高压摆喷灌浆在坝基防渗工程的推广应用

纪福春

（四平市水利勘测设计研究院，吉林 四平 136000）

高压摆喷灌浆在坝基防渗工程的推广应用

纪福春

（四平市水利勘测设计研究院，吉林 四平 136000）

东丰县仁合水库坝基高压摆喷防渗工程是四平市一项重点工程，关系着35万人饮水问题。该工程采用高压摆喷灌浆防渗技术，提高了防渗标准，显著降低了工程投资成本。整个防渗规模为长534 m，深17 m。工程通过应用新工艺、新结构方案，提高了施工速度，取得良好的防渗效果。

高喷灌浆；三重管（摆喷法）；防渗处理；地基加固

1 项目概况

东丰县仁合水库位于东丰县仁合乡境内，距东丰县6 km，座落于松花江流域，辉发河水系，莲河支流大柳树河左岸分支的小搂脖河上。该工程以防洪、灌溉为主，兼顾除涝、水产养殖等，是一座综合利用的中型水库。水库始建于1957年，后于1979年进行扩建增容，同时提出城市供水要求，于1981年竣工运行。1984年对扩建工程进行了验收，并对遗留工程和问题提出了处理意见。水库自运行至今，发现坝顶防浪墙与粘土心墙脱离，土坝上下游护坡年久失修，破坏严重，坝后排水失效，坝基渗漏严重，供水工程取水首部严重破损，灌溉引水支洞庭严重破损和淤堵等诸多问题，无法正常运行。2000年3月仁合水库经水利部大坝安全鉴定，被定为Ⅲ类病险水库。2000年12月完成该水库除险加固设计。在除险加固设计中四平市水利勘测设计研究院组成了攻关小组，反复优化设计，针对上述存在的问题逐一进行科学处理，为达到水库正常蓄水位，保证向城市年供水100万t，对坝基进行防渗处理。在坝基防渗处理设计中，突破了传统设计方案，探索和引进新的工艺、新的结构技术措施。进行了多种方案比较，设计最后确定采用高压摆喷灌浆防渗方案，并得到了上级业务主管部门专家认可和采纳。方案：防渗范围534.4 m，防渗板墙厚度0.20 m，平均高度 6.5 m,整个成孔深度17.2 m 。

仁合水库除险加固实施已有2年多，从根本上解决和改善东丰县人民生活用水问题，灌溉面积达141 hm2，保护下游农田566.67 hm2，实现高产稳产。在防洪方面可确保水库下游梅河口市、四梅铁路、四浑国防公路的防洪安全具有潜在的经济效益和社会效益，对于发展东丰县县城经济亦具有极其重要的意义。该项目新工艺、新结构的成功引进和推广，填补了吉林省内空白。

2 高喷灌浆的原理

高喷灌浆法是从灌浆管的喷嘴中喷出高速水流，利用自射流高度集中、力量强大的动能，冲击、切割地层并同时灌入浆液，与冲切的土体混合。随着喷嘴的提升、摆动、旋转和浆液的凝固，在地基中形成质地均匀、连续且密实的板墙或桩柱等，达到防渗和加固地基的作用。

高压摆喷灌浆在地基形成防渗板主要有5个作用的结果：①冲切掺搅作用水流；②升扬置换作用；③充填挤压作用；④渗透凝结作用；⑤位移袱裹作用。

3 技术推广的主要内容及创新

3.1 主要内容

高压摆喷灌浆防渗技术作为一种新的施工工艺、新型的结构型式其特点是：施工效率高、钻孔直径小、成墙质量好、节省灌浆材料，对土层适应性强。其工艺原理是利用φ89合金钻孔，在地层中钻孔，将高压喷管直接深入孔中预定深度按照施工技术参数高压喷射摆动提升成墙。该工艺造孔和下管一次完成，并结合设计孔距充分利用高压设备形成高压水流对土体进行冲切，并充分利用高速喷射流的高能区域高效切割地层，实现快速提升。

1）设计技术参数：①采用32.5级普通硅酸盐水泥和置浆混合液；②钻孔孔径偏差不大于50 mm，偏斜率小于1.0%；③防渗板墙与心墙搭接长度为2.0 m，孔深伸入基岩不小于1.0 m，墙体有效厚度不小于200 mm；④孔距1.6 m；⑤墙体的渗透系数不大于1.26×10-6cm/s，抗压强度不小于3.0 MPa；⑥灌浆施工前进行围井试验，校核施工参数；⑦结构形式：折线交叉哑铃状方式连接，摆角为25°。

2）摆喷施工参数选定：喷嘴数量，2个；水压力，30～40 MPa；水流量，75 L/min；气压力，0.8～1.5 ；气流量，1.5 m3/min；浆液压力，0.6～0.8；浆液流量，70 m3/min；提升速度，5～10 cm/min；摆角为 25°；浆液配比，采用 32.5 级普通硅酸盐水泥浆，水灰比0.8∶1。

3）高喷灌浆主要设备选择:根据设计技术参数和场地地质环境，选用三重管——摆喷法施工，施工的机具和设备主要有：地质钻机，150型；高喷台车，15 m；高压水泵，40 MPa；泥浆泵，100/10；空压机，6 m3；泥浆搅拌机，200 L；三重管包括导流器和喷嘴、双喷嘴；高压胶管，1.5寸。

目前高压摆喷灌浆这种新工艺、新结构作为一种基础处理形式，多用于我国南方部分地区的各大、中型水利枢纽工程。在我国北方，特别是在吉林省应用很少，该工艺在选取设计参数和工艺参数上具有特殊性，有成功的经验、也有失败的教训。该工艺还正在探索、改进和完善中。

仁合水库坝基防渗采用高压摆喷灌浆代替了传统的帷幕灌浆、化学灌浆、混凝土防渗墙结构，在设计参数和施工工艺参数及设备选用上，设计先进、科学合理，该项指标已步入国内同类技术领先水平。

3.2 技术创新要点

1）结合原土层结构，选用三重管（摆喷法），就地取材。经过调整和完善设计技术参数和施工工艺参数，选用配套设备，显著降低工程投资，较传统结构型式节省工程费用约30%。

2）高压摆喷灌浆不破坏原坝体结构，保持结构的稳定性，可进行较深地层的基础处理。

3）该施工通过对坝体、坝基防渗的成功和失败教训，通过各参数的调整和完善，提高结构的稳定性和防渗的可靠性。

4 结语

仁合水库成功地引进高压摆喷灌浆防渗结构新技术，提高了防渗标准，施工速度快，显著降低了工程投资，整个防渗规模为长534 m，深17 m，解决了全县35万人饮水安全问题。该新结构与传统结构相比降低工程造成价30%，节省工程投资约73万元。同时，通过应用新工艺、新结构方案，提高了施工速度，且板连续处牢固实心密实，板墙渗透系数均在10-5～10-8cm/s，取到了良好的防渗效果。该项技术在仁合水库坝基防渗中成功应用，引起了省内同行有关专家的关注并得到好评，值得继续推广使用。

［1］DL/T5200-2004.水电水利工程高压喷射灌浆技术规范［S］.

［2］白永年，等.土石坝加固技术［M］.北京：中国水利水电出版社,1999.

［3］孙钊，等.大坝基岩灌浆［M］.北京：中国水利水电出版社，2004.

［4］刘文清，等.2004版最新水利水电灌浆工程施工工艺与技术标准实用手册［M］.合肥：安徽文化音像出版社，2004.

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