高压喷射灌浆在渠堤渗漏加固中的应用

毛奇琦

(安徽省宣城市青弋江灌区管理处，安徽 宣城 242000)

1 基本情况

1.1 工程情况

青弋江灌区地处长江以南，是利用陈村水库发电尾水及区间径流为水源，集防洪、灌溉、发电、城镇生态供水为一体的综合性利用工程，受益范围涵盖宣城市泾县、宣州区和芜湖市南陵县，设计灌溉面积7.13×104hm2，现状有效灌溉面积4.82×104hm2。总干渠自1971年开工，于1977年基本建成通水，总长40.5km。因该工程是文化大革命时期急促兴建，存在“三边”情况。建筑物大部分为县级以下施工队伍承建，土方工程则依靠民工大兵团作战，质量较差，存在不少问题。本次堤身灌浆位置位于泾县财富路大桥上、下游(桩号36+918-37+218、37+856-38+006)，该段为高填方段，新老土结合部渗漏严重，为解决渠身和渠脚散浸、渗漏等险情，经过方案比选，确定为高压摆喷灌灌浆，布置在左侧堤防堤顶，总长450m。

1.2 地质情况

根据工程地质勘察成果及现场调查，该段堤防和总干渠高填方段堤身一样，填土多为山体表层残坡积土，土质为砾质重粉质壤土或卵砾石夹粉质壤土，土体黏粒含量普遍较少，粗粒土含量较多，且粒径普遍偏大，其中桩号37+200-38+200渠身填土上部为重粉质壤土为主，夹砾卵石或全风化-强风化粉砂岩，软塑-可塑，土体结构松散，渠身填土下部以砾卵石-或全风化-强风化粉砂岩为主，局部为块石，夹重粉质壤土，松散-稍密。

1.3 加固前堤基渗漏稳定分析

根据地质勘察资料，可计算断面各土层渗透系数，依照地质报告提供的建议值、平均值和标注值选用、各土层的抗渗性能指标，根据《水闸设计规范》(SL265-2016)规定的不同土质允许渗透坡降值，对堤身及堤基土层土质，确定相应土层允许渗透出逸坡降值。见表1：

表1 渗透系数和允许渗透坡降表

2 高压摆喷技术的应用

高压摆喷利用钻机钻孔至设计处理的深度后，用高压泥浆泵，通过切削周围土地，向周围土体高压喷射固化浆液(一般使用水泥浆液)，同时钻杆(喷杆)以一定的速度边摆动边提升，高压射流使一定范围内的土体结构破坏，并强制与固化浆液混合，凝固后便在土体中形成具有一定性能和形状的固结，见图1。

图1 高压摆喷示意图

2.1 主要技术参数

桩号36+918-37+218、37+856-38+006两段均采用高压摆喷灌溉，通过实验，截渗墙平均深度为19.1m，墙体轴线总长0.2km。墙厚按照公示计算，取最大水头H=9.0m,参照类似工程经验取50，计算墙厚采用0.2m。灌浆孔距1.2m，有效成墙厚度0.2m，二序法施工。喷嘴直径1.7-1.9mm,摆角30度，摆喷中心线与孔位轴线的夹角为20°。采用强度等级为42.5级及以上的普通硅酸盐水泥，水泥浆液密度为1.5-1.7g/cm3,回浆密度≥1.2g/cm3;压缩水压力35-40MPa，流量70-80m3/min，气压力0.6-0.8 MPa，气流量0.8-1.2m3/min，浆压力0.2-1.0 MPa，进浆量60-80L/min。

2.2 高压摆喷施工

该段渠堤分二序孔施工，先Ⅰ序，再Ⅱ序。高喷施工前，应做好相应技术准备工作，主要包括防渗墙段地质复勘工作，室内浆液配合比试验以及现场喷射注浆试验。造先导孔后绘制柱状图。

主要施工流程为：摆喷试验→放线布孔→钻机就位→找正钻孔→终孔→高喷台车就位→地面浆、气、水试喷→下喷射管→喷浆→摆动提升→回灌成墙。

2.3 布孔及钻机就位

根据设计确定的防渗墙布置图，用经纬仪进行孔位测量布孔。该段渠堤位于泾县财富路大桥上、下游，且堤顶已做防汛道路，因此在布孔定位时比较方便，配合皮尺便能确定启始桩位，在确定好的桩位上用红漆标注。

造孔可采用XY-2型钻机，就位孔位偏差要求≤2cm。钻机底座应平整、牢固可靠，不得坐落在软弱土层上，杜绝用石块或铁器支垫。鉴于该段渠堤已铺筑混凝土道路，考虑到方便机具眺孔操作，用了两条高20cm的枕木支垫。钻机就位找平后，再对孔位误差进行复测，保证钻头中心与孔位中心点的偏差与方位。

2.4 下喷浆管

喷浆管采用GP1500-5型高喷台车，台车移动只孔位后，检查各部位喷头，也可试喷。喷浆管下到设计深度后，同时启动高压泥浆泵、空压机、搅拌机等配套设备，将各项工艺参数调整到设计要求时开始喷射。先喷浆，孔口返浆后按设计要求的速度摆动和提升，自上而下形成高压喷射灌浆截渗墙。

喷灌过程中，监理和施工技术人员须严格控制每一个施工参数，不同土层均要达到相应的设计要求。通过多年经验来看，青弋江灌区渠堤渗漏最严重部位是新老土结合带，该项目的地勘报告有明显注明、因此，在此深度处，须特别控制技术参数，确保防渗墙的连续性和密实性[1-3]。

2.5 回灌、封堵

待喷浆结束后，仍需向孔内不断灌入合格的浆液，在孔内进行静压灌浆，直到浆液不再下沉为止，以免因浆液排水固结引起截渗墙顶部塌陷。灌浆全部结束后，需及时将路面冲洗干净，对未被浆液充填的部位，采用黏土球回填封堵。

3 施工中出现的特殊情况

由于每段地质条件有所不同，因此会出现灌注孔吃浆量异常的情况。下游37+108-37+218段中，吃浆量较大，主要原因该段渠堤落差大，多为砂卵石层，土的密实性很差，又有沿途百姓在堤坡上种植，土层中留有植物根系，长期经水浸泡，形成孔隙，产生渗流通道。遇这些特殊孔洞时，可调整浆液浓度和增加灌浆频次来解决。而在施工过程中，经过业主、监理和施工单位的现场控制，经一个通水运行期检验后，效果明显。

4 加固后堤防渗漏复核

渗漏复核情况见表2。

表2 堤防渗漏复核成果表

5 结 语

高压摆喷灌浆在青弋江灌区城关古塘段防渗加固处理中的应用，效果明显。有效消除了工程安全，而且相对旋喷灌浆来说，造价相对适中。随着高压喷射灌浆技术的日益成熟，青弋江灌区的“险工险段”以及类似地质的堤防加固，都能普遍适用。