摘要：小浪底高壓旋噴灌漿工程選用國(guó)際上先進(jìn)的施工設(shè)備和施工工藝，通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定施工參數(shù)，在先進(jìn)施工設(shè)備的保證下，通過控制施工工藝來保證施工質(zhì)量.在小浪底工程中，用高壓旋噴灌漿技術(shù)構(gòu)筑上游圍堰防滲墻、對(duì)左岸河床心墻區(qū)砂卵石地基加固、進(jìn)行主壩混凝土防滲墻“老虎嘴”封堵和原1號(hào)槽孔修補(bǔ)，均取得了很好效果。

關(guān)鍵詞：高壓旋噴灌漿 圍井試驗(yàn) 防滲墻 地基加固 地下工程補(bǔ)救 小浪底水利樞紐工程

高壓旋噴灌漿技術(shù)是使?jié){液在很高的壓力下通過注漿管，從噴嘴高壓射出，注入地基，在射流的沖擊、切削、攪拌作用下，漿液與原地基混為一體，對(duì)地基產(chǎn)生擠壓、滲透作用，使旋噴樁及其周圍土體的密實(shí)度和承載能力得到提高.其主要應(yīng)用有：

①構(gòu)筑防滲墻體;

②加固地基，提高地基承載力;

③用于地下構(gòu)筑物的修補(bǔ)。

經(jīng)過近年來的不斷開發(fā)和應(yīng)用，高壓旋噴灌漿技術(shù)在各個(gè)方面都得到很快發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，適應(yīng)地層由開始限于中細(xì)砂、壤土、淤泥等細(xì)顆粒地層，逐漸擴(kuò)大到包括強(qiáng)透水的砂卵石、卵漂石和堆石渣層、球狀體層等在內(nèi)的整個(gè)第四系覆蓋層，施工設(shè)備、施工工藝不斷更新，漿液壓力、流量不斷增大，提升速度逐漸加快，噴漿設(shè)備更趨向于高壓力、大流量的二重管、三重管.二重管法是在壓縮空氣保護(hù)下，高壓漿液直接噴射到地層中;三重管法是在壓縮空氣保護(hù)下，由高壓水開路，同時(shí)注入低壓漿液進(jìn)行旋噴.由于高壓旋噴灌漿技術(shù)對(duì)地基防滲與加固處理具有不需明挖、施工場(chǎng)地小等特點(diǎn)，因此，目前仍處在迅猛發(fā)展階段.

1　旋噴灌漿設(shè)備

小浪底高壓旋噴灌漿工程由意大利仕紀(jì)公司分包施工，主要設(shè)備包括高壓旋噴機(jī)、履帶自行式鉆機(jī)和供漿設(shè)備等.

履帶自行式高壓旋噴機(jī)型號(hào)為SIRIO2SC，本身具有一定的鉆進(jìn)功能，機(jī)架高46 m.旋噴鉆桿為雙重管，內(nèi)徑30 mm，為高壓漿液通道，外徑90 mm，內(nèi)、外

徑之間有12個(gè)小孔為壓縮空氣通道.每節(jié)長(zhǎng)3 m，裝卸方便，密封性好.旋噴機(jī)配有鉆灌參數(shù)自動(dòng)記錄儀，型號(hào)為L(zhǎng)UT2CL88，全過程自動(dòng)記錄孔深、漿壓、氣壓、轉(zhuǎn)速、提升速度等參數(shù)，同時(shí)顯示于熒光屏上，便于參數(shù)的監(jiān)測(cè)和隨時(shí)調(diào)整.履帶自行式鉆機(jī)為Casagrande鉆機(jī)C8型，自行定位，操作方便，性能穩(wěn)定，帶有偏心鉆頭，可跟管鉆進(jìn)，對(duì)地層適應(yīng)性強(qiáng).攪拌機(jī)有2臺(tái)，分別用于攪拌膨潤(rùn)土漿液和水泥漿液，攪拌能力分別為12 m3/h和24 m3/h.2臺(tái)高壓泵型號(hào)分別為HT400和7T-450.7T-450型高壓泵最大輸漿壓力可達(dá)100 MPa，最大輸出流量可達(dá)453 L/min，高壓泵通過高壓管路與旋噴機(jī)連接.

2　現(xiàn)場(chǎng)圍井試驗(yàn)

2.1　試驗(yàn)布置及參數(shù)

圍井試驗(yàn)的目的是選定合適的施工參數(shù)和漿液配比及驗(yàn)證防滲墻滲透系數(shù).試驗(yàn)區(qū)位于旋噴灌漿防滲墻軸線下游側(cè)5 m的一塊平整場(chǎng)地上，與旋噴灌漿防滲墻地層一致，上部0～12 m為砂卵石填筑層，下部12～32 m為原河床覆蓋層.圍井由25個(gè)旋噴樁組成，其中16個(gè)間距1 m、深32 m的樁組成一個(gè)正方形圍井，中間有9個(gè)同樣深度的旋噴樁封底，即僅對(duì)這9個(gè)樁底部2 m進(jìn)行旋噴.其布置如圖1所示.

根據(jù)工程類比和室內(nèi)試驗(yàn)，采用了摻加5%(水泥用量)膨潤(rùn)土的穩(wěn)定漿液，其水、水泥與膨潤(rùn)土的配比為850∶450∶22，密度1.35g/cm3，馬氏粘度35～40s.施工參數(shù)：旋噴漿液壓力大于40 MPa，空氣壓力為1.5 MPa;2個(gè)噴嘴，直徑為3 mm，轉(zhuǎn)速12r/min，漿液流量225 L/min;提升速度：Ⅰ，Ⅱ序孔原地層為17cm/min，回填料區(qū)為26 cm/min，Ⅲ序孔均為26cm/min

2.2　滲透試驗(yàn)

2.2.1　試驗(yàn)方法

根據(jù)有關(guān)手冊(cè)①的規(guī)定，試驗(yàn)方法分為定水頭法和變水頭法.定水頭法是指由套管隔離出試驗(yàn)段，維持孔內(nèi)水位不變，待流量穩(wěn)定后，讀取時(shí)間和流量，按公式(1)計(jì)算滲透系數(shù);變水頭法只能在圍井內(nèi)使用，待圍井內(nèi)注水達(dá)到飽和后，停止注水，記錄水位下降過程，按公式(2)計(jì)算滲透系數(shù).

式中∶K為滲透系數(shù)，m/s;q為穩(wěn)定滲透流量，m3/s;F為影響參數(shù);Hc為穩(wěn)定水頭，m;A為所測(cè)斷面面積，m2;L為所測(cè)段長(zhǎng)，m;D為所測(cè)斷面直徑，m;T1，T2為時(shí)間，s;H1，H2為在時(shí)間T1，T2時(shí)的水頭，m.

 2.2.2　試驗(yàn)結(jié)果

圍井旋噴樁完成后，在圍井內(nèi)做了8次滲透試驗(yàn)，其中6次是定水頭試驗(yàn)，一次是變水頭試驗(yàn)，一次是開挖后井內(nèi)注水試驗(yàn);圍井外共做3次，試驗(yàn)全部為定水頭試驗(yàn)，其中有一次未成功.

圍井外測(cè)得2組滲透系數(shù)平均值為2.805×10-3cm/s，此數(shù)值與地質(zhì)部門提供的滲透性為36～200 m/d(相當(dāng)于4.16×10-2～2.3×10-3 cm/s)一致，說明這種方法是合適的.圍井內(nèi)定水頭滲透試驗(yàn)結(jié)果最大值為1.41×10-5 cm/s，最小值為1.17×10-6 cm/s，平均值為9.62×10-6 cm/s，變水頭試驗(yàn)結(jié)果為3.705×10-6 cm/s，圍井內(nèi)注水法測(cè)得的結(jié)果為5.925×10-7 cm/s.即滲透系數(shù)比原地層降低了三個(gè)數(shù)量級(jí).

2.2.3　開挖檢查

在滲透試驗(yàn)結(jié)束后，對(duì)圍井內(nèi)部和外部的一側(cè)進(jìn)行開挖檢查，開挖深度內(nèi)部為6.8 m，外部為5.7 m，露出了4.2 m高的墻體(上部1.5 m沒有旋噴).從外觀看，墻體連續(xù)性、膠結(jié)性都較好.經(jīng)實(shí)測(cè)，最大樁徑為2.56 m，最小樁徑為1.36 m，平均樁徑為1.84 m，墻體搭接處最小厚度為0.88 m.

3　應(yīng)用實(shí)例

3.1　上游圍堰旋噴灌漿防滲墻施工

上游圍堰旋噴灌漿防滲墻作為枯水圍堰的主要防滲措施，并作為大壩的一部分起永久防滲作用，河床覆蓋層屬第四紀(jì)河床沖積物，級(jí)配不良，中小粒徑偏少，局部地段有較大粒徑卵石.設(shè)計(jì)單排樁防滲，樁距1.0 m，膠結(jié)強(qiáng)度R28=1.5～2.2 MPa，滲透系數(shù)小于等于10-6 cm/s.防滲墻軸線長(zhǎng)400 m，孔底入基巖至少0.5 m，最大孔深51.0 m，共計(jì)旋噴樁408個(gè)，鉆孔總進(jìn)尺11500 m，噴漿10074 m，成墻面積9897 m2.

3.1.1　施工參數(shù)

在施工中，通過調(diào)整提升速度控制樁徑來保證墻體的連接，提升速度介于15～26.7cm/min，根據(jù)孔序、孔深和孔斜情況調(diào)整參數(shù)，見表1(表中δ為偏斜率).

3.1.2　施工質(zhì)量控制及效果

旋噴防滲墻體需深入基巖0.5 m以上，保證墻體與基巖的連接.施工時(shí)分Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ序孔，按逐序加密的原則施工，將Ⅰ序孔作為勘探孔，每個(gè)孔必須作基巖鑒定，對(duì)于Ⅱ，Ⅲ序孔根據(jù)Ⅰ序孔確定的基巖面確定孔深，但終孔時(shí)也需取樣鑒定.鉆孔偏斜率控制標(biāo)準(zhǔn)為小于1%.鉆孔完成后即進(jìn)行測(cè)斜，盡快提交資料.工程師根據(jù)孔序、孔深和孔斜情況按表1中的數(shù)據(jù)調(diào)整提升速度，對(duì)于偏斜率大于1%的孔，采用降低提升速度來增加樁徑或增加附加樁的方法解決.

旋噴灌漿防滲墻的施工，減少了基坑滲水量，降低了大壩心墻區(qū)施工難度，說明防滲墻有較好的連續(xù)性和防滲性。