浅谈高喷防渗墙在粉细砂地基围堰中的施工

姜 妮

（中国水利水电第三工程局有限公司 陕西 西安 710016）

1 工程概况

黄河海勃湾水利枢纽工程是一座防凌、发电等综合利用工程。海勃湾水利枢纽工程为Ⅱ等工程，工程规模为大（2）型，枢纽主要建筑物由河床电站、泄洪闸、土石坝等建筑物组成。水库正常蓄水位1076.0 m，总库容4.87亿m3，电站总装机容量90 M W。

导流挡水建筑物采用土石围堰，导流建筑物级别为4级，采用导流明渠作为泄水建筑物的导流方式，即一次性拦断河床，在河床上下游围堰的保护下，完成泄洪闸及电站厂房施工以及导流明渠左侧土石坝施工。

2 河床地质条件

黄河海勃湾水利枢纽坝址地处黄河弯道段，河谷宽约540 m，为不对称宽谷，河床高程1064.0 m～1066.5 m;平水期黄河水位约1066.5 m，水深一般在0.5 m～2.5 m，主河槽宽度400 m左右；河谷区为黄河冲积地貌类型，主要是河漫滩。河床表层为新近堆积的细砂、粉砂，松散至稍密，地层岩性是以粉砂、细砂为主，夹有砂砾石、中粗砂和粘性土夹层和透镜体的第四系松散堆积物。河道两岸均为土质岸坡，左岸为黄河Ⅰ级阶地，与乌兰布和沙漠相连，高程在1069.5 m左右；右岸为黄河Ⅱ级阶地，岸边高程在1078 m左右。

3 高喷灌浆前期施工

3.1 防渗方案设计

海勃湾地层岩性主要为粉砂、细砂为主，粉细砂地质渗透系数较大，透水性强，因此上游围堰防渗体采用高喷防渗墙结合复合土工膜施工，下游围堰为单一高喷防渗体。在前期施工过程中受粉细砂层地质影响，基坑内及基坑内边坡附近仍然出现了局部塌陷和集中涌水等现象。为了尽快回复现场施工，在基坑右岸边坡施工高喷防渗墙，并与上、下游围堰高喷防渗墙搭接，以阻断渗水通道。

3.2 高喷灌浆施工

3.2.1 施工工艺

首先采用装载机等施工机械平整场地，修筑施工平台，之后测量放线，钻机就位，开始钻孔。钻孔验收合格后，旋喷机就位。下入喷管前，应先进行地面试喷以检查设备是否运转正常以及管路、喷嘴畅通情况。在下入或拆卸喷射管时应对喷嘴进行保护以防堵塞。当喷头下到孔底后，进行原地转动静喷。待孔口返处浆液，风压力、返浆比重达到设计值时，正常提升。喷射过程中定时检测原浆、返浆比重，控制风压。

3.2.2 主要参数和技术要求

（1）钻孔

钻孔采用地质钻机钻孔，采用泥浆护壁。孔位放样每隔50 m由全站仪测设一轴线控制点，控制点之间由钢卷尺丈量出灌浆孔位。孔位布置为单排，孔距1.0 m，分两序，逐序加密施工，减少基坑抽排水量。钻机就位时采用水准尺或罗盘定位，孔斜率小于或等于1.0%，钻孔结束后采用量钻杆测量孔深或以下入旋喷管深度确定孔深。因孔太深且粉细砂层易埋钻杆，如频繁发生塌孔、埋钻等现象，根据实际情况采用分段钻孔。

表1 高喷施工参数表

（2）喷灌【2】【3】

采用三管法高压旋喷灌浆，高喷板墙墙体结构形式为旋喷套接，如图1所示。

高压旋喷施工技术参数详见表1。

4 高喷灌浆后期施工

4.1 防渗方案修正

基坑水位降至1053.0 m高程时，基坑内继续出现集中涌水现象，在施工过程中采用临时反滤压盖措施后，涌水量有所减少，水压仍较大。基坑下游右侧降水管井施工时，钻机分别钻至1043.0 m和1045.0 m高程时，钻孔内泥浆迅速流失，从基坑内涌水处冒出，推断出在1043.0 m和1045.0 m高程一定存在集中渗水通道。因此，在基坑右坝肩渗水通道原高压旋喷防渗墙的基础上进行加固、加深补强。加固灌浆孔布置在现有防渗墙的外侧，与现有防渗墙孔位成梅花形布置，排距0.9 m。

4.2 围井试验

为防止集中渗水通道高程附近防渗墙不受水压破坏以及墙底绕渗对土层的破坏，考虑到高喷灌浆对原墙体进行破坏，担心会把原墙体击穿，进行试验论证。选择在围井的外侧钻孔，由测量放点，孔位选择在现有灌浆孔和加固灌浆孔之间，孔距40 c m，成梅花形布置，钻孔深度4.0 m，孔径φ110 m m，用40 M P a高压水喷射不灌浆，提升速度10 c m/m i n，开挖检查墙体孔径为φ210 m m～φ250 m m，墙体受破坏程度为5 c m～7 c m。为进一步落实此方案的可行性，结合生产选择在原高喷防渗墙产生漏浆、塌孔两次，埋入一根喷管的地方，排距0.4 m处进行钻孔，钻孔深度45.32 m（钻至1026 m高程），喷射长度24 m。在钻孔过程中无异常情况，一次成孔。喷灌过程中，在1030 m高程出现轻微漏浆，采取静喷、降压、上下提升等措施后返浆，1040 m高程以上返浆浓且返浆量较大，无异常情况。

试验结果证明，排距40 c m不会因高压喷射把原墙体破坏而形成集中涌水通道，排距40 c m造孔上部具有良好的护壁效果，成孔率高。通过喷灌了解到：在1040 m高程以下还有渗水通道，也证明此次高喷防渗墙加深加固的必要性。

5 高喷防渗墙在粉细砂地基围堰中的施工【4】

5.1 施工难点

根据海勃湾工程的地基特点，高喷防渗墙在施工过程中，由于水压力在地层中形成粉细砂上涌，喷灌过程中塌陷造成喷管无法转动现象。

5.2 施工措施

为了解决高喷防渗墙喷灌过程中塌陷容易掩埋喷管造成喷管无法转动现象，海勃湾工程施工中采取以下措施。

（1）在钻进过程中探明地下空洞，根据空洞大小先采取灌注水泥浆和水泥砂浆填充，然后进行高压旋喷处理。

（2）为了防止埋杆现象，采用分段钻孔，对于频繁发生塌孔、埋钻现象根据实际情况也采用分段钻孔措施。

（3）增大喷管与孔壁间隙。钻孔垂直，且钻孔结束后及时验收，尽早喷灌，防止粉细砂层上涌。

（4）对于抱喷管频繁地段宜采用分段起拔套管，分段喷灌的方法。

（5）遇喷射灌浆过程中不返浆的情况，采用每米静喷30分钟后提升的原则，局部不返浆的部位可采用降低浆压、气压，上、下提升喷管。

（6）当孔内出现严重漏浆，采取降低喷射管提升速度或停止提升；降低喷水压力、流量进行原地灌浆；喷射水流中掺加速凝剂；加大浆液密度或灌注水泥砂浆、水泥粘土浆；向孔内充填砂、土等堵漏材料。

（7）供浆正常情况下，孔口回浆密度变小，不能满足设计要求时，采取加大进浆密度或进浆量的措施。

（8）高喷灌浆因拆卸喷管复喷长度不少于0.2 m，因事故中断后恢复施工时，复喷长度不少于0.5 m。停机超过3小时对泵体输浆管路进行清洗后继续施工。

6 结语

本工程是在粉细砂地层中进行高喷防渗墙施工，粉细砂地层容易在水压力的作用下形成粉细砂上涌，致使喷浆过程中塌陷掩埋喷管造成喷管无法转动。为了克服在粉细砂地层施工的难处，结合设计与施工方面采取了以上措施，保证了在粉细砂地层中进行的高喷防渗墙达到预定的防渗效果，保证了海勃湾水利枢纽项目的顺利进行。陕西水利

[1]《水利水电工程施工手册》编委会，《水利水电工程施工手册（地基与基础工程）》[M]，北京：中国电力出版社，2004.

[2]《水电水利工程高压喷射灌浆技术规范》编写组，《水电水利工程高压喷射灌浆技术规范》（DL/T5200-2004）[S]，北京：中国电力出版社，2004.

[3]陈思刚等.《高喷防渗墙在二龙山水电站厂房围堰中的应用》[J]，西北水电,2009(2).

[4]黄宝德.《影响高喷防渗墙质量的因素及防治措施探讨》[J]，人民长江,41(5),2010年3月.