摘 要： 介紹高壓擺噴灌漿技術(shù)的施工原理及其在河道截潛防滲工程中的應(yīng)用，可為類似工程提供借鑒
關(guān)鍵詞： 三管法；高壓擺噴；高噴板墻；牟汶河截潛
1 概述
高壓噴射灌漿技術(shù)是20世紀(jì)60年代后期日本在化學(xué)灌漿的基礎(chǔ)上首創(chuàng)的，自20世紀(jì)70年代引進(jìn)我國，80年代在水利工程中獲得推廣應(yīng)用，90年代國際承包商在二灘工程和小浪底工程完成的高噴防滲幕墻，設(shè)備精良、技術(shù)先進(jìn)、工期短、質(zhì)量好，帶動(dòng)了我國高噴技術(shù)的發(fā)展。
高壓噴射灌漿是利用能量較大的水氣同軸噴射切割摻攪地層，同時(shí)將凝結(jié)材料，如水泥漿，灌注摻攪地層，形成要求性狀的凝結(jié)體，高噴灌漿分為旋噴、擺噴和定噴三種形式。它施工簡便、施工范圍廣，有很大的發(fā)展空間。
2 工程概況
牟汶河截潛工程是向山東泰山紙業(yè)有限公司提供工業(yè)用水的中型水利工程，位于萊蕪市萊城區(qū)沈家?guī)X村南牟汶河上，上游流域面積980km2，截潛板墻全長460m，板墻深度7.0～8.6m，厚度30cm，成墻面積3650m2，攔截潛流1020萬m3，工程于1997年2月開工，1997年5月竣工，年可向山東泰山紙業(yè)有限公司提供水量2100萬m3。工程位置處地層比較簡單，從上到下大致可分為3層：（1）上部為中粗砂層，棕黃色，局部含少量粉粒，濕～飽和，松散～稍密，主要為石英、長石質(zhì)，一般顆粒直徑3～1mm。厚度3.2～4.6m。 (2)中部為砂礫層，褐黃、白色，濕～飽和，自上而下由松散漸變?yōu)樯悦埽①|(zhì)礫石，土質(zhì)不均勻，厚度2.3～3.0 m。(3)下部為第三系粘土巖(E)，黑褐色夾灰褐色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，薄層狀構(gòu)造。
3 施工工藝
3.1 施工設(shè)備
主要施工設(shè)備為：造孔系統(tǒng)、高壓水系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、制漿供漿系統(tǒng)、提升噴射系統(tǒng)和檢測系統(tǒng)。
3.2 施工布置
高噴墻的結(jié)構(gòu)形式采用擺噴折接，高噴灌漿共布置307個(gè)灌漿孔，孔距1.5m，擺噴角度30°，采用三管法(水、氣、漿分別由3條并列的管道輸送)設(shè)備施灌制作折線形防滲板墻。高噴灌漿下界線為入基巖面以下1.5 m，上與主河床相平，為減少串孔、塌孔及保護(hù)板墻有效連接，分Ⅰ、Ⅱ序孔進(jìn)行施工,Ⅰ序孔從軸線向內(nèi)側(cè)擺噴，Ⅱ序孔從軸線向外側(cè)擺噴。
3.3 施工方法及工藝
造孔采用3臺(tái)XT-100型鉆機(jī)進(jìn)行回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，用當(dāng)?shù)卣惩林茲{進(jìn)行鉆孔護(hù)壁，采用三管法高噴灌漿設(shè)備GS500-4型高壓噴射灌漿機(jī)1臺(tái)進(jìn)行擺噴，在孔造好后下高噴管，高壓噴射以水、氣、漿為介質(zhì)，高壓噴頭使用一對(duì)水平噴嘴噴出35～40 MPa的高壓水(周圍用壓縮空氣保護(hù)水柱)射流切割破壞被灌地層，出漿口垂直于高壓水嘴，在高噴管的底部灌入比重大于1.60g/cm3以上的水泥漿充填被高壓水切開的空間，并使地層中的泥、砂等細(xì)小顆粒排出地表，從而形成高噴板
墻，主要施工流程如下：
水 + 水泥 → 制漿 ← 回漿
↓ ↗
定孔位 → 造孔 → 測孔斜率 → 下噴射管 → 提升 → 成孔
↑ ↑ ↑
送高壓水 送壓縮氣 回填灌漿
圖1 高壓噴射灌漿工藝流程
3.4 施工參數(shù)
施工所采用的高噴參數(shù)，按設(shè)計(jì)要求在正式施工前做了一個(gè)五邊形試驗(yàn)圍井，圍井邊長1.2ｍ，面積4.8m2，孔深6.5～8.1ｍ，其中中粗砂層厚4.2ｍ，砂礫石層厚2.8ｍ，基巖平均埋深7.5ｍ。試驗(yàn)中對(duì)不同地層的提升速度、擺動(dòng)角度及水、氣、漿等各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)進(jìn)行測試，凝固14ｄ后，進(jìn)行注水試驗(yàn)，然后全部挖開檢查，發(fā)現(xiàn)板墻噴射均勻，連接牢固。砂礫石層擺角形成墻體厚度30cm以上，雙面有效噴嘴噴射長度為2.5～2.8ｍ，墻體強(qiáng)度大于5.0MPa，墻體滲透系數(shù)小于Ａ×10-6cm/s。全部滿足設(shè)計(jì)要求。高噴施工參數(shù)見表1。
施工技術(shù)參數(shù)指標(biāo) 表1
技術(shù)參數(shù) | 基巖風(fēng)化層 | 砂礫層 | 中粗砂層 |
氣 壓力（MPa） | 0.6～0.8 | 0.6～0.8 | 0.6～0.8 |
流量（m3/min） | 0.8～1.2 | 0.8～1.2 | 0.8～1.2 |
水 壓力（MPa） | 35 | 35 | 35 |
流量（L/min） | 70 | 70 | 70 |
漿 壓力（MPa） | 0.5 | 0.4 | 0.2 |
流量（L/min） | 80 | 80 | 80 |
水泥漿比重 | 水灰比1：1，比重1.60g/cm3 | ||
噴漿擺角 | 30° | 30° | 30° |
噴機(jī)提升速度（ cm/min） | 6 | 8 | 10～15 |
3.5 施工方法
鉆機(jī)安放平穩(wěn)，孔位偏差小于50mm，均用水平尺校正機(jī)臺(tái)水平和鉆機(jī)立軸垂直度。通過回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)、泥漿護(hù)壁成孔。失漿嚴(yán)重時(shí)，注入稠泥漿或粘土進(jìn)行堵漏處理。鉆進(jìn)過程中使用測斜儀對(duì)鉆孔進(jìn)行測斜，當(dāng)發(fā)現(xiàn)鉆孔傾斜時(shí)，及時(shí)采取補(bǔ)救措施，以確保成孔傾斜度小于1%。鉆孔結(jié)束后及時(shí)向孔內(nèi)注入稠泥漿，防止塌孔。地質(zhì)人員跟班對(duì)巖芯進(jìn)行分層描述。
為保證先期形成的板墻與后期形成的板墻有效連結(jié)，采用間隔性Ⅰ序孔、Ⅱ序孔施工方法，即先施工完Ⅰ序孔，然后再施工Ⅱ序孔；高噴機(jī)就位后，先在地面進(jìn)行試擺和試噴，定好噴射方向，待各項(xiàng)參數(shù)達(dá)到要求后再下噴射管至孔底，先按規(guī)定參數(shù)進(jìn)行原位噴射，待漿液返出孔口、情況正常后方可開始提升噴射；噴射界線為下至強(qiáng)風(fēng)化粘土巖1.5 m以下；在砂卵石層中容易出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象致使高噴管下不到預(yù)定深度，這時(shí)，移開高噴機(jī)，用鉆機(jī)進(jìn)行掃孔，用濃粘土漿或直接倒入粘土進(jìn)行護(hù)壁，然后才能進(jìn)行高噴操作；噴射過程中，出現(xiàn)故障而停噴時(shí)，待故障排除后，將噴管下至停噴前深度0.2 m以下重新噴射，確保板墻連接良好；部分砂礫卵石層孔段出現(xiàn)漏漿而無冒漿時(shí)，就停止提升，并加大水泥漿液濃度，直至孔口有冒漿后才開始重新提升。當(dāng)發(fā)生鄰孔串漿時(shí)(主要發(fā)生在Ⅰ序孔)，將串漿孔堵死，灌漿孔依照正常施噴要求進(jìn)行；單孔噴灌結(jié)束后，采用0.7∶1的純水泥漿進(jìn)行回填補(bǔ)灌，反復(fù)進(jìn)行，直至漿面不再下沉為止；在噴灌過程中，隨時(shí)監(jiān)測進(jìn)漿比重，回漿比重、流量，水、氣、漿的壓力和流量，擺噴角度，提升速度等施工參數(shù)，并詳細(xì)記錄。
4 使用效果
高噴防滲板墻完工后經(jīng)開挖檢驗(yàn)和圍井抽水試驗(yàn)，板墻折接完好，成墻厚度≥
5 結(jié)論與體會(huì)
高壓擺噴灌漿防滲在牟汶河截潛工程中取得成功，總結(jié)可得出以下幾點(diǎn)體會(huì)：
(1)高噴灌漿屬于地下隱蔽工程，對(duì)施工參數(shù)必須嚴(yán)格控制才能保證施工質(zhì)量。其中，高噴管的提升速度、高壓水的壓力、水泥漿液的比重、回漿量等是高噴施工控制的關(guān)鍵。
(2)控制好高噴管的提升速度及充分利用回漿是節(jié)約水泥消耗量的關(guān)鍵，在礫石層、卵石層中，由于地層的滲透性強(qiáng)，高噴管的提升速度不能太快，一般為7～
(3)鉆孔是影響高噴灌漿施工進(jìn)度的關(guān)鍵，尤其是在砂卵石層中鉆孔，進(jìn)尺較慢，鉆孔護(hù)壁難度較大，容易出現(xiàn)塌孔�？煽紤]使用沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)方法提高造孔速度，采用泥粉或純粘土濃漿進(jìn)行鉆孔護(hù)壁。
(4)大量的工程實(shí)踐證明高壓噴射灌漿是處理砂卵石層滲漏的最有效方法，施工速度較快，具有較好的可灌性、可控性，施工質(zhì)量可靠，比較經(jīng)濟(jì)，值得在砂卵石層防滲工程中大力推廣。
作者簡介： 徐景起（1974-），男，大學(xué)，工程師，主要從事水利工程建設(shè)和管理工作。
作者單位： 徐景起 （山東省萊蕪市雪野水庫管理處，山東，萊蕪，271115 ）
高肇太 （山東省萊蕪市雪野水庫管理處，山東，萊蕪，271115 ）
孫麗霞 （山東省萊蕪市雪野水庫管理處，山東，萊蕪，271115 ）
許玲 （山東省萊蕪市雪野水庫管理處，山東，萊蕪，271115 ）
