高压喷射注浆防渗处理方法在水闸工程中的应用

陈照威

【摘 要】首先介绍了水闸工程的重要性以及产生渗漏的主要原因。其次高压喷射注浆防渗处理方法及其优缺点，以及在运用到病险水闸在除险加固时需要注意哪些事项。然后结合工程实例分析：水闸实际运行工况与设计工况不一致，闸基渗径长度不满足要求，闸基产生渗漏。研究采用高压喷射注浆的防渗处理方法，在水闸基底新建一道垂直防渗体，达到防渗处理效果。

【关键词】水闸 渗漏 防渗处理 高压喷射注浆

水闸工程是一种利用闸门挡水和泄水的低水头建筑物，多建于河道、渠系及水库、湖泊岸边。其主要作用是控制流量和调节水位，还可担负防止潮水倒灌以及汛期排泄洪（涝）水的功能，对水资源调控、防洪调度、保障流域的防洪安全起着极其重要的作用。但有些水闸由于地质条件、设计、施工、运行管理等各种原因，在经过一段时间运行后，由于土层沉降或者接触冲刷，造成部分水闸基底处于脱空状态，出现了闸基渗漏，成为安全隐患，严重影响水闸安全运行，需要进行防渗处理。

1 高压旋喷注浆防渗处理方法及其优缺点

1.1 高压旋喷注浆防渗处理方法

高压喷射注浆，是一种采用高压水或高压浆液形成高速喷射流束，冲击、切割、破碎地层土体，并以水泥基质浆液充填、掺混其中，形成桩柱或板墙状的凝结体，用以调高地基防渗或承载力的施工技术[1]。一般在作为防渗处理措施时多采用三重管法。

三重管法旋喷注浆是使用分别输送水、气、浆三种介质的三重注浆管，高压水喷射流和气流同轴喷射冲切土体，形成较大的空隙，再另由泥浆泵注入高压浆液充填，喷嘴作旋转和提升运动，最后在土体中凝固为较大的圆柱状固结体。

高压喷射注浆作为一种防渗处理方法，适用范围广，它既可以用于工程新建之前，也可以用于工程修建之中，特别是用于工程落成之后，显示出不损坏建筑物上部结构和影响运营使用的长处。如图1所示。

图1 旋喷注浆示意图

1.2 高压喷射注浆主要有以下一些优点

（1）采用高压旋喷防渗墙进行防渗加固处理，不需拆除涵闸铺盖和翼墙，造价便宜。施工方便，在地面钻孔施工，只需在土层中钻一个孔径为50～300mm的小孔，便可在土中喷射形成直径为0.4～4.0m的固结体。（2）固结体形状可以控制，通过调整喷水管旋转角度，可以分为旋喷、定喷和摆喷三种形式。（3）有较好的耐久性，在一般的软弱地基加固中，能预期得到稳定的加固效果并有较好的耐久性能。（4）注浆时无需排干河水，只需水闸上下游水位基本持平即可。

1.3 高压喷射注浆也存在一些缺点

（1）在闸底高喷注浆施工时，高压回流浆液受闸基底限制，压力不能及时释放，顺着闸基接触段薄弱处扩散，对水闸地基土存在一定破坏作用。（2）高喷墙与闸室底板只能刚性接触，施工后，砼会发生收缩，即使在墙顶预埋管进行二次注浆，也不能保证防渗墙与闸底板紧密相连，而且防渗墙有可能随闸底地基土层一起沉降从而造成闸底脱空，防渗效果不能满足要求[2]。

2防渗处理工程实例及效果

下面要介绍的水闸工程位于杭州市下沙经济开发区。场地工程地质条件较简单，在勘探深度内，上部为砂质粉土，稍密状，下部为粉砂，中密状。基底位于砂质粉土上，承载力能满足设计要求，抗冲能力较弱，容易产生接触冲刷破坏。

水闸工程原设计用于灌溉，由于城市化的发展，水闸建成后实际用于常年配水，以改善杭州市下沙经济技术开发区内河水质，改变了原设计运行工况。水闸在实际运行工况下，闸基渗径不能满足允许水力坡降要求。闸基底部产生渗漏，并有逐渐增大趋势，需要进行防渗加固处理。

闸底板长度不能满足渗径长度要求，考慮采用垂直防渗为主，垂直防渗和水平防渗相结合处理方法，即采用高压旋喷和底板接触注浆相结合防渗处理。

在闸基上下游两侧进行高压旋喷注浆处理，形成2道垂直防渗墙。

沿闸室内河和进水池两侧各布置1排注浆孔，孔距1.2m，孔深要求进入水闸砼底板以下8.0m，两端延伸至水闸建设前地形岸坡，共53只。注浆施工期间要求水闸开启，保持闸室两侧水位一致。高喷结束后，采用水泥浆液时对高喷孔进行回灌。

高压喷射注浆总水泥用量299t，每延米用量531kg。施工结束后，对高喷桩进行取芯抗压试验和钻孔注水试验。要求固结体单轴抗压强度R28不小于3.0MPa，渗透系数不大于2×10-6cm/s。试验结果均达到要求。对水闸周边的观察，原来渗水点均已消失，确认注浆施工已达到了预期目的，效果较好。

3结语

高压喷射注浆适用范围广，特别是用于工程落成之后，施工时可以不损坏建筑物上部结构和影响运营使用的长处。其它优点还有：固结体形状可以控制；有较好的耐久性；注浆时无需排干河水。高压喷射注浆也存在一些需要注意的问题：一般净空高度不小于6m；在闸底高喷注浆施工时，高压回流浆液顺着闸基接触段薄弱处扩散，对水闸地基土存在一定破坏作用；高喷施工结束后，可能存在高喷墙体固结收缩沉降，造成闸底脱空。

参考文献：

[1]DL/T5200-2004.水电水利工程高压喷射注浆技术规范[S].北京：中国电力出版社，2004.

[2]张挺，詹杰民，谢应恩 等.软土地基水闸的基础防渗问题及处理[J].岩土力学，2006.