高喷防渗墙施工技术在水库围堰工程中的应用

高喷防渗墙施工技术相对简单、进度快、防渗加固性好且造价较混凝土防渗墙低，但对地层敏感性强，一般在壤土层、中密状态的砂土层中成墙质量较好，而对粒径较大的砂卵石层，或者含漂石时，其喷射材料穿透性受阻，浆体扩散半径受限，成墙连续性不易保证。工程结合水工布置，地形地质条件，施工期水位及施工期内不间断输水洞供水的实际情况，设置一道临时围堰，将进水塔和溢洪闸一起围护起来，围堰形式为土石围堰，高压旋喷防渗墙。

崂山水库除险加固工程于二零零九年十月份开工。工程结合水工布置，地形地质条件，施工期水位及施工期内不间断输水洞供水的实际情况，设置一道临时围堰，将进水塔和溢洪闸一起围护起来，围堰形式为土石围堰，高压旋喷防渗墙。

1 工程概况

崂山水库1958年开工兴建，1959年基本建成，至今已运行50年，原设计总库容6044万立方米，是一座以城市生活和工业供水为主，兼有防洪和养殖等综合利用的中型水库。2004年2月山东省水利科学研究院、山东省水利工程质量检测中心站对崂山水库进行了大坝安全鉴定，确定水库为Ⅲ类工程，主要建筑物有大坝，泄洪洞，副坝均为三级建筑物。为使水库防洪标准达到2000年一遇校核洪水标准，消除病害隐患，确保工程安全，特实施了本次崂山水库除险加固工程。

高喷防渗墙主要应用于临时围堰防渗工程，基坑排水和安全度汛是本工程施工组织的难点和重点，目标是为引渠明挖、进水塔以及溢洪闸施工创造条件。

主要设计工程量为：围堰总长度330m，顶高程设计为46.2m，最大堰高14.2m，堰顶宽6m，两侧边坡比均为1：2.0。旋喷墙最小厚度不小于0.40m。围堰石渣填筑8.62万立方米，选喷灌将5196m，孔距1.0m, 分两序孔施工，深入基岩0.5m，顶部至围堰顶部以下0.5m。旋喷墙施工采用76型旋转震动钻机钻孔，灌浆泵灌浆。

2 主要技术参数的确定

为保证高压喷射灌浆施工顺利进行，确保施工质量，同时为检查旋喷灌浆工艺参数设计的合理性、成墙的可靠性，在现场高压喷射注浆作业初期，在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注浆工艺试验。通过试验确定布孔方式、孔深以及喷射流量、压力、旋速和提升速度等工艺参数。发表论文。

3 施工技术参数及过程控制

3.1 施工技术要求及参数

（1）钻孔孔距1.0m，孔底深入岩层（弱，不透水层）0.5m，孔位偏差小于5cm，钻孔偏斜率小于1%.

（2）浆液采用普通硅酸盐水泥，等级不低于32.5，水灰比为0.5：1--0.8∶1（重量比）。

（3）高压喷射注浆采用三重管法，喷管选用双喷嘴，喷嘴直径1.8mm.高压水压力38～40MPa，流量70～80L/min；压缩气压力0.7～0.8MPa，流量7～8m3/min;浆液压力26～32 MPa，流量70～100L/min，密度大于1.65g/ m3；提升速度5～8cm/min。

（4）渗透系数满足n×10-4 ～n×10-5 cm/s数量级，喷灌成墙有效平均厚度50cm，围堰基底与河床接触部位复喷不少于1min。

（5）主要施工机械设备：高喷台车（CYP型液压式）、清水泵（3DZ-2）、灌浆泵（HB80）、注浆泵（BW-150）、搅拌机、空压机（WF3/6）、76型旋转震动钻机等。

3.2 施工过程方法

（1）布孔与造孔。根据施工方案，利用水准仪、钢尺丈量，放线定位，布置孔位，固定钻机位置，调整钻杆垂直度，校正钻头与孔位的偏差。使用普通76型旋转震动钻机造孔，在遇到大孤石或漂石部位现象时候，泥浆护壁成孔，为保证成孔质量和孔壁稳定，适当调整泥浆浆液，控制浓度和粘度，防止缩径和坍孔。在造孔过程中，作好造孔记录，特别是对孔内岩性描述，确保钻孔入岩深度满足要求。根据记录情况，如钻孔达到设计深度还未进入相对隔水层，需加深钻孔，深入相对隔水层1.0m.成孔后经过验收，立即下套管到孔底，并管口露出工作面20cm，以防坍孔，套管采用φ110mm PVC管。

（2）制浆。搅拌机采用WJG80-1型立式搅拌机，灌浆泵采用HB80型，BW-150型泥浆泵用于回收浆液。水泥采用普通硅酸盐水泥，制浆采用两级搅拌，一级搅拌12min后经过滤放入二级搅拌机，边搅拌边灌浆。发表论文。制浆时严格控制水灰比（0.5～0.8）∶1，浆液比重为1.6～1.7g/cm3 ，经常用比重计法检测浆液浓度，保证浆液浓度、无颗粒、均匀稳定、流动性好。

（3）高喷灌浆。

a高喷灌浆前，先在地面进行1min左右试喷试验，调整好喷射方向，检查水气嘴是否畅通，压力能否满足设计要求，然后，可将喷杆缓慢下到孔底。

b 灌浆准备工作完成后，进行正常喷射。先按规定参数送浆、水、气进行静喷，静喷3min待浆液返出孔口，情况稳定后，进行高喷灌浆。喷射时采用间歇提升法，每提升30cm，停5min.在供浆正常情况下，孔口回浆浓度变小且不能满足设计要求时，应加大进浆浓度或进浆量。

c如在高喷灌浆过程中出现压力突降或骤增、孔口回浆浓度或回浆量异常等情况时，查明原因，及时处理。

d高喷灌浆因故中断后恢复施工时，应将喷头下放30cm，采用重叠搭接喷射处理后，方可继续向上提升及喷射注浆，并应记录中断深度和时间。停机超过3h，应对泵体输浆管路进行清洗后方可继续施工。

e灌浆施工中如实记录高喷灌浆的各项参数、浆液材料用量、异常现象及处理情况等。

（4）回填封孔及清洗管路。高喷灌浆至设计顶部高程后，喷头提出孔口，继续向孔内注入水泥浆，保证孔内浆面高度，保持孔内浆注压力，随沉随补，直到孔口浆液不再下沉为止。采用沿灌浆孔孔口两侧修一条深度100～150cm的沟槽，利用灌浆时的回浆补填周围已喷孔孔口，保证灌浆孔回填及时。

3.3 施工记录

（1）造孔记录内容：孔号、钻孔深度、地质地层情况、入岩深度、施工时间及钻孔过程中出现的特殊情况等，尤其是对岩石地质情况变化的部位、深度应记录清楚，以便灌浆时进行相应的处理。

（2）高喷灌浆记录内容：高喷时间、旋转速度、提升速度以及高喷孔口返浆情况、每孔水泥用量等，同时应将施工时各种设备参数认真记录，并根据现场情况进行具体适当调整。

4 高喷效果及质量检查

随即选取一段围堰开挖3～5m深度，检查成墙效果，墙体连续性较好，大部分成墙厚度达到50～80cm，水泥浆与砂卵石胶结良好，断面外观和混凝土结构一致，需用钻爆拆除。发表论文。在喷孔周围，厚度最小的部位也达到50cm.，在遇到较粗大卵砾石或块石时候，成墙效果略差。

崂山水库临时围堰防渗墙工程轴线较长，前期无详细地质资料，经设计探测，库区水下淤泥深度三米左右，工程采用高压旋喷技术完成了围堰防渗墙施工，保证了引渠顺利开挖和放水洞前端进水塔施工，且为闸门以及泄洪渠道安全施工创造了条件。

在卵石层或含有大块漂石砂卵石层部位施工难度大，成墙效果略差。而遇细沙或小粒径碎石子，钻孔阶段则容易造成塌孔现象，可采用粘土护壁或套管跟进技术。工程实施时通过试验确定适当参数，控制好孔距和施工工艺，严格要求不返浆不提升，提升速度也调整到适当值，基本上能保证施工质量、达到防渗效果。