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摘要 ：本文结合肥东县管湾水库除险加固工程实践，介绍高压喷射灌浆成墙的工艺、质量控制及应有效果，旨在与广大同行探讨。
关键词 高压摆喷灌浆；防渗墙；垂直防渗；除险加固。
Abstract：In this paper, reinforced the Feidong pipe Bay reservoir engineering practice to introduce the high-pressure injection of grout into the wall processes, quality control and the desired effects, designed to explore the majority of peers.
Key words： high slew jet grouting; cutoff wall; vertical impermeable; reinforcement.
中图分类号：TV697.3+2 文献标识码： A文章编号：2095-2104（2012）
1、工程概况
安徽省肥东县管湾水库位于长江流域滁河支流的梁园上游，江淮分水岭南侧丘陵地区，是淠史杭灌区滁河干渠在肥东县境内的第二座反调节中型水利枢纽。水库大坝位于护城管湾村北，距梁园镇4km，大坝走向為东西向，全长约2000m（上坝），坝址处控制流域面积67.0km2，水库总库容2547×104m3。
水库除险加固前，上坝局部坝段基础渗漏严重，历年汛期坝后出现大量涌水等严重险情，直接威胁到大坝运行安全。2008年除险加固时综合考虑了大坝渗漏、地形、地质条件及水头等情况，对上坝0+700~1+700段采用高压摆喷灌浆防渗处理方案。高压喷射灌浆防渗墙轴线位于坝前脚，钻孔孔距0.6m，防渗墙顶部位于坝顶下1.5m，底部深入坝基下深度不小于2.0m，使其成为一个封闭的防渗体系。
2、高压喷射灌浆防渗墙施工工艺
根据设计技术要求和现场工艺试验，高压摆喷灌浆防渗墙采用双重管喷射工艺，分两序施工，两序喷灌间隔时间为7天，Ⅰ序孔间距1.2m，Ⅱ序孔为在两个Ⅰ序孔中间加密。
高压喷射灌浆的施工机具由高压发生装置、钻机、特种钻杆和高压管路部分组成。主要包括：钻机、高压泵、空气压缩机、注浆管、喷嘴、流量计、输浆机、制浆机等。施工工艺流程为平整场地→定位放线→钻机就位→跟管钻进成孔→下入PVC管→起拔套管→下入喷射管→制浆→高压喷射灌浆→成墙→冲洗器具→钻机移位→回填注浆。施工步骤如下：
a．施工前进行室内西方和现场试验，室内试验确定浆液的配比和喷射注浆后固结体的强度，现场试验确定施工工艺参数、注浆固结体经济计划和墙体抗渗指标等。
b. 进行场地平整，排浆沟和集浆池，做好冒浆排放措施和环境保护措施加固近临边坡。钻机安放在设计孔位上，钻孔位与设计位置的偏差不得大于5cm，要求安放水平，钻杆保持高度垂直。
c. 首先把钻机对准孔位，用水平尺掌握机身水平、立轴垂直，垫稳、垫牢、垫平机架，经技术人员检测合格后方可开钻。采用风动冲击器跟管钻进，钻进过程要记录完整，遇到异常情况及时查明原因，采取相应措施，对地层变化，颗粒大小、硬度等要详细记录。严格控制孔斜，孔斜率小于0.5﹪，发现孔斜率超过规定及时纠正。
d. PVC管采用人工辅助下设，每节长4m，孔径Φ90，连接用宽透明胶布粘接，连接密实、牢固。起拔套管采用液压拔管机，均速起拔，要时刻注意靴变化，做到稳而勤，以便顺利起拔套管。
e. 成孔后下入双重喷射管，在地面上进行水、气试喷后下管至设计深度。下管过程中，为防止泥沙堵塞喷薄欲出嘴，可边喷薄欲出水、边下管，但下压力一般不高于1MPa，以防射塌孔壁。
f. 将注浆管下入到预定深度后，即可自下而上进行喷射作业。施工过程中必须时刻注意检查浆液初凝时间、注浆流量、风量、压力、转速、提升深度等参数是否符合设计要求，并随时做好记录。当注浆管不能一次提升完成而需分数次卸管后喷薄欲出射的搭接长度不得小于50m，以保证墙体的整体性。
g. 喷射灌浆完成后将注浆的吸水管移到水箱内，在地面上喷射，以便把泥浆泵、注浆管和软管内的浆液全部排除，防止残存的水泥将管路堵塞。
h. 喷射注浆完成后，由于浆液的析水作用，一般固结体均有不同程度的收缩，使固结体顶部出现一个凹穴，容易造成加固地基顶部脱空现象，可采取静压回灌至浆液固结体顶面不下沉或用水灰比0.6的水泥浆补灌。
3、防渗墙墙体质量控制
3.1 主要材料技术控制
本项目高压喷射注浆的主要材料是水泥，设计要求采用普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥，水泥强度等级不低于R32.5，灌浆所用的水泥应保持新鲜，无受潮结块，细度为0.080mm方孔筛余量不大于5%。搅拌水泥浆所用的水质应符合JGJ63—89《混凝土拦和用水标准》规定。水泥浆由高速制浆机搅拌而成，水灰比1.0～1.5，搅拌埋单不小于4min，超过4h 的水泥浆作为废料处理，不得用于高喷灌浆。
3.2 主要施工技术参数
高压喷射灌浆施工参数确定是防渗墙成墙质量的重要环节，严格按照规范操作和高喷灌浆施工技术参数进行施工，是确定施工的关键。施工主要技术参数由室内配方和现场试验决定，本项目施工主权技术参数如下：
高喷灌浆的Ⅰ序孔间距1.2m，Ⅰ、Ⅱ序孔间距0.6m，高喷灌浆的成墙厚度不小于30cm；高喷灌浆孔位为垂直孔，其成孔偏斜不大于0.5﹪；高喷灌浆孔位与设计孔位偏差应小于5cm；高喷灌浆的形式为摆喷，摆角15°。提升速度的快慢直接影响浆液用量。提升速度过快，则墙厚不稳定、易产生空洞，且切割半径不符合要求，会造成在防渗墙搭接处产生薄弱环节；提升速度太慢，则冒浆量过大，造成水泥浪费。因此，需根据灌浆试验确定不同地层的提升速度。本工程地基岩层的提升速度为12cm/min；高喷灌浆的水压力为25～35MPa，风量为1.0～1.1m3/min，水泥浆压力为0.2～0.5MPa，流量为80～90L/min，注入水泥浆浓度控制在1.4～1.7g/ cm3,回浆比重控制在1.2g/ cm3。
3.3 施工中异常情况处理
3.3.1 不冒浆或断续冒浆
a.若由土质松软造成，可适当复灌，采取“少灌多复”。
b.若附近有空洞、通道，则应不提升注浆管继续注浆直至冒浆为止或拔出注浆管待浆液凝固后重新注浆。
3.3.2 大量冒浆、压力稍有下降
注浆管可能被击穿或有孔洞，应拨出注浆管进行检查。
3.3.3 压力骤然上升
表明喷嘴或管路被堵塞，可采取以下措施：
a.在高压泵和注浆管的吸水管进口和泥浆储备箱中设置过滤网，并经常清理。高压水泵的滤网筛孔规格以1mm左右为宜，注浆泵和水泥储备箱的滤网规格以2mm左右为宜。
b.认真检查风、浆的通道，在下注浆管前用薄塑料包好浆、风喷嘴；遵守设备开启顺序，避免风的通道在压力较低的情况下，被泵送的水泥浆浸入造成堵塞。
c.注意注浆管的维修保养，保证注浆过程不发生故障，避免水泥浆在管道内沉淀。
d.喷射过程中水泥供不应求时，应将注浆管提起一段距离，抽送清水将管道中的水泥浆喷出喷头后再停泵。
c.喷射结束后做好各系统的清洗工作。
3.3.4流量不变而压力突然下降或排量达不到要求可能存在渗漏现象，可采取以下措施：
a.检查阀、活塞缸套等零件，磨损大的及时更换。
b.检查吸水管道是否畅通，是否漏气，避免吸入空气。
c.检查安全阀、高压管路，清除泄漏。
d.检查活塞每分钟的往复次数是否达到要求，消除转动系统中的打滑现象。
e.检查喷嘴是否符合要求，更换过度磨损的喷嘴。
4、防渗质量检验
4.1 设计技术要求
本工程的高喷防渗墙设计质量要求：墙体的渗透性能和抗压强度应符合《水电水利工程高压喷射灌浆技术规范》（DL/T5200-2004）表5.0.3规定。
4.2 防渗墙质量检查
在高压摆喷灌浆施工过程中，应对水泥、浆液和各道工序的质量严格进行控制和检查，灌浆结束后，可采用大开挖检查法、钻孔取芯检查法、围井试验检查法等方法对防渗墙体进行质量检查和综合质量评定。 4.2.1 大开挖检查法。沿摆喷墙体两侧或一侧进行开挖，挖深一般2～2.5m。用肉眼直觀检查Ⅰ序、Ⅱ序孔喷射距离、衔接情况，在不同部位横向打孔取芯检查墙体厚度、强度等项指标。肥东县管湾水库共开挖了5段27 m对高压摆喷墙进行检查。 4.2.2 钻孔取芯检查法。高压摆喷墙完成14天后，可在墙体上布置钻孔取芯。检查孔孔位布置在墙体中心线上的相邻两孔高压摆喷墙体的搭接处，自上而下分段钻孔、取芯和进行静水头压水试验。每个单元工程可布置1个检查孔。肥东县管湾水库按单元工程划分共布置5个检查孔，共取38个芯样。 4.2.3 围井试验检查法。围井检查需在高压摆喷墙完成7天后进行，围井宜布置在地层复杂、漏浆严重或可能存在质量缺陷等部位，以高压摆喷墙为一侧井壁，进行布孔和灌浆形成井型封闭式墙体，并对井底进行封闭，在围井内钻孔进行注水或抽水试验。围井各面墙体轴线围成的平面面积，砂土、粉土层中不小于3m2，砾石、卵石层中不小于4.5m2。肥东县管湾水库共布置了2个围井，检测结果高压摆喷墙体渗透系数k=1.48×10-6cm/s，小于设计渗透系数值(k)=i×10-5cm/s(i=1~9)，质量满足设计要求。
5、结语
a.高喷灌浆钻孔采用锚杆钻机结合冲击器跟管钻进工艺，具有钻进效率高、成孔质量好的特点，值得推广。
b.为确保高喷防渗墙施工质量，必须根据不同地层，采用合理的施工工艺，并确定合理的高喷施工参数，使墙体均匀，连续性好，连接可靠。
c.高压喷射灌浆防渗墙属隐蔽工程，质量控制措施及办法应确实可靠。虽然检测结果满足要求，但其防渗效果有待通过洪水考验。肥东县管湾水库高喷灌浆工程于2009年10月份完工，经过2010年的特大洪水汛期运行观察，其防渗效果很好，达到工程预期目的。
参考文献
[1]《水电水利工程高压喷射灌浆技术规范》，DL/T 5200-2004； [2]《黑龙江省穆棱市清河水库除险加固工程初步设计》，黑龙江省牡丹江市水利勘测设计研究院。
[3]安徽省水利水电勘测设计院《肥东县管湾水库除险加固工程高喷灌浆防渗墙施工技术要求》。
关键词 高压摆喷灌浆；防渗墙；垂直防渗；除险加固。
Abstract：In this paper, reinforced the Feidong pipe Bay reservoir engineering practice to introduce the high-pressure injection of grout into the wall processes, quality control and the desired effects, designed to explore the majority of peers.
Key words： high slew jet grouting; cutoff wall; vertical impermeable; reinforcement.
中图分类号：TV697.3+2 文献标识码： A文章编号：2095-2104（2012）
1、工程概况
安徽省肥东县管湾水库位于长江流域滁河支流的梁园上游，江淮分水岭南侧丘陵地区，是淠史杭灌区滁河干渠在肥东县境内的第二座反调节中型水利枢纽。水库大坝位于护城管湾村北，距梁园镇4km，大坝走向為东西向，全长约2000m（上坝），坝址处控制流域面积67.0km2，水库总库容2547×104m3。
水库除险加固前，上坝局部坝段基础渗漏严重，历年汛期坝后出现大量涌水等严重险情，直接威胁到大坝运行安全。2008年除险加固时综合考虑了大坝渗漏、地形、地质条件及水头等情况，对上坝0+700~1+700段采用高压摆喷灌浆防渗处理方案。高压喷射灌浆防渗墙轴线位于坝前脚，钻孔孔距0.6m，防渗墙顶部位于坝顶下1.5m，底部深入坝基下深度不小于2.0m，使其成为一个封闭的防渗体系。
2、高压喷射灌浆防渗墙施工工艺
根据设计技术要求和现场工艺试验，高压摆喷灌浆防渗墙采用双重管喷射工艺，分两序施工，两序喷灌间隔时间为7天，Ⅰ序孔间距1.2m，Ⅱ序孔为在两个Ⅰ序孔中间加密。
高压喷射灌浆的施工机具由高压发生装置、钻机、特种钻杆和高压管路部分组成。主要包括：钻机、高压泵、空气压缩机、注浆管、喷嘴、流量计、输浆机、制浆机等。施工工艺流程为平整场地→定位放线→钻机就位→跟管钻进成孔→下入PVC管→起拔套管→下入喷射管→制浆→高压喷射灌浆→成墙→冲洗器具→钻机移位→回填注浆。施工步骤如下：
a．施工前进行室内西方和现场试验，室内试验确定浆液的配比和喷射注浆后固结体的强度，现场试验确定施工工艺参数、注浆固结体经济计划和墙体抗渗指标等。
b. 进行场地平整，排浆沟和集浆池，做好冒浆排放措施和环境保护措施加固近临边坡。钻机安放在设计孔位上，钻孔位与设计位置的偏差不得大于5cm，要求安放水平，钻杆保持高度垂直。
c. 首先把钻机对准孔位，用水平尺掌握机身水平、立轴垂直，垫稳、垫牢、垫平机架，经技术人员检测合格后方可开钻。采用风动冲击器跟管钻进，钻进过程要记录完整，遇到异常情况及时查明原因，采取相应措施，对地层变化，颗粒大小、硬度等要详细记录。严格控制孔斜，孔斜率小于0.5﹪，发现孔斜率超过规定及时纠正。
d. PVC管采用人工辅助下设，每节长4m，孔径Φ90，连接用宽透明胶布粘接，连接密实、牢固。起拔套管采用液压拔管机，均速起拔，要时刻注意靴变化，做到稳而勤，以便顺利起拔套管。
e. 成孔后下入双重喷射管，在地面上进行水、气试喷后下管至设计深度。下管过程中，为防止泥沙堵塞喷薄欲出嘴，可边喷薄欲出水、边下管，但下压力一般不高于1MPa，以防射塌孔壁。
f. 将注浆管下入到预定深度后，即可自下而上进行喷射作业。施工过程中必须时刻注意检查浆液初凝时间、注浆流量、风量、压力、转速、提升深度等参数是否符合设计要求，并随时做好记录。当注浆管不能一次提升完成而需分数次卸管后喷薄欲出射的搭接长度不得小于50m，以保证墙体的整体性。
g. 喷射灌浆完成后将注浆的吸水管移到水箱内，在地面上喷射，以便把泥浆泵、注浆管和软管内的浆液全部排除，防止残存的水泥将管路堵塞。
h. 喷射注浆完成后，由于浆液的析水作用，一般固结体均有不同程度的收缩，使固结体顶部出现一个凹穴，容易造成加固地基顶部脱空现象，可采取静压回灌至浆液固结体顶面不下沉或用水灰比0.6的水泥浆补灌。
3、防渗墙墙体质量控制
3.1 主要材料技术控制
本项目高压喷射注浆的主要材料是水泥，设计要求采用普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥，水泥强度等级不低于R32.5，灌浆所用的水泥应保持新鲜，无受潮结块，细度为0.080mm方孔筛余量不大于5%。搅拌水泥浆所用的水质应符合JGJ63—89《混凝土拦和用水标准》规定。水泥浆由高速制浆机搅拌而成，水灰比1.0～1.5，搅拌埋单不小于4min，超过4h 的水泥浆作为废料处理，不得用于高喷灌浆。
3.2 主要施工技术参数
高压喷射灌浆施工参数确定是防渗墙成墙质量的重要环节，严格按照规范操作和高喷灌浆施工技术参数进行施工，是确定施工的关键。施工主要技术参数由室内配方和现场试验决定，本项目施工主权技术参数如下：
高喷灌浆的Ⅰ序孔间距1.2m，Ⅰ、Ⅱ序孔间距0.6m，高喷灌浆的成墙厚度不小于30cm；高喷灌浆孔位为垂直孔，其成孔偏斜不大于0.5﹪；高喷灌浆孔位与设计孔位偏差应小于5cm；高喷灌浆的形式为摆喷，摆角15°。提升速度的快慢直接影响浆液用量。提升速度过快，则墙厚不稳定、易产生空洞，且切割半径不符合要求，会造成在防渗墙搭接处产生薄弱环节；提升速度太慢，则冒浆量过大，造成水泥浪费。因此，需根据灌浆试验确定不同地层的提升速度。本工程地基岩层的提升速度为12cm/min；高喷灌浆的水压力为25～35MPa，风量为1.0～1.1m3/min，水泥浆压力为0.2～0.5MPa，流量为80～90L/min，注入水泥浆浓度控制在1.4～1.7g/ cm3,回浆比重控制在1.2g/ cm3。
3.3 施工中异常情况处理
3.3.1 不冒浆或断续冒浆
a.若由土质松软造成，可适当复灌，采取“少灌多复”。
b.若附近有空洞、通道，则应不提升注浆管继续注浆直至冒浆为止或拔出注浆管待浆液凝固后重新注浆。
3.3.2 大量冒浆、压力稍有下降
注浆管可能被击穿或有孔洞，应拨出注浆管进行检查。
3.3.3 压力骤然上升
表明喷嘴或管路被堵塞，可采取以下措施：
a.在高压泵和注浆管的吸水管进口和泥浆储备箱中设置过滤网，并经常清理。高压水泵的滤网筛孔规格以1mm左右为宜，注浆泵和水泥储备箱的滤网规格以2mm左右为宜。
b.认真检查风、浆的通道，在下注浆管前用薄塑料包好浆、风喷嘴；遵守设备开启顺序，避免风的通道在压力较低的情况下，被泵送的水泥浆浸入造成堵塞。
c.注意注浆管的维修保养，保证注浆过程不发生故障，避免水泥浆在管道内沉淀。
d.喷射过程中水泥供不应求时，应将注浆管提起一段距离，抽送清水将管道中的水泥浆喷出喷头后再停泵。
c.喷射结束后做好各系统的清洗工作。
3.3.4流量不变而压力突然下降或排量达不到要求可能存在渗漏现象，可采取以下措施：
a.检查阀、活塞缸套等零件，磨损大的及时更换。
b.检查吸水管道是否畅通，是否漏气，避免吸入空气。
c.检查安全阀、高压管路，清除泄漏。
d.检查活塞每分钟的往复次数是否达到要求，消除转动系统中的打滑现象。
e.检查喷嘴是否符合要求，更换过度磨损的喷嘴。
4、防渗质量检验
4.1 设计技术要求
本工程的高喷防渗墙设计质量要求：墙体的渗透性能和抗压强度应符合《水电水利工程高压喷射灌浆技术规范》（DL/T5200-2004）表5.0.3规定。
4.2 防渗墙质量检查
在高压摆喷灌浆施工过程中，应对水泥、浆液和各道工序的质量严格进行控制和检查，灌浆结束后，可采用大开挖检查法、钻孔取芯检查法、围井试验检查法等方法对防渗墙体进行质量检查和综合质量评定。 4.2.1 大开挖检查法。沿摆喷墙体两侧或一侧进行开挖，挖深一般2～2.5m。用肉眼直觀检查Ⅰ序、Ⅱ序孔喷射距离、衔接情况，在不同部位横向打孔取芯检查墙体厚度、强度等项指标。肥东县管湾水库共开挖了5段27 m对高压摆喷墙进行检查。 4.2.2 钻孔取芯检查法。高压摆喷墙完成14天后，可在墙体上布置钻孔取芯。检查孔孔位布置在墙体中心线上的相邻两孔高压摆喷墙体的搭接处，自上而下分段钻孔、取芯和进行静水头压水试验。每个单元工程可布置1个检查孔。肥东县管湾水库按单元工程划分共布置5个检查孔，共取38个芯样。 4.2.3 围井试验检查法。围井检查需在高压摆喷墙完成7天后进行，围井宜布置在地层复杂、漏浆严重或可能存在质量缺陷等部位，以高压摆喷墙为一侧井壁，进行布孔和灌浆形成井型封闭式墙体，并对井底进行封闭，在围井内钻孔进行注水或抽水试验。围井各面墙体轴线围成的平面面积，砂土、粉土层中不小于3m2，砾石、卵石层中不小于4.5m2。肥东县管湾水库共布置了2个围井，检测结果高压摆喷墙体渗透系数k=1.48×10-6cm/s，小于设计渗透系数值(k)=i×10-5cm/s(i=1~9)，质量满足设计要求。
5、结语
a.高喷灌浆钻孔采用锚杆钻机结合冲击器跟管钻进工艺，具有钻进效率高、成孔质量好的特点，值得推广。
b.为确保高喷防渗墙施工质量，必须根据不同地层，采用合理的施工工艺，并确定合理的高喷施工参数，使墙体均匀，连续性好，连接可靠。
c.高压喷射灌浆防渗墙属隐蔽工程，质量控制措施及办法应确实可靠。虽然检测结果满足要求，但其防渗效果有待通过洪水考验。肥东县管湾水库高喷灌浆工程于2009年10月份完工，经过2010年的特大洪水汛期运行观察，其防渗效果很好，达到工程预期目的。
参考文献
[1]《水电水利工程高压喷射灌浆技术规范》，DL/T 5200-2004； [2]《黑龙江省穆棱市清河水库除险加固工程初步设计》，黑龙江省牡丹江市水利勘测设计研究院。
[3]安徽省水利水电勘测设计院《肥东县管湾水库除险加固工程高喷灌浆防渗墙施工技术要求》。