丁麗珍

（福建省泉州市洛江區(qū)農(nóng)業(yè)水務(wù)局 362011）

1 工程概況

新南水庫(kù)位于泉州市洛江區(qū)雙陽(yáng)街道新田村，總庫(kù)容143萬(wàn)m3。是一座以防洪為主，兼有灌溉、供水等功能的小（1）型水庫(kù)。大壩為均質(zhì)土壩，最大壩高27.30m，壩頂寬4m，壩頂長(zhǎng)210m。水庫(kù)保護(hù)下游0.7萬(wàn)人口和67hm2耕地及武警支隊(duì)、順源汽車(chē)學(xué)校等單位。因此，水庫(kù)的安全運(yùn)行對(duì)下游廣大群眾的生命財(cái)產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)建設(shè)至關(guān)重要。

新南水庫(kù)于1956年興建，1959年竣工，1965年大壩加高，土壩加高9m，將位于左岸的溢洪道回填，另在右岸新建溢洪道，由于新舊壩體回填時(shí)處理不當(dāng)，為工程留下了隱患。水庫(kù)運(yùn)行至今已有50多年，據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查了解，當(dāng)水庫(kù)運(yùn)行水位超過(guò)70.0m時(shí)，大壩下游面中部出現(xiàn)濕坡和散浸現(xiàn)象，大壩左壩坡與山體交界處存在漏水等問(wèn)題。

2 大壩防滲方案的確定

現(xiàn)場(chǎng)鉆孔注水試驗(yàn)及土樣試驗(yàn)顯示，大壩土料的平均滲透系數(shù)K=1.53×10-4cm/s，屬中等透水，填土密實(shí)度低，孔隙率大。針對(duì)壩身存在的上述問(wèn)題，提出如下處理方案并進(jìn)行比較：?采用充填灌漿防滲；?在壩體上游鋪設(shè)復(fù)合土工膜；?混凝土防滲墻；?深層攪拌樁防滲；?高壓旋噴防滲墻防滲。

方案?充填灌漿防滲投資小，施工簡(jiǎn)單，可增加壩體密實(shí)度及滲透系數(shù)，但問(wèn)題處理不徹底，每3～5年需要重復(fù)灌漿。方案?鋪設(shè)土工膜，工序多、人工投入多，需放空庫(kù)施工，且坡比必須達(dá)到1∶2.5以上，新南水庫(kù)上游坡太陡，不利于復(fù)合土工膜的穩(wěn)定，壩面與山體、壩底接合部位的搭接質(zhì)量較難控制。方案?混凝土防滲墻有較高的強(qiáng)度和防滲性能，但其彈性模量也大，與土壩變形不協(xié)調(diào)，導(dǎo)致防滲墻和土壩接合面脫開(kāi)，難以滿(mǎn)足防滲墻與土壩協(xié)調(diào)變形要求，且工程造價(jià)較高。方案?深層攪拌樁和方案?旋噴防滲墻都是形成水泥土加固體，在加固效果方面，由于單管高壓旋噴法注漿量大，被加固土體的吸漿量較飽和，而深層攪拌法注漿量相對(duì)較小，被加固土體的吸漿量不夠飽和。因此，一般來(lái)說(shuō)單管高壓旋噴樁的承載力及抗?jié)B性要優(yōu)于深層攪拌樁。但深層攪拌法節(jié)省材料用量，深層攪拌樁目前一般的施工深度多在13～14m，工程質(zhì)量控制較好，該工程平均深度18.23m，深度越深，垂直度偏差越難控制。各方案比較見(jiàn)表1。

鑒于新南水庫(kù)是雙陽(yáng)街道的主要生活水源，水庫(kù)保護(hù)下游0.7萬(wàn)人口和67hm2耕地及武警支隊(duì)、順源汽車(chē)學(xué)校等單位，其防洪效益尤為重要。綜合相關(guān)因素分析，單管高壓旋噴灌漿防滲墻在其可靠性、耐久性、防滲效果方面明顯優(yōu)于其他方案，雖然造價(jià)略高，但本著徹底處理、不留隱患的原則，該工程采用單管高壓旋噴灌漿防滲墻作為大壩防滲處理方案。

3 高壓旋噴防滲墻設(shè)計(jì)

單管高壓旋噴法是高壓噴射注漿法之一，它是利用360°旋轉(zhuǎn)高壓噴射漿流連續(xù)地對(duì)加固土體產(chǎn)生切割、沖擊破碎和攪動(dòng)作用，使注入的漿液和土體混合凝固為新的圓柱狀固結(jié)體——水泥土，水泥土具有較強(qiáng)的抗壓及抗?jié)B性能，因此采用該工法可起到強(qiáng)化地基和防水止?jié)B的作用。

3.1 樁徑取值

防滲墻厚度按下式計(jì)算取值：

表1 各方案分析比較情況

式中 δ——最小防滲墻厚度；

ΔH——防滲水頭差，m；取最不利情況22.5m；

[J]——設(shè)計(jì)允許破壞比降，水泥土樁體取80。

經(jīng)計(jì)算，δ=0.28m，取工程樁徑D=0.6m，孔距L=0.5m，樁與樁搭接為10cm，樁與樁的交圈厚度e=（D2-L2）1/2=0.33m＞0.28m，滿(mǎn)足要求。考慮到防滲墻體連續(xù)性和施工方面的因素，本工程樁徑取不小于0.6m。

3.2 技術(shù)參數(shù)

新南水庫(kù)壩頂全長(zhǎng)188m，該方案從大壩壩頂樁號(hào)0+000～0+158段布設(shè)單排旋噴防滲墻，壩體防滲采用單管高壓旋噴防滲墻，旋噴樁樁徑不小于0.6m，孔距為0.50m，樁與樁搭接不小于10cm。旋噴防滲墻鉆孔進(jìn)入基巖以下0.5m，施工分兩序孔間隔進(jìn)行。灌漿施工的各種技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 技術(shù)參數(shù)表

大壩旋噴樁防滲加固如下圖所示。

旋噴柱防滲墻布置圖

4 高壓旋噴灌漿質(zhì)量控制

4.1 試樁及施工參數(shù)的確定

施工前應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)資料，結(jié)合工程實(shí)際情況進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)或試驗(yàn)性施工，檢驗(yàn)施工設(shè)備是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，確定施工參數(shù)及施工工藝。

試樁完成經(jīng)過(guò)一定時(shí)間（7天以上）后，可以開(kāi)挖一定深度進(jìn)行樁體外觀檢查，測(cè)量樁徑，同時(shí)在樁體上取芯，進(jìn)行無(wú)側(cè)限抗壓試驗(yàn)，獲取抗壓強(qiáng)度值。從實(shí)測(cè)樁徑、抗壓強(qiáng)度值中選取滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求的一組施工參數(shù)：孔徑達(dá)到0.6m時(shí)，注漿壓力需25 MPa以上；基巖內(nèi)提升速度15cm/min，壩體內(nèi)提升速度20cm/min；旋轉(zhuǎn)速度 18r/min；水灰比 1∶1，水泥漿液比重為1.49。

4.2 施工工藝方面的控制

4.2.1 鉆機(jī)就位、成孔

鉆機(jī)就位應(yīng)準(zhǔn)確，偏差不大于50mm；成孔的垂直精度必須控制在1.5%以?xún)?nèi)，才能保證樁間的咬合，其施工技術(shù)要求較高。該工程采用新型XL—50型履帶式旋噴鉆機(jī)，鉆機(jī)就位平整，成孔深度滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

4.2.2 漿液配制攪拌

為了保證漿液的濃度，應(yīng)當(dāng)采用二次攪拌配制漿液，即在第一只攪拌桶中按確定的水灰比配制并攪拌水泥漿液，用比重計(jì)對(duì)配制好的漿液密度進(jìn)行測(cè)量，控制漿液密度，并由專(zhuān)人記錄所加水、灰和漿液密度等數(shù)據(jù)，攪拌3～5min后放入第二只攪拌桶中待用。禁止采用一只攪拌桶，一邊配漿一邊抽漿，否則難以控制漿液水灰比。制備好的漿液不得離析，停置時(shí)間：當(dāng)氣溫在10℃以上超過(guò)3h或在10℃以下超過(guò)5h，均應(yīng)按廢漿處理?？刂坪脟姽艿奶崴?，使成樁體均勻，注意做好回漿循環(huán)回收利用，以降低施工成本。

4.2.3 噴射注漿

注漿管必須下到成孔深度（即設(shè)計(jì)深度），從設(shè)計(jì)深度旋轉(zhuǎn)提升射漿管，同時(shí)噴射高壓水泥漿，使其與擾動(dòng)土體充分混合，由下而上地進(jìn)行。噴射管分段提升的搭接長(zhǎng)度不得小于100mm。高噴灌漿應(yīng)分兩序進(jìn)行，先序孔提升速度可稍慢，后序孔相對(duì)來(lái)講可稍快。相鄰孔高噴灌漿間隔時(shí)間不宜少于24h。

4.3 旋噴注漿異常情況的處理

高噴灌漿施工中，在鉆孔和灌漿過(guò)程會(huì)出現(xiàn)塌孔、漏漿、冒漿、串孔等問(wèn)題，引起壓力突降或驟增、孔口回漿密度或回漿量異常等情況，此時(shí)，必須查明原因，及時(shí)進(jìn)行處理。新南水庫(kù)在高壓旋噴灌漿中，以上情況都有不同程度的發(fā)生，經(jīng)過(guò)及時(shí)恰當(dāng)?shù)奶幚?，確保了施工進(jìn)度和質(zhì)量。

4.3.1 塌孔

塌孔是在成孔后，由于在鉆孔部位的地層中含砂或礫石較多，可能會(huì)出現(xiàn)坍塌、脫落，導(dǎo)至灌漿時(shí)噴射管無(wú)法下到設(shè)計(jì)深度。

解決方法：可加大泥漿濃度或在泥漿中加入膨潤(rùn)土護(hù)壁，必要時(shí)可采用套管護(hù)壁法鉆進(jìn)。

4.3.2 漏漿

施工中如果地層中存在砂、砂礫石或通道，可能出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象，主要表現(xiàn)在鉆孔或灌漿時(shí)孔口不返漿或返漿量降低。

解決方法：鉆孔時(shí)可加大泥漿濃度、在泥漿中摻加細(xì)砂或向孔內(nèi)填充水玻璃等堵漏材料。灌漿時(shí)發(fā)生漏漿可采取停止噴桿提升或降低提升速度、降低噴射壓力和流量、在漿液中摻入速凝劑、加大漿液密度、灌注水泥砂漿或水泥粘土漿等措施。不論是在鉆孔還是灌漿過(guò)程中，均必須待孔口返漿正常后才能正常提升鉆桿或噴桿。

4.3.3 冒漿

冒漿是指在灌漿過(guò)程中漿液在壩坡、地面或庫(kù)區(qū)底部流出或噴出。

解決方法：若土質(zhì)松軟則適當(dāng)復(fù)噴；若附近有空洞、通道，則應(yīng)不提升注漿管連續(xù)注漿，直到冒漿為止或拔出注漿管待漿液凝固后重新注漿?？刹扇≡诿皾{點(diǎn)加覆蓋、降低灌漿壓力、間斷灌漿等措施。

4.3.4 串孔

串孔是指在某一孔口正常灌漿時(shí)，漿液從相鄰孔口返出，說(shuō)明鉆孔在地下有通道相通。

解決方法：可采取將串孔孔口開(kāi)挖清理后封閉并壓重、降低灌漿壓力等措施。灌漿孔結(jié)束后，應(yīng)盡快對(duì)串漿孔復(fù)鉆至設(shè)計(jì)高程。

5 結(jié)語(yǔ)

防滲墻完成后進(jìn)行墻體開(kāi)挖和抽芯檢測(cè)。開(kāi)挖顯示：墻體成型規(guī)則，墻厚30～60cm，防滲墻滲透系數(shù)K＝（3.36～3.94）×10－9cm／s；允許滲透比降 J＞100，墻體質(zhì)量完全滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。水庫(kù)經(jīng)汛期滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行后未發(fā)現(xiàn)任何滲漏現(xiàn)象，防滲效果明顯。檢測(cè)后證明：?jiǎn)喂芨邏盒龂姽酀{技術(shù)在新南水庫(kù)土壩防滲工程中得到了很好的應(yīng)用，它具有工程造價(jià)適中、防滲效果良好、施工條件要求低等優(yōu)點(diǎn)，值得在水利工程加固除險(xiǎn)防滲工程中推廣和使用?！?/p>