河道治理工程中高压喷射防渗墙施工技术浅析

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摘要:本文结合某河道美化工程实例，论述了高压喷射防渗墙施工技术的工艺原理、试验方法，通过试验确定了高压喷射防渗墙施工参数，并较为详细地介绍了该工艺的施工过程．取得了良好的防渗效果。

关键词：河道治理；高压喷射防渗墙；回灌成墙

随着经济的快速发展，越来越多的城市对环境的要求越来越高，当有小河流穿城而过时，一些城市的管理者通过河道治理来美化环境，并且能影响城市的局部气候。河道治理包括裁弯取直，控制和调整河势，河道疏浚和展宽等。大型河道治理工程一般范围广，建设项目分散且众多。为提高工程建设效率，有效避免施工干扰，需要对工程所有建设项目做合理、全面的施工组织安排，拟定经济有效的施工方案和施工流程，达到合理控制工程建设费用的目的。本文主要以某河道治理工程探讨了高压喷射防渗墙施工技术。

1 工程概况

本工程为某市区河道美化工程，该工程全长6 km。该工程区域内工程地质条件复杂，上部普遍为厚层(中―细)砂覆盖，中部兼有卵石层相夹，厚度不均，下部是粉质黏土层。该层防渗性能较好，系相对不透水层。为达到蓄水后高楼地基不会发生变形、沿岸不会发生浸没等，沿排污暗渠设置一道高喷水泥防渗墙。高喷型式采用定喷，喷射方向与防渗墙轴线夹角开始设计为0，后变更为22.5，围封地基处理采用单向和双向摆喷，深入粉质黏土层尺寸不小于2.00 m，板墙厚度不小于15 cm。灌浆材料选用52.5普通硅酸盐水泥。通过在河道两岸打高压喷射防渗墙，其下部深入相对不透水层2 m，上部分与暗渠底相连，这样就形成了一封闭的蓄水池，有效地控制了渗漏量。

2 工艺原理

本工程采用三重管喷射方法。其工作原理为：先在预先打好的孔中插入三重高喷管，固定喷射方向，利用高压水流、气流切割土层，形成一道缝，水泥浆在此缝隙中沉淀，形成止水帷幕墙。本工程采用两序孔施工，先施工I序孔，后施工Ⅱ序孔，孔与孔之间的搭接采用焊接方式。I序孔与Ⅱ序孔喷射时间间隔不小于72 h。孔内灌浆采用自下而上灌浆法。

工艺流程：孔位布置钻机就位钻孔终孔高喷台车就位高喷作业回灌成墙。

3 高压喷射防渗墙试验

该工程高喷防渗墙体喷灌工艺采用定喷折线板墙，该墙下部采用定喷，上部采用定向双摆；地基围封处理采用单向和双向摆喷。该工程共分7个标段，每个标段按指挥部的要求采用不同的参数(孔距、水压力、喷射角、提升速度、摆喷角度等)进行试验。为确定合理的施工参数，根据工程相关单位的要求和有关会议精神，进行了定喷折线板墙的工前试验，选定孔距为1．60 m、1．80 m、2．00 m，具体线板墙布置示意图如图1。做两组参数和提速的单摆喷试验。

实验结果：折线板墙开挖后，发现墙体结构完整，表面比较规则，连续性能较好，I序孔的凝结体明显地越过搭接处长向外延伸，而Ⅱ序孔的凝结体明显地止于I序孔的搭接处；l号孔的高压水压力为32 MPa，喷射的有效射径为2．3 m，3号孔的高压水压力为36 MPa，喷射的有效射径为2．5 m，6号孔的高压水压力为38 MPa，喷射的有效射径为2．5 m，距孔中心越远形成的墙体越薄，呈尖灭趋势，但在距孔中心1．0 m左右的范围内形成的墙体厚度变化不大。根据各标段板墙开挖后的密闭性、连接性能、板墙厚度和围井注水试验，确定了如表l所示的施工参数。

4 高压喷射防渗墙工程施工技术

4.1孔位布置

孔位布置由专职测量员进行测量放线，每隔20个孔向轴线外引控制桩一个，以便在实际施工中校核孔位。全部钻孔统一编号，标明次序。单号孔为I序孔，双号孔为Ⅱ序孔。

4.2钻孔

钻孔采用300型和150型地质钻机， 130 mm合金钻头钻进，80/10灌浆泵泵送黏土浆至孔中护壁浮渣。钻机安装必须牢固乎稳，应用水平尺测量机台、机架水平和立轴垂直，合格后方可开钻。1)钻孔采用泥浆护壁钻进，泥浆比重为1.1t/m3―1.25t／m3，孔径为130 mm。2)每隔20 m打一个超前勘探孔，分层取样，并绘制成柱状图。若勘探孔与设计提供地层发生较大变化时，应报请设计人员和监理工程师共同勘验岩芯。3)钻进过程中要认真作好钻孔记录工作，详细记录孔径、孔位、孔号、钻孔过程中出现的异常情况及各种地层深厚。

4.3终孔

(1)为了保证防渗墙深入不透水层2 m，施工时考虑到孔内残留沉淀和喷射设备的要求。实际终孔深度=设计深度×(1+5％)+喷头长度(0.5m)。(2)达到设计孔深后。将孔内残留岩芯清除，提钻前要进行约30 min冲孔，换入新浆液，减少孔内岩粉沉淀，保证高喷下管顺利。

4.4 高压喷射灌浆

高喷灌浆程序：高喷灌浆采用三重管法，分作两序进行，先灌I序孔，后灌Ⅱ序孔，孔内灌浆采用自下而上灌浆法。

(1)高喷台车就位必须牢固平稳。高喷管下孔前，必须在地面进行试喷，检查各种机械系统是否正常。然后用胶带纸密封气咀和水咀。

(2)高喷管下到设计高程后，由技术员确定喷射方向(有摆角要求的要调整好摆角)，喷射过程中每换管一次，技术员必须校核喷射方向。

(3) 把水、水泥按水灰比0.8：1的计量投入搅拌机内，搅拌机操作人员必须严格按调试好的进水量和上料速度操作，灌浆开始后拌合系统一定要连续搅拌，期间不能中断。喷射灌浆，喷射管下至设计深度后，送入符合要求的气、水、浆，检查各种仪器指示正常，经监理签字，待孔口冒浆相对密度大于等于1．30时开始，按规定的提速提升喷射管，自下而上直至设计墙顶高度后，停止气、水、浆的输送，提出喷射管，喷射过程完成，做好喷浆全程记录。

(4) 回灌成墙，喷射达到高于设计墙顶高程0．3 m时，停止喷射，及时对孔内进行回灌，并反复进行，直到孔内浆液不再下沉为止。在实际施工中，可以利用后一个孔的冒浆对前一个孔进行回填，回填结束标准为孔口浆面不再下降。喷灌结束后，及时将各管路冲洗十净，保证管路畅通。

5高压喷射防渗墙质检查

对高喷防渗墙的防渗效果和成墙质量采用围井试验和墙体开挖实测两种方法进行检查。

5.1围井试验

沿防渗墙轴线每隔200 m左右布置一个检查围井。围井试验用抽水、注水法，最后计算得出墙体的渗透系数k值，做注水和抽水试验应在墙体喷灌结束28 d后进行。

(1)抽水试验。围井内检查孔造孔完成后，便可先做抽水试验。做法是：先用 108 mm活阀门抽筒间歇的清除钻孔内的集水，直至抽到原钻孔内没有集水存在，围井内地层呈饱和状态并不再向孔内渗透集水为止。再向孔内注入约0.20 m高的水量，以保证围井形成稳定的渗流状态，这时便可使用万用表开始对孔内的水位进行测量，根据孔径和上升水位高度及时间即可求出单位渗流量Q值，每隔10min测读一次，连续四次读数，最大值与最小值之差小于最终值的20％即可结束。

(2)注水试验。在进行完抽水试验之后，就可做注水试验。具体作法是：先对孔内进行不计量注水，使围井空隙内充满水并使围井检查孔内形成稳定的渗流状态，这时每隔10min向孔内注入一定量的水同时测读一次流量值Q，连续四次读数，最大值与最小值之差小于最终值的20％即可结束。

5.2墙体开挖检查

待防渗墙喷灌结束后凝结最少7 d，在防渗墙上下游采用检查坑的开挖方法，对防渗墙体的外观尺寸进行检查，包括墙体的搭接、墙体的厚度等。开挖时要制定较为详细的开挖方案，以免破坏墙体。

6 试验成果分析及结论

(1)从施工现场8个检查围井注水试验成果看，防渗墙在不同地层综合渗透系数k值均在4.51×10-6cm／s 和(1.16-3.88)×10-7cm/s之间，这个结果说明防渗墙的渗水量比较平均，也说明防渗墙的整体防渗效果完全满足设计所规定的不大于l×10-5cm/s要求的标准。

(2)从现场对防渗墙顶部开挖检查的结果看，总的来说墙体连续，完整，板墙厚度满足设计规定值(大于等于15 cm)的要求标准，虽然有的单元内个别孔出现一些问题，但经过我们补充处理后，已达到了设计要求的合格标准。

(3)对防渗墙全面质量检查所取得的试验数据说明，防渗墙起到了非常好的防渗作用，防渗墙从整体上看足以达到所要求的相对不透水的程度。

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