高喷灌浆技术在唱凯大堤决口段防渗处理中的应用

李慎平

（江西省水利投资集团有限公司，330009，南昌）

一、工程概况

唱凯堤位于江西抚河干流中游右岸，圩堤堤线总长81.8 km，围成一封闭圩区，保护耕地面积14.0万亩（0.93 万 hm2），人口 19.9 万人，圩内主要交通有福银高速公路、316国道、213省道及乡村公路。

唱凯堤决口段堤身填土均为粉细砂，堤基为砂及卵砾石层，单一结构，透水性大。2010年进入汛期早，唱凯堤一直处在高水位运行中，长时间高水位浸泡，使堤体松软。决口堤段处于干港与抚河干流会合口下游凹岸，会合后抚河主流直接正面冲击堤脚堤身，造成水下岸脚淘空陡立，堤岸脚土坡浸软饱和，抗剪强度低，在高水位风浪的淘洗下崩脱。2010年6月21日江西全省26条河流超警，抚河、信江等河流发生超历史记录的特大洪水。致使唱凯堤发生决口，决口最大宽度达400m。6月27日唱凯堤决口封堵成功合龙，共用土石方约3.5万m3。汛期过后，立即对该段进行高喷灌浆防渗加固处理，治理长度1250m，高喷钻孔及灌浆工程量约10000m。

二、设计技术参数

（1）采用二重管高压摆喷施工，摆喷墙厚不小于12cm，抗压强度R28≥5 MPa，墙体渗透系数K≤i×10-6cm/s，墙体允许渗透坡降 J＞50，墙体连接形式为折线形。

（2）高喷浆材采用复合硅酸盐水泥，标号不低于PC32.5级，保持新鲜无受潮结块，其细度为过0.08mm方孔筛余量不大于5%。

（3） 压缩气 P=0.6～0.8MPa， 浆压P≥30MPa，提升速度 V=10～12cm/min，摆角 40 °，浆液密度 1.4～1.5 g/cm3。

（4）摆喷灌浆孔沿堤距上游堤边线2.0m的位置布置于堤顶，钻孔孔距1.25 m，孔径为150mm。防渗板墙应伸入强风化基岩以下0.5 m。分二序孔施工，逐序加密进行。

（5）钻孔均为垂直孔，其偏斜应小于0.3%，设计孔位与钻孔孔位偏差应小于50mm。

三、高压摆喷施工工艺流程

钻机就位调平→造Ⅰ序孔至设计深度→验孔→移钻机至下一同序孔位→旋喷钻机就位调平→地面试喷→下喷管至设计始喷高程 （制浆）→开机 （送浆、气）→定摆→孔底静喷→摆动提升喷管至终喷高程→终孔静喷→起喷管并清洗管路→静压回灌→移机至下一同序孔位→间隔1～2 d后施工Ⅱ序孔。

四、高压摆喷灌浆主要施工方法及施工组织措施

本工程基础处理的防渗结构型式为二管高压摆喷水泥注浆防渗墙。高喷钻孔，采用XY—2PC地质钻机钻孔，三翼合金钻头或合金钻头钻进，泥浆固壁成孔。

（1）高喷钻孔

①钻孔分两序进行，先钻Ⅰ序孔，后钻Ⅱ序孔。

②钻机就位后，保证立轴与孔位中心对正，并使立轴垂直向下，孔位偏差不得大于50mm。

③钻机布置平稳，慢速钻进，钻孔施工时尽量保持孔向垂直。

④在钻进过程中，出现泥浆严重漏失、孔口不返浆时，可采取加大泥浆浓度、泥浆中掺砂或填充堵漏材料等措施，直至孔口返浆后继续钻进。

⑤钻孔的有效深度应超过设计墙底深度0.3 m。

⑥钻进时应详细记录孔位、孔深、地层变化、孔斜和漏浆、掉钻等异常情况。

⑦钻进暂停或成孔待喷时，孔口应加盖保护；若时间较长，应采取措施防止塌孔。

（2）高喷灌浆

①钻孔经验收合格后，方可进行高喷灌浆。

②高喷灌浆分两序进行，先喷Ⅰ序孔，后喷Ⅱ序孔。Ⅰ序孔与Ⅱ序孔间隔时间不小于24 h。

③喷射机就位后，保证转盘与孔位中心对正，并使转盘保持水平。

④采用水射流成孔时，应采用低压 （2 MPa）水流将喷管送至设计孔深，经监理人员检验合格后，方可进行高压喷射注浆。

⑤灌浆时，喷嘴下至始喷标高位置，在喷射注浆参数达到规定值后，由下而上喷射注浆。注浆管分段提升的搭接长度不得小于100mm。每孔喷射注浆完毕后，随即在喷射孔内进行静压冲填灌浆封孔。

⑥上喷管前，应进行地面试喷，使各施工技术参数达到规定值。

⑦下入、拆卸喷射管时，应采取措施防止喷嘴堵塞。

⑧当喷头下至设计孔深时，调整好摆动方向和摆角，按规定的各参数值送浆、气进行静喷。待浆液返出孔口、情况正常后，方可按规定的参数进行由下而上喷射注浆。

⑨应按监理人指示定期测试水泥浆液密度，浆液密度分别不小于1.4 g/cm3。

⑩施工过程中，应经常检查高压泥浆泵的压力和排量、空压机的风压和排量、提升速度及耗浆量。

⑪高喷灌浆应全孔连续作业，并使二重管机具运转时浆、气保持规定值，同轴喷射。注浆管分段提升的搭接长度不得小于100mm。

⑫因故停喷后重新恢复施工前，应将喷头下放30cm，采取重叠搭接喷射处理，方可继续向上提升和喷射注浆，并记录中断深度和时间。停机超过3h时，应对泵体输浆管路进行清洗后方可继续施工。

⑬在高喷灌浆过程中，出现压力突降或骤降、孔口冒浆浓度或冒浆量异常等情况时，应查明原因，及时处理。

⑭供浆正常情况下，孔口冒浆密度小且不能满足设计要求时，应加大注浆密度或注浆量。

⑮在富水地层或冒浆量超过注浆量20%时，宜适当减少风量、降低风压或适当加快提升速度。

⑯在孔口完全不冒浆或孔内严重漏浆时，可采取以下措施进行处理：

降低喷射管提升速度或停止提升；降低高压泥浆泵压力、流量，进行原地灌浆；加大浆液浓度或灌注水泥砂浆、水泥黏土浆；向孔内冲填砂、土等堵漏材料；与间歇灌浆相结合，进行多次反复灌浆。

⑰若发生串浆，应填堵被串孔。待灌浆孔高喷灌浆结束，应尽快进行被串孔的扫孔、灌浆或继续钻孔。

⑱当喷浆管提升将近桩顶时，从桩顶以下1.0m开始，慢慢提升喷浆管至桩顶，并静止喷浆数秒。

⑲高喷灌浆完成后，应连续将冒浆或水泥浆回灌至孔内，直到浆液面稳定为止。在黏土层或淤泥层内进行喷射时，不得将冒浆进行回灌。

⑳施工中应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。

㉑高喷灌浆施工，应采取必要措施保证孔内浆液上返畅通，避免造成地层破裂和地面抬动。

（3）制浆

①高喷灌浆主要材料为水泥，选用32.5级普通硅酸盐水泥或复合硅酸盐水泥，质量必须符合GB 175—92规范要求。制浆用水一般应符合水工混凝土拌和用水的要求。

②高喷灌浆宜使用水泥浆。必要时应加入3%水泥重量的膨润土和3%膨润土重量的碳酸钠来减缓水泥浆的沉淀速度。膨润土的细度应为200目。

③水泥浆的搅拌时间：高速搅拌机应不少于30 s，普通搅拌机应不少于90 s。浆液温度应控制在5～40℃。从制备到用完时间，在环境气温10℃以下时，不超过5 h；在环境气温10℃以上时，不超过3 h。

④浆液应在过筛后使用，并定时检测其密度。

⑤冒浆利用：在含黏粒较少的地层中，孔口冒浆应经处理后方可利用。

五、墙体施工质量检查及质量效果分析

本项目检查方法采用围井注水试验、开挖墙体检查、墙体试样室内物理力学性能试验。

①围井注水试验。本工程布1个围井。由相邻的Ⅰ、Ⅱ序孔各1个与靠堤下游侧布置的围1、围2和围3共3孔共同构成1个围井。构成围井的5个孔施工深度与设计深度相同，但是在地层分界位置和墙顶、墙底位置采用1 m的旋喷灌浆，作为围井的封闭隔板，旋喷灌浆的旋转速度为5～20 r/min， 提升速度为 10～12cm/min。围井钻孔注水试验在围井高喷灌浆结束7 d后进行。

②墙体开挖检查。每500m堤长开挖一处墙体，露出墙体进行检查。本工程开挖3处。检查墙体的厚度都大于设计值，搭接连贯。

③墙体试样室内物理力学性能试验。在开挖墙体段取1组试样进行室内物理力学性能试验，检测抗压强度、渗透系数和渗透比降均满足设计要求。

六、结 语

高喷灌浆具有施工速度快、工程造价低、固结体强度大且耐久性较好、施工噪声较小等优点。只要施工时规范操作，就能收到墙体均匀、连续性好、连接可靠的效果。在防洪应急处理中具有很好的推广使用价值。

[1]姚立军.劈裂灌浆技术在土质堤坝工程中的运用[J].中国水利，2009（8）.

[2]倪月岭.锥探灌浆技术在淮北大堤堤身防渗中的应用[J].中国水利，2009（20）.