高喷灌浆技术在水景公园防渗工程中应用

蒋志文，丁若冰，孙雪琦

（山东省水利科学研究院，山东 济南 250013）

沂河源水景公园是以沂源县城的螳螂河为依托，河道长1 950 m，平均宽度195 m。河道综合治理完工蓄水后，发现河道两侧渗水比较严重，自西台橡皮坝至西鱼台田庄灌渠需做防渗处理，全长1 820 m，两侧防渗长度3 640 m，横向防渗四道长561 m，总防渗长度4 156 m，平均深度7 m，防渗面积达2.9万m2。防渗地层为第四系砂砾层，砾石最大粒径0.7 m左右，砾石含量在40%～50%。

1 高压喷射灌浆类型及施工工艺确定

按灌浆管类型可分为单管法、二管法和三管法。单管法采用单纯喷射水泥浆液的方法；二管法在水泥浆液射流外面包裹一层高压空气同时喷射，破坏土层结构的同时完成置换、填充；三管法则是包裹了高压空气和高压水流破坏土层结构，再以水泥浆液进行置换、填充。高喷施工技术参数，包括高压水、高压空气、浆液3种工作介质的压力、流量、喷嘴直径和灌浆管的提升速度、旋转速度，以及回浆的数量、比重等，必须正确选择这些参数，才能保证高压喷射灌浆的质量。

三管法高压摆喷灌浆技术适用于砾石和卵（碎）石地层。三管法高压喷射灌浆的效果，不仅与地质条件有关，而且与施工所采用的高喷技术参数和施工工艺有关。为保证高喷灌浆施工顺利进行，确保施工质量，同时为检查高喷灌浆工艺参数设计的合理性、成墙的可靠性，施工开始前，按施工设计要求，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喷灌浆工艺试验，以确定高喷灌浆采用三管法摆喷施工工艺。该方法喷射以水、压缩空气、水泥浆液为介质，使喷射管做一定角度的摆动和提升运动，利用高压水形成高速喷射流束，通过一定形状的喷嘴，产生能量大、连续脉冲运动的高压射流，冲击、切割、破坏土体结构。使水泥浆与土颗粒置换、搅拌、混合，在水泥的水化作用下凝结，在土层中形成板墙状的凝结体，以提高坝体防渗能力。

2 主要技术参数

喷管选用双喷嘴，喷嘴直径1.8 mm，单排布孔；孔距1.2 m，造孔孔径110 mm，孔深7 m，喷射流量90 L/min；工作压力 38～40 MPa，空气压力 0.7 MPa，空气流量1.0～2.0 m3/min；提升速度8 cm/min，摆喷角度25°～30°。试验结束后进行了开挖，摆喷板墙的均匀性、整体性、成墙厚度、强度和渗透度等全部符合设计要求。

3 施工工艺与质量控制

3.1 施工工艺流程

图1 施工工艺流程图

3.2 施工质量控制

1）定孔。按设计要求，利用水准仪、钢尺等丈量，放线布置孔位，误差不大于2 cm，用木桩固定，标上孔号。

2）钻孔。采用岩芯钻机泥浆循环造孔，首先找到孔号，将钻机移至钻孔位置，用水平尺调整机身水平、立轴垂直，然后垫稳、垫平、垫牢机座，控制孔位偏差不大于2 cm，测试无误后方可开钻。钻进过程中，详细记录孔号、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处理。确保钻孔入岩深度0.5 m以上，造孔的孔斜率不得超过1.5%。经现场技术人员和监理人员验收合格后，方可进行下一道工序。

3）下喷射管。先检查水气嘴是否畅通，压力能否满足设计要求，在地面上进行试喷并调整好喷射方向，然后将喷杆缓慢下到设计深度，误差不大于20 cm。整个工程分两序施工，即首先施工一序孔，再进行二序孔施工，这样板与板成焊接式连接，可以形成一道防渗墙。定喷成墙最小厚度为20～30 cm，凝结体强度不低于3 MPa。

4）制浆。采用32.5R普通硅酸盐水泥，水泥细度通过80 um方孔筛，其筛余量不大于5%。制浆采用两级搅拌，一级搅拌后经过滤放入二级搅拌机，边搅拌边灌浆。制浆时严格控制水灰比1∶1，浆液比重为1.4～1.5 g/cm3，经常用比重计检测浆液浓度，保证浆液浓度、无颗粒、均匀稳定、流动性好。

5）喷射提升。喷射管下至设计深度后，开始送入符合要求的气、浆，进行喷射。待孔内水泥浆液冒出孔口后，即按设计的提升速度，自下而上开始喷射作业，直至达到设计的终喷高度，停喷并提出喷射管。在喷射过程中随时测量各项参数，使之符合要求并做好记录。

6）回灌、清洗。喷射结束后，应利用回浆或搅制的水泥浆进行回灌。在浆柱的静压作用下，水泥浆继续缓慢地向周围渗透，直至孔内液面不再下降为止。每孔喷射完毕后或因停电等原因停工时，都要及时将管路冲洗干净，不留残渣，防止水泥浆堵塞管路。

7）质量检查。在指定地点处进行开挖，从开挖的高喷防渗墙来看墙体连续性较好，板与板成焊接式连接，大部分成墙厚度达到50～60 cm，水泥浆与砂卵石胶结良好，断面外观和混凝土结构一致。

4 结语

沂河源水景公园经过高喷灌浆技术处理后，蓄水证明防渗效果良好。河道中的三座大坝，依次拦截了上游鲁山来水。水漫坝时成瀑布，水落坝时为蓝带，给县城增加了一大景观。