺参数，高压摆喷在堤防内形成不同形状、大小、结构、搭接及物理力学性质的凝结体。为满足工程设计要求，确保工程质量，通过现场试验，确认或调整孔间距、工艺参数等技术指标。高压摆喷搭接试验在代表性场地同一轴线上分别设4个灌浆孔，孔距分别为1.4、1.5、1.6 m；围井渗透试验在代表性场地上共造4个灌浆孔，依次进行高压摆喷灌浆，以旋喷方式封底，形成四边形围井，在围井中心位置设注水孔。通过开挖观察、钻孔取芯、围井渗透试验等，确定高压摆喷施工技术参数，见表1。

表1 高压摆喷施工参数表

4 高压摆喷截渗墙施工

高压摆喷不仅要求单孔质量要好，而且相邻两孔的搭接质量也至关重要，因此形成连续的截渗墙，防止堤防出现管涌渗漏险，确保堤防安全。

4.1 造 孔

造孔是高压摆喷的先导工序，根据设计放样，孔位在轴线与垂直方向上偏差都不得超过5 cm。每30 m设一先导孔，对每孔进行钻孔取芯，以确定该处的地质分层情况。由相邻两先导孔的地质分层情况并结合地质勘测资料来控制30 m范围内的各灌浆孔的深度(假设30 m范围内堤防下地质分层情况无急剧的起伏变化)，所以先导孔在本工程中作为重要的工序。

本工程中一、二序孔造孔施工时，由于高压摆喷采用小角度(摆喷角度30°)对接防渗形式，钻孔的垂直度将直接影响搭接质量。若钻孔方向发生偏斜将导致各孔灌浆的扩散范围不能互相搭接，在墙体范围内形成漏水通道，严重影响防渗能力。为保证钻孔的垂直度，钻机安装必须平正稳固，钻孔时在孔口埋设孔口管，钻机立轴和孔口管方向与设计孔向一致，保证钻孔方向。同时采取措施控制孔斜率，单孔孔斜率不大于0.5%,相邻两孔的相对孔斜率综合值不大于1%，每钻进5～10 m采用测斜仪进行一次测量，作好观测记录及资料分析，及时纠正钻孔方向。钻孔过程中到达砂层或砂卵石层时，极易发生塌孔，必须采用膨润土护壁，泥浆比重控制在1.1～1.3 g/cm3，黏度18 s以上，可循环利用，降低施工成本。

4.2 高压摆喷

高压摆喷是成墙的主要工序 ，应做好高喷前准备工作，喷射过程中各项工艺参数符合要求。若出现异常情况要及时按应急预案处理，喷射结束后后续处理工作要跟进到位，确保高压摆喷质量。

1) 高喷前准备工作。移动高喷台车到达孔位，检查各管路是否畅通，连接是否牢固，高压泵、空压机等设备检查运转是否正常，安装好喷射管和旋提摆，对中整平。在孔口用高压水试喷，在地面进行测量，调整好摆喷角度，偏差控制在2°以内。喷射管下入孔中检测孔斜率，根据孔斜率情况喷射管可稍作调整。喷射管下到设计深度，开始灌入符合要求的浆气，静喷将孔底沉渣清除出孔，直至喷射管完全到达孔底。做好水、气、水泥浆等参数的检测工作，确保各参数符合要求，尤其水泥浆是成墙的关键材料，用比重秤检测控制在1.6～1.7 g/cm3，采用标号、品种符合要求的水泥，具备厂家提供的合格证，每200 t送样抽检一次。送浆泵的压力、流量要时常进行检测，确保浆液的输送满足高喷要求，尤其是位于砂卵石层高喷时，更要严格把关，确保高喷质量。

2) 喷射摆提。在孔底开始喷射时不能立即提升，一定要待孔口的回浆比重达到1.2 g/cm3以上后才开始摆提，保证充足的水泥浆充填进入砂卵石层，与之形成密实的墙体。当回浆比重小于1.2 g/cm3时，应降低提速或停止提升，待达到或超过1.2 g/cm3后再恢复提升。孔口回浆比重与水泥浆比重要进行不定时抽检，提升速度可在提升钢绳或喷射管上用钢尺进行检测。喷射过程中遇到问题故障，应根据实际情况采取相应措施及时处理，并做好记录。

3) 回灌。摆喷达到设计高度后，观察液面下降情况，一般停止提升数分钟即可停喷起管。由于渗漏和水泥浆固结收缩，在后续施工中再用回浆分2次或3次将孔灌满，直至液面不下降为止，确保墙体无收缩孔、孔柱无空洞。

5 工程质量检测

高压摆喷是一项地下隐蔽施工技术，施工质量的检测需采用科学的方法、先进的仪器设备，从而真实客观地反映工程质量，确保工程满足设计要求。本工程中高压摆喷截渗墙检测工作主要有如下内容：①现场围井、搭接试验。当围井施工完成后，对围井进行现场注水试验，测试围井墙体防渗效果。②现场进行钻孔降水头注水试验检测墙体的渗透系数。③使用工程钻机在截渗墙顶部进行钻孔(4孔)，钻孔深度7～9 m不等，每孔取芯样6件，检测其抗压强度、渗透比降及渗透系数。④采用探地雷达进行全段检测。检测截渗墙是否有异常或质量缺陷，评价截渗墙的均匀性及连续性。

经检测，具体检测结论如下：①现场围井试验渗透系数分别为5.89×10-6和1.37×10-6cm/s。②截渗墙顶部布置7个钻孔注水试验点，测得渗透系数k值在 1.71×10-8～6.27×10-7cm/s之间。③截渗墙墙体钻取试样，经室内渗透试验得到多头小直径和高压摆喷灌浆截渗墙各组渗透系数k20在4.10×10-8～8.74×10-8cm/s之间。④高压摆喷灌浆截渗墙墙体芯样无侧限抗压强度在5.13～7.17 MPa。⑤采用探地雷达对堤防截渗墙全段进行探测，对所测图像解释判别后，认为该工程截渗墙均匀性和连续性较好，墙体未见工程质量缺陷。

以上检测参数均满足设计要求，反映出高压摆喷截渗墙在堤防防渗处理中取得了预期的效果。

6 结 语

对于江河两岸堤防下透水性极强的砂卵石层，通过高压摆喷阻断渗水通路来达到防渗目的，防渗效果显著。本次堤防防渗工程以延长渗径来提高堤防防渗能力，未将墙体嵌入不透水层，保留一定的渗透通道，在外河水位较低时，能有效减小对圩内机井灌溉的影响，在满足堤防防渗要求的同时，也降低了工程成本。高压摆喷技术在双桥联圩防渗处理中体现出施工快、效率高、防渗效果好的特点，在类似地区的防渗工程有一定的推广应用意义。