刍议木兰香磨山水库高压喷射防渗墙施工方法及效果

李伟良，李晓阳

(1.黑龙江省水利水电勘测设计研究院，哈尔滨150080;2.吉林化工园区公用工程管理中心，吉林吉林132021)

0 前言

木兰香磨山水库高压喷射灌浆防渗墙工程位于松花江一级支流木兰达河上，地处木兰县东兴镇东南6 km，距县城70 km。本工程于1968年开始整修续建，于1988年10月验收。由于多年运行、资金等原因，缺乏有效的维修。加之1998年大水，致使土坝块石护坡严重破坏，坝肩渗水，危及大坝安全，输水洞分岔管以下渗水严重，为此须进行除险加固。

1 地质概况

香磨山水库坝址区位于低山丘陵间的河谷地带，区内地貌单元可划分为:低山丘陵、台地。

低山丘陵分布于坝体两坝肩外侧，山体高程约200 m，最高处位于溢洪道右侧山体，高程231.97 m。山体坡度多为20°～60°，山顶多为浑圆状，生长次生林和人工林。

台地分布于低山坡脚处，坡度10°～15°，大部分已开垦为耕地，其余为林地。岩性为第四系上更新统坡、洪积低液限黏土和碎石混合土等。

坝址区附近主要发育第四系冲洪积物及变质石英砂岩。其中冲洪积物岩性主要为低液限黏土和级配不良细砾［1］。

坝址区地质条件较简单，地下水按含水层特征主要分为第四系松散层孔隙潜水及基岩裂隙水两种类型。其中第四系松散层孔隙潜水埋藏较浅，地下水埋深在2.00～4.50 m。基岩裂隙水为埋深7.00～15.50 m。

2 工程现状

木兰县香磨山水库除险加固工程，施工位置位于水库大坝老河道合垅口段。施工内容:大坝基础高压定喷混凝土防渗墙施工，钻孔累计深度11 042 m，定喷孔累计深度2 751 m。

坝顶高程187.27～187.63 m。坝体填筑物除表层混凝土外主要由碎石混合土及低液限黏土构成。

碎石混合土见于坝体上部，厚度约2.40 m，层底高程184.89～184.97 m。低液限黏土厚度7.80～19.30 m，层底高程165.70～177.09 m。根据勘察结果，坝体不同部位局部均含有砾石、碎石等，坝体由低液限黏土组成，其物理力学指标不均匀。个别处土中混杂有机质土，造成了组成岩性不均一。土中含水率33.6% ～18.3%，干密度1.71～1.28 g/cm3，孔隙比1.039～0.588，垂直渗透系数 ＜1.00×10－7cm/s～3.2×10－4cm/s，说明筑坝时碾压程度不均匀［3］。

3 施工方法及工艺流程

香磨山水库大坝坝基防渗处理工程，采用高压定喷灌浆施工技术方案。高压定喷灌浆选用三管法，单排布孔，折线连接。在正式施工前或施工前期进行现场灌浆试验［4］。

按设计要求选择地质条件具有代表性的区段，按室内试验选定的配合比进行高压喷射灌浆的工艺试验，以拟定高喷施工参数、施工程序，根据所提供的地质资料，拟定的高压定喷灌浆现场试验的主要施工参数如表1所示。

表1 高压定喷灌浆现场试验的主要施工参数

高喷施工工艺流程分为钻孔和喷射灌浆两部分，首先利用钻机钻孔，然后下入喷射管，自下而上喷射灌浆。施工分二序进行。高喷施工工艺流程如图1所示。

5）具有良好的过载保护功能。当扭矩过载时，两半联轴器（主、从动轴）产生滑脱，实现过载保护，提高了整个电动机驱动系统的可靠性，也可作为离合器使用。

图1 施工工艺流程图

3.1 施工技术要求

施工技术要求主要表现在测量定孔、钻孔、地面试喷、下喷射管、制浆、喷射提升、回灌封孔、冲洗管路8个方面。

3.1.1 测量定孔

按设计要求放线由专职测量人员定孔位，孔位误差≤2 cm，用木桩固定，标上孔号［5］。

3.1.2 钻孔

1)校对孔位，将钻机移至钻孔位置，对准孔位，然后用水平尺调整机身水平，立轴垂直，垫平，垫牢机座，钻孔对中误差≤3 cm。开钻前由技术组下达钻孔通知单，经技术员检查核准后签字开钻［6］。

2)钻进时采用泥浆护壁，孔径应＞130 mm，钻进过程中随时注意钻机的工作情况，以便及时发现问题并纠正。每钻进5～10 m应测量机身水平1次。钻进中对地层情况要详细记录，记录要求准确清晰。钻孔有效深度应超过设计墙底深度0.3～0.5 m。

3)钻孔结束后，由值班技术员和质检员进行测斜。孔深＜30 m时孔底偏斜率≤1.5%，不合格孔重新扫孔纠正孔斜，对合格孔验收签字后，钻机方可移至下一孔位［7］。

3.1.3 地面试喷

钻孔验收后，将高喷台车移至孔位进行地面试喷，检查管路通畅、设备仪表运行正常后准备下喷射管［8］。

3.1.4 下喷射管

喷射管要求下到钻孔底部，误差≤30 cm，下管结束后根据孔轴线进行喷射方向的定位，调整好摆角，待定向核对无误并经监理验收后，启动全部设备，调至正常开始喷射作业。若下不到位，必须进行重新扫孔。

3.1.5 制浆

按设计要求制备浆液，浆液应筛过后使用，并定时、准确测量浆液密度。水泥浆的搅拌时间使用高速搅拌机应≥30 s;使用普通搅拌机应≥90 s。浆液温度应控制在5～40℃。水泥浆自制备至用完的时间应≥4 h。

3.1.6 喷射提升

喷射管下至设计深度后，开始送入符合要求的水、气、浆，待孔内浆液冒出孔口后，即按设计的提升速度，自下而上开始喷射作业，直至设计的终喷高度，停喷并提出喷射管。

3.1.7 回灌封孔

喷射结束后，利用冒浆进行回灌，直至孔内液面不下降为止。

3.1.8 冲洗管路

灌浆结束后，应及时将喷射管路冲洗出来。

4 围井试验检测及结果

围井试验在围井墙终喷21 d后开展，具体工作由黑龙江省水利工程质量检测中心站承担。分别在桩号0+490.9～0+493.8和桩号0+233.1－0+235.9布置围井1#和围井2#。各围井检测数据及计算成果见表2、表3和表4。

表2 围井1#检测数据

表3 围井2#检测数据

表4 围井1#和围井2#计算成果

5 结论

木兰香磨山水库坝基修建时未经处理，以致运行多年，水库渗漏严重，由以坝基级配不良中砾为甚，其渗透系数未经高压喷射灌浆前为K=4.75×10－2，即41.04 m/d，高压喷射灌浆后经围井检测渗透系数≤K=5.72 ×10－7c m/s，即 4.95 ×10－4m/d。可见高压喷射防渗墙在级配良好中砾为坝基土的病险水库除险加固过程中起到良好的效果。

［1］岳效宁.高压喷射防渗墙施工技术在河道治理中的应用［J］.山西建筑，2010，36(33):142 －143.

［2］姚小红.劈裂灌浆与高压喷射防渗墙施工技术在水库库坝防渗加固工程中的综合应用探讨［J］.四川建材，2008(05):131－133.

［3］屈艳红，刘兰勤，张文峰.高压喷射防渗墙在工程中的应用［J］.河南水利，2004(01):24.

［4］张君禄.高喷墙围井试验的应用与思考［J］.工东水利水电，2008(01):11－12.

［5］郑石钱.水工坝基防渗技术探讨［J］.民营科技，2011(02):223.

［6］叶泽，胡敏华.钱塘江标准海塘西江塘段高压喷射防渗墙施工技术［J］.浙江水利科技，2002(04):78－79.

［7］张峰，高宜能，卢勇.高压摆喷防渗墙在大治河闸站工程中的应用［J］.水科学与工程技术，2010(06):77－79.

［8］茹玲玲.涝河水库右坝肩渗流稳定性评价［J］.山西水利科技，2003(01):47－49.