高压喷射灌浆在水库除险加固工程施工中的质量控制

刘志伟

（新疆华瑞工程管理咨询公司 北屯 836000）

1 概 述

目前，全国部分中小型水库由于年久失修，很多进行了除险加固施工，而在除险加固过程中采用高压喷射灌浆防渗墙施工工艺，对除险加固工程起到了较好的抗渗漏作用。下面结合笔者所经历的一项中型水库除险工程，浅谈一下高压喷射灌浆的质量控制问题。

红土梁水库工程位于新疆生产建设兵团农十师181团团部东北方，水库从克兰河的克木齐河出水口引水，为一平原引水注入式水库，水库总库容6400万m3。工程主要任务是恢复原设计库容，在现状基础上相应增加调节水量200万m3，改善181团红土梁灌区灌溉条件，极大地缓解181团红土梁灌区季节性缺水状况，减少水库垮塌后对团部安全造成的威胁，促进区域经济发展和社会稳定。工程实施后，水库渗漏损失量大为减少，水库周围的地下水位埋深随之降低，水库库容得到恢复，水库周围实施了绿化措施，生态环境得到了明显改善。

水库加固前，局部坝段坝基渗漏严重，历年汛期坝内均发生翻沙涌水等严重险情，直接威胁到大坝安全。针对坝基渗漏险情，根据地形、地质条件、水头等情况；对地质条件复杂、压浸拆迁占地大的堤段，采用高压喷射灌浆防渗墙的垂直防渗处理方案，其中桩号2+970～3+560坝段，坝基上部粘土缺失，坝身填土直接坐落在砾砂层上，砾砂层在坝内地表出露，坝基砾砂层厚9.3m，下伏基岩为第三系粉砂岩。此坝段高压喷射灌浆防渗墙处理长度590m，设计时根据桩号2+970～3+560坝段无滩地的实际情况，高压喷射灌浆孔轴线布置于距堤顶外边线内侧2.0m,钻孔孔距2.0m，防渗墙顶部伸入坝身壤土层不小于1.0m，底部插入基岩深度不小于1.0m。

2 高压喷射灌浆防渗墙施工工艺

高压喷射灌浆的施工机具由高压发生装置、钻机、特种钻杆和高压管路四部分组成。主要包括：钻机、高压泵、空气压缩机、注浆管、喷嘴、流量计、输浆机、制浆机。

高压喷射灌浆采用三重管喷射工艺，分两序施工，两序喷灌间隔时间为7天。经过对部分开挖连接墙段的观察和分析，当第1序墙体的强度不够而切割时，由于墙体固有的不均匀和第2序喷射时穿透能力以及灌填饱和程度的限制，将附近第1序墙体冲散而第2序灌填不饱满等原因形成防渗弱点，甚至空洞；当第1序墙体有足够的强度（1序喷灌7天后）时，再进行2序喷灌连接，连接防渗效果好。

a.进行场地平整，挖好排浆沟，做好钻机定位，要求安放水平，钻杆保持垂直，且确保钻孔倾斜率不超过0.3%。

b.钻孔定位后，利用特种钻杆在设计孔位钻孔，利用原浆固壁至设计高程，设计孔位与实施孔位的偏差应小于5cm。

c.下三重管喷射，在地面上进行水、气试喷后下管至设计深度，调整喷射轴线方向呈折线形(折线轴线与高喷灌浆钻孔轴线的夹角为15°)。

d.高压喷射灌浆前的准备。主要确保水泥浆充分搅拌，控制好浆液比重、水灰比等。

e.高压喷射灌浆。严格按施工技术要求来操作，用施工技术参数控制灌浆质量。

f.拔套管。高压喷射灌浆结束后，拔出套管。

g.回灌。喷射完毕后，由于水泥浆固结收缩，出现孔口下沉，对已喷孔进行静压灌浆，直到浆面不下沉为止。

本次研究中，观察组患者手术时间、住院时间、术中出血量等临床指标均小于对照组，组间对比，差异有统计学意义（P＜0.05）；观察组患者并发症发生率6.06%（2/33），对照组并发症发生率为18.18%（18/33），就观察组与对照组的并发症发生率而言，差异有统计学意义（P＜0.05），其结果与原有的研究结果相一致。

h.再进行下一孔的施工。

施工前进行室内和现场试验。室内试验确定浆液的配比和喷射注浆后固结体的强度，现场试验确定施工工艺参数、注浆固结体强度和墙体抗渗指标等。施工钻孔过程中，要注意各层的地质变化情况，及时调整高喷灌浆施工技术参数。

3 防渗墙墙体质量控制

3.1 使用材料的技术参数

该工程高压喷射注浆的主要材料是水泥，设计要求采用普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥，水泥强度等级不低于32.5，灌浆所用的水泥应保持新鲜，无受潮结块，其细度为0.080mm方孔筛余量不大于5%，水泥出库使用前应对其质量做鉴定，合格后方可使用。搅拌水泥浆用水，应符合JGJ63－89《混凝土拌和用水标准》的规定。水泥浆由制浆机搅拌而成，水灰比1.0～1.5，搅拌时间不小于2min,超过4h的水泥浆作为废料处理，不得用于高喷灌浆。

3.2 主要的施工技术参数

高压喷射灌浆施工参数的确定是防渗墙成墙质量的重要环节,严格按照规范操作和高喷灌浆施工技术参数进行施工，是确保施工质量的关键。施工主要技术参数由室内和现场试验确定，该工程施工的主要技术参数如下：

a.高喷灌浆的孔距为2.0m,高喷灌浆的成墙厚度不小于10cm。

b.防渗墙钻孔为垂直孔，其偏斜应小于0.3%。

c.高喷灌浆孔位与设计孔位偏差应小于5cm。

d.高喷灌浆的形式为摆喷，摆角15°。

e.提升速度。提升速度的快慢直接影响浆液用量。提升速度过快，则墙后不稳定，易产生空洞，且切割半径不符合要求，会致使防渗墙搭接处产生薄弱环节；提升速度太慢，则冒浆量过大，造成水泥浪费。因此，需根据灌浆试验确定不同土层的提升速度。该工程基岩层的提升速度为8cm/min，砾砂层的提升速度为6cm/min，壤土层的提升速度为12cm/min。

f.高喷灌浆的水压应控制在25～35MPa,流量为80L/min；空气压力为 0.5～0.7MPa，风量为 1.1～2.0m3/min；水泥浆压力为 0.8～10MPa,流量为 80L/min。

g.注浆水泥浆比重控制在1.6～1.7g/cm3,回浆比重控制在1.2g/cm3。

3.3 工程中异常情况的处理

在钻进过程中，孔口不返浆，坝身孔隙较多，且有集中漏浆通道，一般采用以下措施：

a.对局部土层有孔隙不冒浆的处理:ⓐ停止提升，浆液正常送入，摆喷正常进行；ⓑ若3～5s仍不返浆，关闭空气、高压水，提升三重管，浆液继续送入孔内，并往孔内灌砂；ⓒ当灌砂无效时，提升2～10cm即停止，在该处喷射2～3s,继续提升2～10cm,如此周而复始直至孔口冒浆。

b.坝坡轻微漏浆，其原因是存在裂缝或鼠洞等，与灌浆孔直接连通，筑堤时施工接头处碾压不实或有裂隙连通、未压实、有松散水平土层，在灌浆压力作用下，浆液集中穿透土体冒浆，在堤内侧坡漏浆，可做阻浆盖处理；也可在漏浆出口处压砂做反滤层，使其清水渗出，从而封堵漏浆。并采用浓浆灌—停—灌的间歇性灌浆处理；或在灌浆液中掺入水玻璃（掺入量为0.5%～3%），加速浆液凝固，从而封堵渗漏通道。

c.凡经特殊处理的渗漏段，待孔口返浆后均应将喷射管下至原不返浆的最下位置，再进行正常喷射（复灌），确保防渗墙墙体质量。

4 防渗墙质量检验

该工程的高喷防渗墙设计质量要求［J］＞50(［J］为墙体允许渗透坡降)，抗压强度为R28=5MPa；墙体渗透系数 K≤10－6cm/s。

该工程在施工过程中由质量监督机构对钻孔孔距、孔深、制浆稠度、灌浆三压等施工工艺进行了随机抽检，测得指标能满足设计要求。为了检测高喷防渗墙的防渗性能，由水库除险加固项目部会同监理公司驻现场总监理工程师随机选定一处布置围井，围井注水试验K=1.2×10－7cm/s,满足设计K≤10－6cm/s的要求。其成墙厚度在10cm以上，符合设计要求。

另外钻孔取芯7孔，送检试样14件，抗压强度R28最大60.80 MPa，最小 13.1MPa，平均 31.5MPa，符合设计要求。其抗压强度变幅较大，经分析与土层有关。经芯样的室内渗透试验，龄期14天最大渗透系数7.52×10－7cm/s，龄期21天最大渗透系数 2.52×10－7cm/s，符合设计不大于 10－6cm/s的规定，并与围井成果相吻和。

5 结 语

a.高喷灌浆具有施工速度快、固结体强度大、水泥灌浆不会造成环境和地下水污染，且耐久性较好、施工噪音较小等优点。

b.为确保高喷防渗墙施工质量，必须根据不同土层，合理确定高喷施工参数，针对性地采用不同的施工工艺,才能保证高喷施工质量，使墙体均匀，连续性好，连接可靠。在这方面还有待于进一步积累经验，总结提高，以便于高压喷射灌浆技术推广应用。

c.由于高压喷射灌浆防渗墙属隐蔽工程，目前尚没有成本经济、全面可靠的质量检测方法，其防渗效果有待通过洪水考验。