淝河渠道倒虹吸围堰高压摆喷灌浆防渗技术探讨

　　1 工程概况

　　淝河倒虹吸是南水北调中线项目的一项控制性工程，管身横断面为2孔一联共4孔箱形钢筋混凝土结构，单孔孔口净尺寸为4.0m×4.0m（宽×高），总长404m,倒虹吸设计流量320m3/s,加大流量380m3/s.根据原设计要求，在建筑物施工前，首先进行淝河上下游围堰填筑，在上下游围堰顶部施做高压摆喷进行防渗。结合现场实际水位情况，如只对上下游围堰进行防渗处理，淝河倒虹吸基坑四周防渗没有形成封闭，河道两岸地下水将会汇集至开挖工作面，无法进行正常施工。为确保淝河倒虹吸基坑开挖及后期混凝土施工顺利进行，采取沿基坑开口线周围4m范围内设置单排高压摆喷灌浆进行防渗。

　　2 生产性试验

　　2.1 试验目的及内容

　　试验在土石围堰填筑体及砂砾石地层中，采用不同压力、提速等参数条件下的高压摆喷防渗墙的合理孔距、成墙厚度及防渗连接状况，论证其作为导流围堰防渗的可靠性提供合理的现场施工参数。试验采用围井法，试验场地具体位置现场确定。

　　根据试验参数布置两块试验区，围井尺寸分别为3.75m×3.75m和4.0m×4.0m,其布设图如图1所示：

　　2.2 试验成果分析
　　
　　试验围井共布置两处，一处孔间距为1.25m,一处孔间距为1m.灌浆完成后，进行注水试验检测。通过检测，试验参数为稳定流量Q为0.025m3/d,对高喷防渗墙周边开挖，检查墙体最厚为0.56m,最薄为0.12m,平均厚度t为0.31m,围井周边高喷墙轴线长度为15m,围井内试验水位至井底深度H为23m,地下水位至井底深度h0为14.3m,通过公式计算，渗透系数为：K=4.5×10-6cm/s≤5×10-6cm/s,满足相关规范要求。

　　2.3 施工工艺

　　工艺顺序。高压摆喷施工采用XY-2型钻机进行钻孔施工，先施工I序孔，后施工II序孔。

　　射方向→送水，送气，喷水泥浆液→高喷台车退出→注浆回灌→封孔。

　　2.3.1 测量放线。在高喷平台形成后，用测量仪器确定出每一个孔位，埋设孔口标记以确保孔位正确。

　　2.3.2 钻孔。将钻机移到正确的孔位上，使钻头对准孔位的中心，钻机放好后要做水平校正，让钻杆轴线垂直瞄准钻孔中心的位置。高喷试验钻孔采用的是一台XY-2型钻机成孔，钻进过程中每钻进5~10m孔深，检测一次孔斜。发现超斜，及时纠正，钻杆垂直度要求不得大于1.0%.在钻进时需要作业人员记录下孔深和孔位及地层变化等的情况，钻进待停时或者终孔待喷，孔口需要加盖保护。

　　2.3.3 高喷台车就位。高喷试验采用GP-1800-2型注浆台车进行灌浆作业，在注浆台车就位以后，要对机架调整放平，对喷杆垂直的角度需要用水平尺和吊锤法进行调校，保证喷杆的垂直度。

　　2.3.4 拌制水泥浆。浆液采用水灰比为1∶1的水泥浆液，水泥浆用制浆机拌制，搅拌要均匀，搅拌时间不小于2min.水泥浆通过灌浆泵前过筛，防止水泥颗粒吸入灌浆泵或输浆管造成堵塞。同时水泥浆随配随用，停放时间不宜过长，以防水泥浆离析影响灌浆质量，并定期检查水泥浆比重。

　　2.3.5 下喷射管。钻机移开高喷台车就位后，检查机械运行情况及管路畅通情况，并在要测试喷射方位和深度。在三重管下放时用塑料袋包裹喷头，沿孔壁慢慢下放，严禁快速下放损坏孔壁。如遇分层段缩径或跨孔，开高压水2~5MPa,缓慢喷射，同时喷稀水泥浆疏通孔段。

　　2.3.6 摆喷的提升。在喷射管放下到设计的深度之后，要测试喷射的方位，防渗墙的轴线和摆角的中心线的夹角是40°，提升喷射管至停浆标高（停止提升钻头数秒再下沉），由下而上进行喷射注浆，直到可以达到设计高程应该立即停止喷射。在喷射的过程当中技术人员需要时刻注意检查浆液的初凝的时间和注浆流量、压力、旋转提升的速度等各参数是否符合试验的要求，并且要做好记录。

　　2.3.7 回灌。为防止水泥浆液干缩，在喷射注浆结束后，根据浆液的回落情况，利用孔口的回浆技术进行回灌，直到不会下沉为止。

　　2.3.8 冲洗。在所有的喷浆孔都施完工以后，要用清水把管路和泥浆泵内留下来的浆液全部清理干净，钻具和其他的设备也需要用低压水冲洗干净，要架起高喷管离地层放存。

　　2.3.9 浆液的回收利用。冒浆中的水泥的分离回收采取过滤、沉淀，回收调整浓度后再利用。

　　2.3.10 废浆的处理措施。在施工过程当中需要对废浆进行妥善处理，不可在场地随意排放，要用泥浆泵把废浆的浆液抽到沉淀池里，固体颗粒和浆液中的水要进行沉淀和分离，把沉淀固体废浆采用混凝土搅拌车运到渣场。

　　3 在施工中质量的控制

　　3.1 偏斜率和孔位的控制

　　在高压喷射钻孔的施工当中，采用水平尺校正立轴垂直和钻机机身水平，要保证成孔垂直度。高喷台车放好后对机架进行调平，要准确喷杆的垂直度，孔位误差要求<5cm,振管的垂直度要求<3°。

　　3.2 浆液作业当中的控制

　　作业过程要严格准照审批的水灰比配置，水泥浆液需要严格过滤，在储浆桶和搅拌罐之间的输浆管的管尾要安置过滤网。作业的过程中要定期采用比重计量测浆液的比重，要保证水灰比不可低于设计的标准。

　　3.3 作业中喷浆的控制

　　供浆和供风及供水是必须连续的，在施工的过程一旦中断，那么喷管会下沉至停供点以下0.5m,要等待恢复正常之后再做喷浆提升，保证上下连续性。要对已经结束的孔段安排作业人员进行补浆，确保孔内的浆面在未凝之前的压实和稳定性，直至浆面不会再下降为止。

　　3.3.1 作业过程中对返浆处理方式。在注浆的施工过程中，当返浆量小于注浆数量的20%时这属于正常情况，若返浆量超过注浆数量的20%,可适当提升喷射压力或者缩小喷嘴的直径，提高提升的速度以减少返浆量。要是在返浆比较少或者基本不返浆情况下，可能是因为地层存在很大的裂隙所导致，可以适当增加此段的注浆量，当空隙填满之后可以继续喷射作业。要是经上述方法灌注仍然不返浆的，即可能是存在渗漏通道，在周边仔细查找并进行封堵，同时用稠浆间歇性灌注，待返浆正常后再提升喷射灌浆。

　　3.3.2 折线转点处理。对于防渗墙转弯部位，为保证转折点处墙体的良好搭接，转折点两侧的孔必须经现场技术员现场调整喷射方向，并加大喷射压力，降低提升速度，必要时进行复喷，以确保高喷墙体的连续性。

　　3.3.3 作业过程中突发事故的处理。在作业过程当中，也有可能因突发事故导致供水和供风的中断，将喷管下沉到停供点以下0.5m,等待恢复正常之后再喷浆提升，保证上下的连续性。因故停机超过3h时，应该立即对输浆管和泵体进行清洁。

　　4 结语

　　高压摆喷灌浆防渗技术在南水北调淝河倒虹吸围堰防渗施工中的成功应用，再次证明了高压摆喷灌浆防渗技术的造价适中、防渗效果良好的优越性。随着这项防渗技术的逐步成熟，必将在更多的领域中发挥更大的作用。

　　参考文献：
　　[1] 水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范（SL 174-1996）[S].