摘 要： 介紹高壓擺噴灌漿技術的施工原理及其在河道截潛防滲工程中的應用，可為類似工程提供借鑒

關鍵詞： 三管法；高壓擺噴；高噴板墻；牟汶河截潛

1 概述　　高壓噴射灌漿技術是20世紀60年代后期日本在化學灌漿的基礎上首創的，自20世紀70年代引進我國，80年代在水利工程中獲得推廣應用，90年代國際承包商在二灘工程和小浪底工程完成的高噴防滲幕墻，設備精良、技術先進、工期短、質量好，帶動了我國高噴技術的發展。 高壓噴射灌漿是利用能量較大的水氣同軸噴射切割摻攪地層，同時將凝結材料，如水泥漿，灌注摻攪地層，形成要求性狀的凝結體，高噴灌漿分為旋噴、擺噴和定噴三種形式。它施工簡便、施工范圍廣，有很大的發展空間。

2 工程概況

牟汶河截潛工程是向山東泰山紙業有限公司提供工業用水的中型水利工程，位于萊蕪市萊城區沈家嶺村南牟汶河上，上游流域面積980km2，截潛板墻全長460m，板墻深度7.0～8.6m，厚度30cm，成墻面積3650m2，攔截潛流1020萬m3，工程于1997年2月開工，1997年5月竣工，年可向山東泰山紙業有限公司提供水量2100萬m3。工程位置處地層比較簡單，從上到下大致可分為3層：（1）上部為中粗砂層，棕黃色，局部含少量粉粒，濕～飽和，松散～稍密，主要為石英、長石質，一般顆粒直徑3～1mm。厚度3.2～4.6m。 (2)中部為砂礫層，褐黃、白色，濕～飽和，自上而下由松散漸變為稍密，含石英質礫石，土質不均勻，厚度2.3～3.0 m。(3)下部為第三系粘土巖(E)，黑褐色夾灰褐色，泥質結構，薄層狀構造。

3 施工工藝

3.1 施工設備

主要施工設備為：造孔系統、高壓水系統、壓縮空氣系統、制漿供漿系統、提升噴射系統和檢測系統。

3.2 施工布置

高噴墻的結構形式采用擺噴折接，高噴灌漿共布置307個灌漿孔，孔距1.5m，擺噴角度30°，采用三管法(水、氣、漿分別由3條并列的管道輸送)設備施灌制作折線形防滲板墻。高噴灌漿下界線為入基巖面以下1.5 m，上與主河床相平，為減少串孔、塌孔及保護板墻有效連接，分Ⅰ、Ⅱ序孔進行施工,Ⅰ序孔從軸線向內側擺噴，Ⅱ序孔從軸線向外側擺噴。

3.3 施工方法及工藝

造孔采用3臺XT-100型鉆機進行回轉鉆進，用當地粘土制漿進行鉆孔護壁，采用三管法高噴灌漿設備GS500-4型高壓噴射灌漿機1臺進行擺噴，在孔造好后下高噴管，高壓噴射以水、氣、漿為介質，高壓噴頭使用一對水平噴嘴噴出35～40 MPa的高壓水(周圍用壓縮空氣保護水柱)射流切割破壞被灌地層，出漿口垂直于高壓水嘴，在高噴管的底部灌入比重大于1.60g/cm3以上的水泥漿充填被高壓水切開的空間，并使地層中的泥、砂等細小顆粒排出地表，從而形成高噴板

墻，主要施工流程如下：

水 + 水泥→ 制漿 ← 回漿

↓ ↗

定孔位 → 造孔→ 測孔斜率 → 下噴射管 → 提升 → 成孔

↑ ↑ ↑

送高壓水 送壓縮氣 回填灌漿

圖1 高壓噴射灌漿工藝流程

3.4 施工參數

施工所采用的高噴參數，按設計要求在正式施工前做了一個五邊形試驗圍井，圍井邊長1.2ｍ，面積4.8m2，孔深6.5～8.1ｍ，其中中粗砂層厚4.2ｍ，砂礫石層厚2.8ｍ，基巖平均埋深7.5ｍ。試驗中對不同地層的提升速度、擺動角度及水、氣、漿等各項技術參數進行測試，凝固14ｄ后，進行注水試驗，然后全部挖開檢查，發現板墻噴射均勻，連接牢固。砂礫石層擺角形成墻體厚度30cm以上，雙面有效噴嘴噴射長度為2.5～2.8ｍ，墻體強度大于5.0MPa，墻體滲透系數小于Ａ×10-6cm/s。全部滿足設計要求。高噴施工參數見表1。

施工技術參數指標 表1

技術參數

基巖風化層

砂礫層

中粗砂層

氣 壓力（MPa）

0.6～0.8

0.6～0.8

0.6～0.8

流量（m3/min）

0.8～1.2

0.8～1.2

0.8～1.2

水 壓力（MPa）

35

35

35

流量（L/min）

70

70

70

漿 壓力（MPa）

0.5

0.4

0.2

流量（L/min）

80

80

80

水泥漿比重

水灰比1：1，比重1.60g/cm3

噴漿擺角

30°

30°

30°

噴機提升速度（ cm/min）

6

8

10～15

3.5 施工方法

3.5.1灌漿鉆孔施工

鉆機安放平穩，孔位偏差小于50mm，均用水平尺校正機臺水平和鉆機立軸垂直度。通過回轉鉆進、泥漿護壁成孔。失漿嚴重時，注入稠泥漿或粘土進行堵漏處理。鉆進過程中使用測斜儀對鉆孔進行測斜，當發現鉆孔傾斜時，及時采取補救措施，以確保成孔傾斜度小于1%。鉆孔結束后及時向孔內注入稠泥漿，防止塌孔。地質人員跟班對巖芯進行分層描述。

3.5.2高壓擺噴施工

為保證先期形成的板墻與后期形成的板墻有效連結，采用間隔性Ⅰ序孔、Ⅱ序孔施工方法，即先施工完Ⅰ序孔，然后再施工Ⅱ序孔；高噴機就位后，先在地面進行試擺和試噴，定好噴射方向，待各項參數達到要求后再下噴射管至孔底，先按規定參數進行原位噴射，待漿液返出孔口、情況正常后方可開始提升噴射；噴射界線為下至強風化粘土巖1.5 m以下；在砂卵石層中容易出現塌孔現象致使高噴管下不到預定深度，這時，移開高噴機，用鉆機進行掃孔，用濃粘土漿或直接倒入粘土進行護壁，然后才能進行高噴操作；噴射過程中，出現故障而停噴時，待故障排除后，將噴管下至停噴前深度0.2 m以下重新噴射，確保板墻連接良好；部分砂礫卵石層孔段出現漏漿而無冒漿時，就停止提升，并加大水泥漿液濃度，直至孔口有冒漿后才開始重新提升。當發生鄰孔串漿時(主要發生在Ⅰ序孔)，將串漿孔堵死，灌漿孔依照正常施噴要求進行；單孔噴灌結束后，采用0.7∶1的純水泥漿進行回填補灌，反復進行，直至漿面不再下沉為止；在噴灌過程中，隨時監測進漿比重，回漿比重、流量，水、氣、漿的壓力和流量，擺噴角度，提升速度等施工參數，并詳細記錄。

4 使用效果

高噴防滲板墻完工后經開挖檢驗和圍井抽水試驗，板墻折接完好，成墻厚度≥30cm，滲透系數 K≤5×10-6cm/s，完全達到設計要求。該工程建成8年來，經過枯水季節缺水和汛期行洪考驗，其截潛效果相當好，經濟效益十分顯著。

5 結論與體會

高壓擺噴

HDPE土工膜是以(中)高密度聚乙烯樹脂為原料生產的一種防水阻隔型材料。（密度為0.94g/cm3或以上的土工膜）。HDPE土工膜全稱“高密度聚乙烯膜”，具有優良的耐環境應力開裂性能，抗低溫、抗老化、耐腐蝕性能，以及較大的使用溫度范圍(-60--+60)和較長的使用壽命 (50年)。HDPE土工膜全稱“高密度聚乙烯土工膜”，具有優良的耐環境應力開裂性能，抗低溫、抗老化、耐腐蝕性能，以及較大的使用溫度范圍(-60--+60)和較長的使用壽命50年，廣泛使用在生活垃圾填埋場防滲，固廢填埋防滲，污水處理廠防滲，人工湖防滲，尾礦處理等防滲工程。