高喷防渗墙在西藏金桥水电站厂房改线公路中的应用

张 刚，王少华

（浙江华东工程咨询有限公司，浙江杭州，311122）

1 工程概况

金桥水电站是易贡藏布干流上规划的第5个梯级电站，位于西藏那曲嘉黎县境内，上距嘉黎县100 km，下距忠玉乡10 km，嘉（黎）-忠（玉）公路从首部枢纽及厂区通过，交通便利。

金桥水电站为引水式电站，工程主要任务是在满足生态保护要求的前提下发电，促进地方经济及社会发展。水库正常蓄水位3 425.00 m，死水位3 422.00 m，水库总库容38.17万m3，调节库容11.83万m3；首部枢纽建筑物最大坝高26 m，电站总装机容量66 MW（3×22 MW）。

尾水出口闸室与下游河道由尾水渠连接。尾水渠的底宽采用渐扩型式，过水断面为梯形断面，尾水渠边坡采用重力式挡墙结构，其下游侧有嘉（黎）-忠（玉）公路从厂区通过。

高喷灌浆主要目的是在改线嘉忠公路路基基础内形成一道高喷防渗墙，满足拦挡重现期10年洪水对路基的冲刷，同时满足整个施工期河水对厂房的渗漏低于设计标准，确保工程的正常进行。

2 尾水出口平台工程地质条件

尾水出口位于嘉（黎）-忠（玉）公路里程碑105.6 km的右岸Ⅰ级阶地上，该处Ⅰ级阶地长约150 m，宽35 m，地形平坦，地面高程3 278～3 279 m，厂房近南北向顺台地布置。Ⅰ级阶地表面有薄层含砾砂土，厚度约0.5 m，下部为冲积砂卵砾石层，厚度26～50 m，结构中密～密实，为强透水层。地基允许承载力400～500 kPa，变形模量40～45 MPa，其中夹有两层砂层透镜体：（1）第一层顶面分布在地面以下6～8 m处，厚度3～6 m，呈透镜状分布；（2）第二层顶面分布在地面下21～26 m，厚度2～5 m，呈透镜状分布，不连续。该层岩性为含砾细砂，含砾量约10%，均匀、纯净，较密实，允许承载力250～280 kPa，变形模量20～25 MPa，渗透系数3.07×10-5cm/s，为弱透水层，承载力及变形模量相对较低，且厚度分布不均，工程地质性状较差，存在地基不均匀沉陷及地震液化等问题。基底为奥陶系变质石英砂岩，完整性较好，工程地质性能良好。

3 高压喷射灌浆设计

高喷灌浆防渗墙[1]布置在改线的嘉忠公路路基边沿，轴线总长171.38 m，孔距0.70 m，共1排。防渗墙底高程3 261.5 m，防渗墙顶高程3 276.5 m，采用悬挂式高喷防渗墙，深15.0 m，墙厚0.6 m。防渗墙采用三管法高压旋喷灌浆工艺。

高喷防渗墙施工共分三个单元，按照规范要求，每个单元不超过1 000 m2，共245个孔，其中：第1单元对应孔号CF-1～CF-80，80个孔；第2单元对应孔号CF-81～CF-160，80个孔；第3单元对应孔号CF-161～CF-245，85个孔。

注浆采用纯水泥浆，水泥采用普通硅酸盐水泥，水泥强度等级不低于42.5R，水泥浆水灰比1∶1。

4 高压喷射灌浆施工工艺

4.1 施工场地布置

用挖掘机清除施工场地沿防渗墙轴线两边各1.0 m范围内的表层直径大于20 cm的卵石和漂石，以避免影响施工质量；同时对施工场地沿防渗墙轴线两边各3.5 m宽范围回填级配良好的砂卵石，并压实[2]。

4.2 钻孔

采用D90A钻机造孔，φ146 mm套管跟管钻至设计孔深终孔，孔向垂直，钻机安设必须平衡、牢固。

4.3 验孔、拔套管

钻孔终孔自检合格后，由质检人员现场验收，合格后钻机移至下一孔继续钻孔。

在合格孔中下入φ110 mmPVC管，用拔管器拔出套管。

4.4 喷机到位、试喷、下喷杆

喷机行走至孔位后，保证转盘与孔位中心对正，进行风压、水压、浆压的试运行，检查浆路是否阻塞，气压、水压是否达到设计参数。无异常情况时，用胶垫将水气嘴封堵，以免水气嘴被孔内砂石堵塞。下入喷杆后，安装转盘，调试到旋喷位置，然后依次送入水、气、浆进行喷灌。

4.5 喷灌

水、气、浆正常时，开动转盘，等孔口返出浆液时开始提升，提升速度根据孔口浆量调试，喷灌过程中应经常观测浆量、浆压、气压、水压等参数，一旦发生变化应立即通知孔口操作人员做提升调整。本工程高压旋喷连接形式采用旋喷套接，采用单排高压旋喷套接方式，桩径0.7 m，间距0.7 m（见图1），相关施工参数见表1。

表1 高压旋喷灌浆施工参数Table 1 Construction parameters of high pressure rotary jet grouting

图1 改线嘉忠公路挡墙布置图Fig.1 Layout of the cutoff wall of Jiazhong highway

4.6 喷灌的特殊情况处理

（1）高喷应连续作业，不得无故停喷，中途拆卸喷射管应将喷杆放至停灌位置以下进行复灌，搭接长度不小于0.5 m。

（2）高喷灌浆过程中，出现压力突降或骤升、孔口回浆浓度或回浆量异常等情况时，应查明原因，及时处理[3]。

（3）高喷灌浆过程中若孔内严重漏浆，应采取以下措施处理：①孔口不返浆时，应立即停止提升，孔口少量返浆时，应降低提升速度；②降低水压、流量进行原位灌注；③在浆液中掺入速凝剂；④加大浆液密度；⑤向孔内填入砂等堵漏材料。

（4）供浆正常情况下，孔口回浆浓度变小，回浆量增大，应降低风压并加大进浆密度或进浆量。

（5）喷浆过程中应在地层变化时调整高喷参数。当从下而上喷灌，遇到基岩与砂砾石接触处，应静喷到返浆才慢慢提升，若不返浆应停止提升，同时孔口应注入浆液，直到返浆为止。不管施工至何段次，均应密切注意返浆量和返浆浓度，及时调整施工参数，确保施工质量。

4.7 孔口回填

高喷灌浆应喷至孔口，直至孔内浆液不下降为止。在喷灌其他孔时，将返出的浆液引至刚喷灌结束的孔内。

4.8 平车移开

孔口回填结束后，清洗高喷平车及喷射管路，检查平车行走及提升装置情况，将平车移开。

5 高喷墙体质量检查

5.1 质量检查方法

按照高喷灌浆施工规范，并经过对高喷过程资料进行分析，明确检查形式为注水检查[4]和开挖检查两种。注水检查在每个单元设一个检查孔，开挖检查由监理工程师现场随机指定位置，观察墙体搭接效果及验证各类参数。

5.2 检查相关参数

检查孔孔径不低于φ75 mm，检查孔深为施工孔深的90%。注水检查结束后，对检查孔进行浓浆压力封孔处理。

开挖检查标准为在墙体边缘挖出深3 m、长5 m的沟槽，对墙体厚度、连续性进行观测。高喷灌浆施工结束后，由监理工程师组织相关人员到现场进行开挖直观检查，墙体厚度大于0.6 m且墙体胶结良好、连续，则视为质量合格。

5.3 高喷墙渗透系数计算公式

K=2Qt/L(H+h0)（H-h0）

式中：K为渗透系数；Q为稳定流量；t为高喷墙平均厚度；L为围井周边高喷墙轴线长度；H为围井内试验水位至井底的深度；h0为地下水位至井底的深度。

5.4 质量检查情况

5.4.1 防渗墙检查孔渗透系数

高喷防渗墙检查孔渗透系数统计详见表2。

表2 高喷防渗墙检查孔渗透系数统计表Table 2 Statistics of permeability coefficient of inspection holes in the high pressure jet grouting cutoff wall

5.4.2 防渗墙开挖后效果

防渗墙开挖后效果详见图2。

图2 防渗墙开挖后效果图Fig.2 Effect after excavation of cutoff wall

6 结果分析及效果评述

金桥水电站地下厂房工程改线公路基础防渗施工共完成245个高喷灌浆孔，钻孔共计3 941.4 m，喷浆共计3 941.4 m，使用水泥1 849 020 kg，单位注入量469.13 kg/m，其中：Ⅰ序孔123个，钻孔1 978.7 m，喷浆1 978.7 m，灌注水泥量1 054 800 kg，单位注入量533.08 kg/m；Ⅱ序孔122个，钻孔1 962.7 m，喷浆1 962.7 m，灌注水泥量794 220 kg，单位注入量404.66 kg/m。从Ⅰ序孔、Ⅱ序孔单位灌入量来看，呈明显递减趋势，符合灌浆规律。

完成旋喷防渗墙检查孔6个，钻孔81.0 m，注水试验6段，注水成果均达到规范及设计要求（i×10-5）。

由监理和业主现场随机指定对防渗墙开挖两段，开挖深度3.0 m，开挖检查墙体厚度≥0.8 m，墙体水泥充填密实、均匀，胶结完整，搭接连续、无空隙，墙体强度较高。

金桥水电站地下厂房工程改线公路基础高压旋喷防渗墙灌浆无论在理论上还是实际操作中，各类施工参数均达到了设计及相关规范要求，具有施工独立、工期短、效率高、工艺可靠、专业性强、质量好等特点。现场钻孔做静水头压水试验，证明高压旋喷防渗墙施工质量好，增强了基础的稳定性和安全性，提高了软弱地基承载力，达到了设计预期目的。

2017年7 月，金桥水电站施工区域发生重现期超20年洪水，易贡藏布河水上涨迅猛，厂房改线公路防渗墙防渗效果突出，未影响到汛期厂区施工。

7 结语

金桥水电站地下厂房工程改线公路基础防渗墙严格按照相关施工规范和设计、监理的要求进行施工，孔位偏差、钻孔深度、段长、压力、提升速度、浆液浓度、结束标准等技术参数均满足相关规范和设计要求。高喷孔和检查孔的资料齐全，高喷灌浆的各项检测指标达到相关规范[5]和设计要求，工程施工质量优良。

通过防渗墙施工过程中对各施工参数的检验和修正，并经过质量检测，证明西藏金桥水电站地下厂房工程改线公路基础防渗墙施工适用于同类地质条件下大面积高喷灌浆施工。同时，根据生产实践得出经验，建议在易贡藏布江河流域后续生产中可优先采用三管法进行高喷防渗墙施工，相关参数如下：水灰比：1∶1，水压：35～40 MPa，水量：70 L/min，气压：0.6～0.8 MPa，气量：0.6～0.8 m3/min，浆压：0.1～0.3 MPa，浆量：60 L/min，提升速度（砂卵石层）：6～12 cm/min。