高喷板墙施工工艺及质量控制

刁东辉

（浙江省第一水电建设集团有限公司，浙江 杭州 310000）

1 工程概况

某水库堤基主要由於泥质粘土、粉土、粉砂、粘土、粉质粘土组成，堤身主体主要由粘土、粉质粘土组成。水库围堤局部堤段堤体干密度未达到设计要求，填筑土不纯夹粉土或砂土，渗透系数偏高，部分堤段达到10-3cm/s。由于库区地表土层植物根系埋藏较深，清基时不易清除，接触带土层裂隙比较发育，渗透系数较大，部分堤段达到10-3cm/s。该水库堤体主要由作为心墙的粘土和作为堤壳的泥质砂及少量砂壤土组成，因此才用高喷灌浆技术进行加固处理，高喷灌浆采用摆喷形式。

2 高喷板墙施工验证性试验

高喷板墙施工前，比照类似工程，结合本工程的具体情况，初步确定高喷板墙结构型式、孔距和高喷灌浆技术参数，然后对布孔方式、孔距；摆喷的喷射流量、压力、摆速和提升速度；材料、设备性能及施工工艺措施等进行验证性试验。本工程选择桩号9+350-9+650m处进行验证性试验，根据试验结果对有关参数进行了调整和完善。

本工程采用三管法高压摆喷灌浆，即高速射流为清水，其外侧同时环绕压缩空气，而水泥基质浆液以较低压力灌注。喷射管有三根管子组成，三管并列，高喷灌浆时，三管分别输送水、气、浆三种介质。高压摆喷防渗墙采用折线搭接形式，灌浆材料为水泥粘土加膨润土，灌浆孔孔距1.5m，成墙的有效厚度不小于20cm,摆喷轴线与防渗墙轴线的夹角为10 °，摆角 20 °，墙体渗透系数 k≤5×10-7cm/s，成墙后的墙体抗压强度不低于1.0Mpa，防渗墙体的弹模不大于500～700Mpa。

地勘资料表明，堤身填土渗透系数为1.0×10-5cm/s,为弱透水层，防渗墙墙顶高程可在堤身下部，同时考虑到围堤填筑时清基不彻底等因素，应使防渗墙顶高程高出建筑基面，故最终确定防渗墙顶高程为2.5-4.0 m。透水性较好的粉土、粉砂层渗透系数较大为 1.0×10-3～5.0×10-3cm/s，其下以粘土、粉质粘土为主，渗透系数 5.0×10-4～5.0×10-5cm/s，为弱透水层，为提高防渗墙防渗效果，将墙体底部嵌入该土层1～2m，墙底高程深为-9.5～-25.0m。

水泥采用P ·032.5 普通硅酸盐水泥拌制，水泥新鲜无结块，过4900 孔/cm2 的筛余量不大于5%。

高喷采用浆液的配比为水泥：粘土：膨润土=1：0.42：0.08。浆液的存放时间：当环境温度在10℃以下时，不超过5 h；当环境气温在10℃以上时，不超过3 h；当浆液的存放时间超过有效时间时，按废浆处理。

主要机具设备：钻孔、浆液搅拌机、高压发生设备、高喷台车、空压机专用喷管及高压管路等。

3 高喷板墙规范化施工

3.1 施工准备

3.1.1 施工 前，建设单位组织设计，监理单位向施工单位进行技术交底，并提供相关文件和资料。

3.1.2 施工单位编制施工组织设计，按 照ISO9002 国 际质量标准，建立质量保证体系，制定安全操作规程、劳动保护和文明施工措施，指定环境保护措施。

3.1.3 施工现场设置废水、废浆处理系统。

3.2 高喷板墙施工

由于水库围堤上气候原因，冬季时间相当长，五个多月不能施工，施工任务相当紧迫，并且工序复杂，施工顺序严禁，因此必须合理安排各项施工工序，确保施工工序的衔接、均衡，统一思想，统一调度，精心组织，科学施工。

根据施工图纸进行孔位放样，经检查孔位偏差全部小于5cm。为了掌握地层岩性和确定防渗板墙底线高程，沿防渗板墙轴线每隔20m 左右布设一个先导孔，其深度大于高喷板墙设计深度5m。先导孔钻取芯样进行鉴定，并描绘地质柱状图，指导施工。

采用XY－2 型工程地质岩芯钻机钻进成孔，钻机或喷射机组就位后，保证其底盘水平、立轴竖直并与孔位中心对正。终孔后，用CX－45 型高精度钻孔测斜仪测量钻孔斜度，经检测成孔偏斜率均小于1%。

钻孔孔径与喷射管外径相适应，成孔直径150mm，钻孔的有效深度超过墙底深度0.3～0.4m。

当高压主喷射管下至孔底时，及时按规定的配合比制备好浆液，按确定的摆喷速度原地摆动喷管；输入浆液、水和压缩空气，待泵压和风压升至设计规定值，试喷2～3 分钟，孔口返浆正常，并且返浆比重大于1.2g/cm3时，按确定的提升速度提升摆喷管，进行由下而上的高压喷射注浆作业。

注浆过程中，注浆设备的额定压力和注浆量符合设计要求，保持管路系统的畅通和密封，风、水、浆连续输送；单孔高压喷射作业不得中途停喷和中断。

浆液进行严格过滤，防止喷嘴堵塞。经常测试水泥浆液的进浆和回浆比重，比重误差值不得超过0.1g/cm3。

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喷射作业分两序施工，首先喷射一序孔，然后喷射二序孔。相邻孔的作业间隔不小于24 小时。

喷射管接近防渗墙顶时，从墙顶以下1.0m 开始，慢速提升喷浆至墙顶。静压灌浆：当高喷灌浆到设计墙顶后，停止输送高压水、高压气；搅拌机继续工作，同时将喷头提升到孔口，直至用浆液把钻孔充满为止。

3.3 高喷灌浆工程质量控制、检查

通过尔王庄水库围堤高喷灌浆工程的施工，探索总结出了这一工艺施工过程，该总结将质量检查、质量控制的工作更加具体化、更加量化地分解到了工序的每一步骤中去。具体见表1。

施工过程中，对孔位、孔斜、喷管下入孔底深度、注入浆液和回浆比重、喷射流量、压力、摆动速度和提升速度等工艺参数实施全过程的严格检查与控制，使整个施工过程处于受控状态。施工记录及时、真实、准确、完整。通过五处开挖检查，高喷板墙的墙体垂直度、厚度、连续性、均匀性和搭接程度均符合设计要求。

采用围井法检查高喷板墙防渗性，即在板墙下游侧增加三个摆喷孔与板墙轴线围成一个五边形的竖井，在井内中心钻孔下过滤花管进行注水试验，采用《水工建筑物防渗工程高压喷射灌浆技术规范》（征求意见稿）推荐公式计算渗透系数k 值，计算机理明确，成果可信。计算下式:

式中：Q-稳定注水量 (m3/d)；R-影响半径(m)；r0-钻孔半径(m)；H-天然水位（对孔底隔水层）(m)；h0-钻孔内水位（对孔底隔水层）(m)；k-渗透系数(m/d)。

经计算四个围井的渗透系数k 分别为4.08×10－6m/s、4.61×10－6m/s、1.5×10－6m/s、1.03×10－6m/s，均符合设计要求。

4 水库围堤高喷防渗墙质量评定

在防渗体内加入适量的膨润土还可以调节和改善浆液的性能，使配置的浆液具有流动性好、均匀性好、具有可泵性、浆液颗粒分散性好等特点，从而确保施工质量。

通过本次防渗加固工程使水库围堤的抗渗性能得到了很大提高，防渗加固实验段内的坝体和坝基局部部位渗透系数，由原来的10-3cm/s 降低到现在的平均5.84×10-7cm/s；渗透水力坡降由原来的0.054 下降到现在的平均0.023。

[1]藤显华.坝基防渗技术的新发展[J].东北水利水电，2004，（11）.

[2]沈珍瑶，李国鼎.高压实膨润土渗透性试验研究[J].大坝观测与水工测试，2006.