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摘 要 本文介绍某水库采用高压灌浆技术进行防渗加固的设计、施工及围井注水试验检测高喷灌浆效果。
关键词 高压喷射灌浆；加固；分析
中图分类号 TV 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)011-0146-01
高压喷射灌浆防渗和加固技术适用于软弱土层，如第四纪的冲（淤）积层、残积层以及人工填土等。我国的实践证明，砂类土、粘性土、黄土和淤泥等地层均能进行喷射加固，效果较好。对粒径过大的含量过多的砾卵石以及有大量纤维质的腐殖土地层，一般应通过现场试验确定施工方法。对含有较多漂石或块石的地层，应慎重使用。
1 工程概况
某水库大坝坝高8 m，坝顶宽6 m，为黏土心墙砂壳坝。坝基为强适水地层，渗漏严重，设计拟采用高压喷射灌浆方法进行垂直防掺处理。设计要求在初设阶段进行专门的高喷灌浆现场试验，通过现场试验确定适合的高喷灌浆材料、施工技术参数及防渗板墙的渗透系数和抗压强度等指标。
2 试验方案
1）高喷灌浆方法：二管法。2）浆液材料：纯水泥浆，水泥为强度等级32.5的普通硅酸盐水泥。3）浅层孔高喷成墙试验：采用不同的施工参数，进行两组浅层孔的高喷成墙试验，其中一组3个孔为摆喷折线连接（摆喷方向与孔位轴线的夹角为20°，摆角30°），另—组2个孔为旋摆对接，孔深5 m，孔距1.5 m，孔位布置如图1所示。7天后进行开挖，测定高喷成墙的连续性和有效半径，墙体的连接情况、墙体厚度等，并在墙体上取样，做室内渗透及抗压试验，初步确定围井试验的施工
参数。
图1 单喷孔试验布置
3 高压喷射灌浆质量控制
1）在实际施工中应根据不同土层采用不同提升速度，造孔应比设计深1 m，孔底静喷5 min，保证防渗墙嵌入不透水层且衔接可靠，同一孔口因故停喷，再继续喷射时应注意防渗墙的连续性，用高压水枪将原刺墙冲成企口并将喷杆下插1 m，防止出现断层。
2）定位放线。根据设计孔距和测量依据，沿高喷轴线每2.0 m放出高喷孔位，反复测量，用木桩定位。定位放线误差必须符合设计要求和有关规范。
3）钻机就位钻孔，将钻机移至高喷孔位，对准木桩，调平钻机开始钻进，钻孔位偏差不大于5 cm，钻孔垂直度偏差不大于1.0%。钻孔采用泥浆护臂，至设计深度后可停止造孔，移至下一个孔位。
4）高喷台车就位。将高喷台车移机至已造好的孔孔上，调整高喷台车，以高喷管能够自由下落至孔位为止。
5）下喷射管。下喷射管前进行地面水气试喷，水气试喷满足设计要求后，可以边送浆边下管，至设计深度。
6）提喷管成墙。高喷管下至设计深度后，送高压水、压缩水、水泥浆液。检查各项参数，满足规范及设计要求后，可以边旋摆边提升直到设计高度。
7）补浆回灌。高喷结束后，由于水泥浆析水沉淀，会造成水泥浆液面下降，为保证高喷板墙质量，要及时补充水泥浆，从而保证板墙顶高程。
4 试验工程的实施
4.1 现场总体布置
高压泥浆泵、生压机、搅浆机、材料库等安放在壩顶，利用坝顶路面作为对外交通道路；试验区整平处理后作为施工平台，高喷台车和钻机沿施上轴线布里，在施工轴线外设置泥浆坑、废浆排放系统；施工用水为库区打井抽取的地下水；施工用电接自坝后的变压器；输浆、输气管路由坝顶接至试验区，长度不大于80 m。
1）主要机械设备：GS500—4高喷台车、GPB90高压泥浆泵、Yv—6/7—A空压机、LJ300搅浆机、XY—2型钻机及HB—80/10泥浆泵等。
2）主要检测仪器：J6E经纬仪、NA2水准仪、YM-2浆液密度计、CX-6陀螺测斜仪、FC110液抗震压力表及50 m钢卷尺等。
4.2 单喷孔高喷试验
1）单喷孔高喷施工技术参数。
高压浆：压力36 MPa，流量75 L/min，双向喷嘴夹角180°，喷嘴直径1.9 mm。
压缩空气：压力0.7 MPa-0.8 MPa，流量1.0 m3/min-1.2 m3/min；气嘴环绕浆嘴，同轴，环状间隙2 mm。
进浆密度：1.4 g/cm3-1.5 g/cm3；回浆密度大于1.3 g/cm3。
提升速度V：D1、D2孔为l0 cm/min，D3、D5（旋喷孔）孔8cm/min，D4孔12 cm/min。
摆动（旋转）速度：（0.8-1.0）V。
孔距：1.5 m。
2）开挖检查结果。7天后进行单桩开挖，人工清理板墙上的泥土，检查结果如下。
①单喷孔长度检查情况。
D1、D2孔板墙：深度1.1 m（黑黏土），单侧长度1.1 m；深度2.5 m（黄土），单侧长度1.05 m；深度3.3 m（砂层），单侧长度1.2 m。
D3孔板墙；深度1.8 m（黑黏土），单侧长度1.2 m；深度2.65 m（黄土），单侧长度1.1 m，深度3.5 m（砂层），单侧长度1.25 m。
D4孔板墙：深度1.8 m（黄土），单侧长度1.05 m；深度3.3 m（砂层），单侧长度1.1 m。
D5旋喷桩：深度1.9 m（黑黏土）、直径1.5 m；深度2.55 m（黄土），直径1.45 m；深度4.3 m（砂层），直径1.6m。
②连接检查情况。D4、D5孔（旋摆连接，孔距1.5 m），黑土、黄土搭接情况良好，砂层摆喷凝结体插入旋喷桩内；Dl、D2、D3孔（摆喷连接，孔距1.5 m，喷射轴线与施工轴线夹角20°，摆角30°），开挖4.0 m，搭接良好。
考虑到深度、孔距和地层变化等因素，确定围井试验施工参数为了提速10 cm/min，孔距1.5 m，摆角为30°。
4.3 围井试验
1）围井试验；根据试验要求，开始试验前在围井附近钻出了一个地下水位观测井。经测量，地下水位距地面距离为2.45 m。
为提高检测数据的准确性，本试验确定采用抽水法进行，抽水流量稳定在15.97 L/min，围井中水位稳定在距地面13.2 m处。
2）围井检查；在喷嘴附近形成的墙体最小厚度为8 cm。围井喷射墙体搭接处最大厚度为52 cm。根据建设单位的要求，围井高喷墙体嵌入地下相对不透水层泥岩中0.5 m，实际围井高压喷射边墙深入地下21.3 m。
5 结束语
通过高压喷射灌浆的现场试验及其成果，为高压喷射灌浆设计提供了必要的设计依据和施工参数、同时也为高压喷射灌浆在类似地层中的应用及效果提供了数据和经验。
参考文献
[1]邓海忠,张建华,胡永林,詹青文,李沐春.不对称高压摆喷灌浆试验研究[J].中国农村水利水电,2010,3.
[2]黄宝德.影响高喷防渗墙质量的因素及防治措施探讨[J].人民长江,2010,5.
关键词 高压喷射灌浆；加固；分析
中图分类号 TV 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)011-0146-01
高压喷射灌浆防渗和加固技术适用于软弱土层，如第四纪的冲（淤）积层、残积层以及人工填土等。我国的实践证明，砂类土、粘性土、黄土和淤泥等地层均能进行喷射加固，效果较好。对粒径过大的含量过多的砾卵石以及有大量纤维质的腐殖土地层，一般应通过现场试验确定施工方法。对含有较多漂石或块石的地层，应慎重使用。
1 工程概况
某水库大坝坝高8 m，坝顶宽6 m，为黏土心墙砂壳坝。坝基为强适水地层，渗漏严重，设计拟采用高压喷射灌浆方法进行垂直防掺处理。设计要求在初设阶段进行专门的高喷灌浆现场试验，通过现场试验确定适合的高喷灌浆材料、施工技术参数及防渗板墙的渗透系数和抗压强度等指标。
2 试验方案
1）高喷灌浆方法：二管法。2）浆液材料：纯水泥浆，水泥为强度等级32.5的普通硅酸盐水泥。3）浅层孔高喷成墙试验：采用不同的施工参数，进行两组浅层孔的高喷成墙试验，其中一组3个孔为摆喷折线连接（摆喷方向与孔位轴线的夹角为20°，摆角30°），另—组2个孔为旋摆对接，孔深5 m，孔距1.5 m，孔位布置如图1所示。7天后进行开挖，测定高喷成墙的连续性和有效半径，墙体的连接情况、墙体厚度等，并在墙体上取样，做室内渗透及抗压试验，初步确定围井试验的施工
参数。
图1 单喷孔试验布置
3 高压喷射灌浆质量控制
1）在实际施工中应根据不同土层采用不同提升速度，造孔应比设计深1 m，孔底静喷5 min，保证防渗墙嵌入不透水层且衔接可靠，同一孔口因故停喷，再继续喷射时应注意防渗墙的连续性，用高压水枪将原刺墙冲成企口并将喷杆下插1 m，防止出现断层。
2）定位放线。根据设计孔距和测量依据，沿高喷轴线每2.0 m放出高喷孔位，反复测量，用木桩定位。定位放线误差必须符合设计要求和有关规范。
3）钻机就位钻孔，将钻机移至高喷孔位，对准木桩，调平钻机开始钻进，钻孔位偏差不大于5 cm，钻孔垂直度偏差不大于1.0%。钻孔采用泥浆护臂，至设计深度后可停止造孔，移至下一个孔位。
4）高喷台车就位。将高喷台车移机至已造好的孔孔上，调整高喷台车，以高喷管能够自由下落至孔位为止。
5）下喷射管。下喷射管前进行地面水气试喷，水气试喷满足设计要求后，可以边送浆边下管，至设计深度。
6）提喷管成墙。高喷管下至设计深度后，送高压水、压缩水、水泥浆液。检查各项参数，满足规范及设计要求后，可以边旋摆边提升直到设计高度。
7）补浆回灌。高喷结束后，由于水泥浆析水沉淀，会造成水泥浆液面下降，为保证高喷板墙质量，要及时补充水泥浆，从而保证板墙顶高程。
4 试验工程的实施
4.1 现场总体布置
高压泥浆泵、生压机、搅浆机、材料库等安放在壩顶，利用坝顶路面作为对外交通道路；试验区整平处理后作为施工平台，高喷台车和钻机沿施上轴线布里，在施工轴线外设置泥浆坑、废浆排放系统；施工用水为库区打井抽取的地下水；施工用电接自坝后的变压器；输浆、输气管路由坝顶接至试验区，长度不大于80 m。
1）主要机械设备：GS500—4高喷台车、GPB90高压泥浆泵、Yv—6/7—A空压机、LJ300搅浆机、XY—2型钻机及HB—80/10泥浆泵等。
2）主要检测仪器：J6E经纬仪、NA2水准仪、YM-2浆液密度计、CX-6陀螺测斜仪、FC110液抗震压力表及50 m钢卷尺等。
4.2 单喷孔高喷试验
1）单喷孔高喷施工技术参数。
高压浆：压力36 MPa，流量75 L/min，双向喷嘴夹角180°，喷嘴直径1.9 mm。
压缩空气：压力0.7 MPa-0.8 MPa，流量1.0 m3/min-1.2 m3/min；气嘴环绕浆嘴，同轴，环状间隙2 mm。
进浆密度：1.4 g/cm3-1.5 g/cm3；回浆密度大于1.3 g/cm3。
提升速度V：D1、D2孔为l0 cm/min，D3、D5（旋喷孔）孔8cm/min，D4孔12 cm/min。
摆动（旋转）速度：（0.8-1.0）V。
孔距：1.5 m。
2）开挖检查结果。7天后进行单桩开挖，人工清理板墙上的泥土，检查结果如下。
①单喷孔长度检查情况。
D1、D2孔板墙：深度1.1 m（黑黏土），单侧长度1.1 m；深度2.5 m（黄土），单侧长度1.05 m；深度3.3 m（砂层），单侧长度1.2 m。
D3孔板墙；深度1.8 m（黑黏土），单侧长度1.2 m；深度2.65 m（黄土），单侧长度1.1 m，深度3.5 m（砂层），单侧长度1.25 m。
D4孔板墙：深度1.8 m（黄土），单侧长度1.05 m；深度3.3 m（砂层），单侧长度1.1 m。
D5旋喷桩：深度1.9 m（黑黏土）、直径1.5 m；深度2.55 m（黄土），直径1.45 m；深度4.3 m（砂层），直径1.6m。
②连接检查情况。D4、D5孔（旋摆连接，孔距1.5 m），黑土、黄土搭接情况良好，砂层摆喷凝结体插入旋喷桩内；Dl、D2、D3孔（摆喷连接，孔距1.5 m，喷射轴线与施工轴线夹角20°，摆角30°），开挖4.0 m，搭接良好。
考虑到深度、孔距和地层变化等因素，确定围井试验施工参数为了提速10 cm/min，孔距1.5 m，摆角为30°。
4.3 围井试验
1）围井试验；根据试验要求，开始试验前在围井附近钻出了一个地下水位观测井。经测量，地下水位距地面距离为2.45 m。
为提高检测数据的准确性，本试验确定采用抽水法进行，抽水流量稳定在15.97 L/min，围井中水位稳定在距地面13.2 m处。
2）围井检查；在喷嘴附近形成的墙体最小厚度为8 cm。围井喷射墙体搭接处最大厚度为52 cm。根据建设单位的要求，围井高喷墙体嵌入地下相对不透水层泥岩中0.5 m，实际围井高压喷射边墙深入地下21.3 m。
5 结束语
通过高压喷射灌浆的现场试验及其成果，为高压喷射灌浆设计提供了必要的设计依据和施工参数、同时也为高压喷射灌浆在类似地层中的应用及效果提供了数据和经验。
参考文献
[1]邓海忠,张建华,胡永林,詹青文,李沐春.不对称高压摆喷灌浆试验研究[J].中国农村水利水电,2010,3.
[2]黄宝德.影响高喷防渗墙质量的因素及防治措施探讨[J].人民长江,2010,5.