高压定喷防渗墙工艺在双山北闸翻建工程中的应用

顾克勤

（江苏省张家港市天源水利设计院，215600，张家港）

高压定喷防渗墙工艺在双山北闸翻建工程中的应用

顾克勤

（江苏省张家港市天源水利设计院，215600，张家港）

高压定喷；防渗墙；工艺

高压喷射灌浆技术自20世纪70年代引进我国后逐渐在各行业建筑领域推广，该技术在水利水电行业除应用于地基加固外，更广泛地应用于水工建筑物防渗工程中。40多年来，经过水利水电行业广大工程技术人员努力，在各种规模的水工建筑物中，在复杂多样的地质条件下，建成了大量高喷灌浆防渗墙，积累了丰富经验。本文简要介绍高压定喷防渗墙施工工艺在双山北闸翻建工程中的应用。该工程经实地取样，检验质量符合规范要求，取得了很好防渗效果，在类似工程中有借鉴作用。

一、工程简介

张家港市双山北闸翻建工程位于双山岛西北部千斤港河道上，距长江约300 m，工程的主要作用是防洪挡潮、排涝及引水，建设标准按II等2级水工建筑物确定；防洪标准为二十年一遇最大三日暴雨雨后一天排出。工程规模确定为闸孔净宽6 m节制闸加排涝流量2×2 m3/s的排涝泵站。节制闸挡潮闸门采用升卧式平板钢闸门，门顶高程为8.1 m（吴淞基准，下同）,配 Qswy-2×125 kn-11卧式油压启闭机；排涝泵站安装2×800ZLB-125轴流泵，配JSL-12-10立式电机，电机功率为130 kW。

地勘显示，本工程闸站持力层坐落在②层淤泥质重、中粉质壤土夹轻砂壤土、轻粉质壤土上，水平渗透系数为2.0×10-5cm/s，下卧层土质为③层轻砂壤土，水平渗透系数为6.0×10-4cm/s；经计算水平防渗长度小于规范要求，需设置垂直防渗墙，确保防渗长度满足规范要求。根据工程地质情况，考虑到工程位于长江内双山岛上特殊地理位置，大型地基处理设备无法正常通过水路进入施工现场，设计采用高压定喷防渗墙实施。

二、防渗排水设计

1.防渗长度计算

闸站基础的防渗长度及闸站基础的地下轮廓线长度应不小于地基允许渗径系数与上下游水位差之积，及L≥C△H。根据地质资料，闸站持力层坐落在②层淤泥质重、中粉质壤土夹轻砂壤土、轻粉质壤土，该层渗透系数为2.0x10-5cm/s，参考《水闸设计规范》，允许渗径系数值C为11，最大水头差△H=4.80 m。经计算，需要的防渗长度C△H=52.8 m，现有防渗长度L=43.5 m＜C△H,不满足要求。为满足抗渗要求，闸站底板上、下游分别设3 m长防渗墙，则渗径达到55.5 m，满足防渗要求，同时在两侧消力池设排水孔，并在排水孔下设反滤层。

2.闸站基础渗透稳定验算

闸站基础基底渗透压力采用改进阻力系数法，按照《水闸设计规范》附录 C 公式（C.2.1.1～C2.6）计算，选取正向挡水校核最不利的设计工况作为控制计算条件，按砂壤土取允许渗流坡降值，水平、出口段渗流坡降计算见表1。计算结果可见，水平段渗流坡降计算值小于允许值，但出口段渗流坡降计算值大于允许值，不满足渗透稳定要求，故采取防渗措施。

表1 闸站基础渗透稳定计算成果

3.闸站岸绕流渗透稳定验算

边岸绕流计算采用改进阻力系数法先算出各键点化引水头，再由公式算出渗流面不透水层以上水深，水平段、出口段渗流坡降计算成果见表2。计算结果可见，闸站岸绕流满足要求。

表2 闸站岸绕流稳定计算成果

三、防渗墙形式确定与工艺

历年来张家港市水工建筑物采用防渗墙结构形式多种多样，有木质板桩、钢板桩、钢筋混凝土板桩、深层搅拌桩及高压喷射灌浆防渗帷幕等。成墙的施工方法有锤击法、静压法、深层搅拌法及高压喷射灌浆法等。由于本工程地址位于长江中的双山岛上，进入岛上的交通工具仅靠两条小型汽渡船，且对汽车限载2 t，同时双山北闸所处位置施工进场道路及施工场地狭小，因此对于大型、重型的施工设备均不能正常通过水路进入施工现场。经综合分析比较，确定采用高压定喷防渗墙形式，该成墙工艺特别适用于大型机械设备无法进场、施工场地狭窄等情况。

工程采用新两管法高压定喷成墙工艺施工。

四、质量控制

1.工艺参数确定

首先进行现场试验。试验场地选择地质条件有代表性的地段，共布设3孔，孔位在同一直线上，施工时分序进行，先喷1孔与3孔，后喷2孔，孔深均按照设计要求，在施工时将高压气嘴摇动角度、压力、气量，水泥浆液的指标及提升速度详细做好记录。等最后一孔喷完3天后进行开挖检查，深度不小于2.5 m，墙体龄期达到后，采用钻机对墙体取芯，送实验室进行抗压试验及渗透性试验。

根据提供的高程点、控制点测放施工轴线及起始点桩位，用水准仪测定各桩位高程。根据设计防渗墙底高程和实测桩位点顶面高程确定防渗墙墙深，制成防渗墙深度施工控制表。用经纬仪和钢尺对每根高压定喷桩位进行测放，用30 cm的红头毛竹签定样，红头毛竹签高出地面3～5 cm，确保桩位偏差小于2 cm。

2.钻孔质量控制

①根据施工图纸规定的桩位进行钻孔定位，其中心误差不大于3 cm。

采用非线性最优控制的电流跟踪效果比较差，原因是该系统本身是线性系统，当采用非线性的控制方法之后，反而将控制变得更加复杂，效果反而不好。

②钻机架设平稳，保证钻机在钻进过程中不移位，钻杆在钻进过程中倾斜率小于1.5%。钻进中泥浆护壁，每孔完成后都要用钢尺测量钻具长度，控制终孔深度达到设计深度。

③认真做好施工记录，记录与钻孔同时进行，要求正确反映地层情况，为定喷提供可靠的依据。

④每钻完一孔，经验收合格后用浓泥浆将孔内充满，防止塌孔，并堵住孔口，防止孔内掉入异物。员之间要统一口令，相互沟通。

②定喷台车就位后，地面试喷，定向摆喷，调整各项技术参数达到设计要求。

③包好水嘴和气嘴，将喷射管下到设计深度。

④拌制水泥浆液、供风等，待各施工参数均达到实地试验确定的技术参数且孔口已返出水泥浆液时，即按技术参数自下而上进行定向摆动喷射灌浆，确保摆喷角度允许偏差1°。

⑤喷管提升至设计墙顶高程后，停止高压喷射，并对孔内及时回灌。

⑥作业中因拆卸喷射管等中断施工后，重复喷射灌浆长度不小于0.2m。

⑦施工分两序进行，先施工一序孔，后施工二序孔，相临孔高喷间隔时间不少于10小时。

⑧每喷完一孔应将水泥浆管路冲洗干净，防止浆液凝结、堵塞喷嘴。

五、施工效果

3.水泥浆液质量控制

①原材料质量控制。本工程所用水泥为普硅32.5级，在使用过程中确保每批都有质保书，并且经抽样试验合格、报监理工程师审查同意后使用。

②浆液配合比.浆液水灰比采用1∶1，现场配置好后，经监理工程师批准方可使用。

③施工用机械搅拌水泥浆，水泥浆采用进料机均匀地进料。定期用比重秤检测水泥浆液密度，控制水泥浆液密度不小于1.4 g/cm3。配制好的水泥浆用滤网过滤。

4.定喷质量控制

①高压定喷是多台机械设备联合作业，每台设备的运行参数都必须在设计要求范围之内。各设备操作人

高压定喷防渗墙工艺在双山北闸翻建工程中的应用达到了规范要求，通过了江苏水利建设工程质量检测站检测。

①防渗墙强度。采用现场取样、室内加工成型对闸底板及上游左侧翼墙基础防渗墙墙体高压定喷施工工艺水泥强度进行检测，共抽检4个断面，底板和翼墙分别抽检2个断面，每个断面各加工3个试样，均合格。

③防渗墙渗透性。采用现场取样、室内加工成型对闸底板及上游左侧翼墙基础防渗墙墙体高压定喷施工工艺水泥渗透性进行检测，共抽检2个断面 （底板和翼墙分别抽检1个），每个断面各加工6个试样，合格。

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1000-1123（2017）20-0051-02

2017-09-27

顾克勤，院长。

责任编辑 李建章