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【摘 要】高压喷射灌浆是一种采用高压水或高压浆液形成高速喷射流束，冲击、切割、破碎地层土体，并以水泥基质浆液充填、惨混其中，形成装柱或板墙状的凝结体，用以提高地基防渗或承载能力的施工技术。旋喷使喷射管做旋转、提升运动，在地层中形成圆柱形桩体的高喷灌浆施工方法。水库高压旋喷防渗墙为悬挂式防渗墙。
【关键词】高压旋喷灌浆；三管法；防渗墙；跟管钻进；岩芯
1.水库概况
温泉水库位于青海省格尔木市南137km的格尔木河支流雪水河上，是青海省地方水利工程中库容最大的水库，是格尔木河水电梯级开发的龙头水库，担负着下游大干沟、小干沟、乃吉里、南山口一、二级等5座水电站的径流调节任务，同时对下游格尔木市以及青藏铁路、109国道、格——拉输油管道、兰——西——拉通讯电缆等国家重点基础设施起到重要的防洪作用。
温泉水库为多年调节水库，属Ⅱ等大（2）型工程，工程任务是防洪和发电（为下游梯级电站供水、提高电站保证出力）。水库枢纽由大坝、放水洞、溢洪道三大主要建筑物组成，均为2级，次要建筑物为3级。水库校核洪水位为3958.1m，总库容2.55×108m3，其中调洪库容0.93×108m3（与兴利库容重叠0.16×108m3），兴利库容1.5×108m3；设计洪水位3957.32m，相应库容2.15×108m3；正常高水位3956.4m，相应库容1.8×108m3；死水位3951.7m，相应库容0.3×108m3。水库原设计为100年一遇洪水设计，2000年一遇洪水校核。地震设防烈度为Ⅷ度。
格尔木温泉水库坝体为土工膜防渗墙砂砾石坝，坝顶高程3960.8m，最大坝高17.5m，坝顶长880m，顶宽8m，上、下游坝坡分别为1：3和1：2.5。2010年由于千年一遇的洪水大坝出现险情，进行抢险救援工作，因此进行水库除险加固工程施工，对坝基采用高压旋喷塑性混凝土防渗墙加固处理。其位置位于上游坝脚，防渗墙上部与坝体防渗的土工膜相接，形成一个整体防渗体系。〔1〕
根据设计要求，高压旋喷灌浆方法采用三管法，结构形式采用单排旋喷套接，孔距为1米（分别为Ⅰ序孔和Ⅱ序孔）。高喷灌浆孔位布置及编号如图1所示。
图1 高喷灌浆孔位布置图
温泉水库高压旋喷灌浆的施工程序：孔位放样→跟管造孔→下PVC套管→拔管→下喷射管→喷灌→提升→回灌→成桩→结束。具体施工步骤如下：
2.施工工艺
2.1钻孔
钻孔采用HP-70、HB-100-Ⅱ、YG-70钻机跟管工艺造孔，孔径φ130mm，孔内下φ110mmPVC塑料管护壁，钻头采用合金钻头，钻进过程中确保孔深、孔斜符合设计要求和施工规范要求，力求孔位上下均一，钻孔时保证孔斜准确，采取以下防斜措施：
（1）相邻Ⅰ序、Ⅱ序孔间距为1.0m，孔深为伸入亚粘土1.8m。
（2）高压旋喷灌浆造孔为867个孔，高喷灌浆单元单独进行编号，即从0+010至0+876方向编号。
（3）防渗墙施工平台形成后，由测量人员按规划的高喷防渗轴线准确放样，并在适当位置布置控制点，进行施工期的检测校核。
（4）钻孔时首先把钻机对准孔位，用水平尺校准机身水平，并垫稳，控制孔位偏差不大于5cm，高喷钻孔角度为90°。确保钻孔偏斜率控制在1%以内，钻孔的有效深度超过设计墙底深度0.3m。
（5）钻进工艺：由于该工程地质条件复杂，上部为人工堆积砂砾石土层，下部洪积壤土石夹块、洪碎石层厚度大，所以针对上部人工堆积砂砾石土层先采用取土钻机进行取土钻进，孔径140 mm，根据实际情况尽最大能力取土到最大深度；然后采用HD— 70钻机跟管工艺造孔，钻至设计孔深后，在φ130mm钢套管内下入特制的φ100mmPVC管护壁至孔底，然后再起拔钢套管。PVC管材要求壁厚1.3mm，脆性较好。为减少孔内淤砂和管接头不脱节，PVC管孔底采用土工布包裹，接头套接后用塑料胶带密封。在没有对该孔灌浆前对孔口进行保护，防止杂物掉入孔内。钻进过程应准确判断入岩深度，做好施工记录报表，真实准确反映孔内的情况，以便为高喷灌浆提供第一手资料，并将钻孔过程中的异常情况记录在钻孔表格里面。每个钻孔均按设计提供的地质资料并结合现场实际情况进行造孔。
（6）先导孔：先导孔是测量放样后造墙的第一施工项目，目的是进一步了解地层，选定部分Ⅰ序孔作为先导孔，孔距30m，特殊部位根据监理要求加密，孔径φ130mm，并详细做好地质状况分层施工记录，施工记录上报监理、设计、甲方，根据先导孔记录勾画出灌浆地质图，确定高压旋喷灌浆造孔深度。
2.2 灌浆
（1）根据灌浆规范技术要求，在高喷灌浆开始前选取一灌浆段进行高喷灌浆试验，以确定适合该地层的灌浆参数。根据设计要求高喷灌浆试验采用三管高压旋喷套接法进行高喷试验。根据规范要求初拟高喷灌浆施工参数如表1所示。
表1 高压旋喷灌浆参数
项 目 三管旋喷套接法施工参数
水 压力（MPa） 39
流量（L/min） 78
喷嘴（个） 2
喷嘴直径（mm） 1.8
压缩空气 压力（MPa） 0.75
流量（m3/min） 1.1
喷嘴（个） 喷嘴（个）喷嘴间隙（mm） 2
喷嘴间隙（mm） 喷嘴间隙（mm） 1.3
水泥浆 压力（MPa） 0.8
流量（L/min） 75
密度（g/cm3） 1.5～1.7
喷嘴（出浆口）（个） 2
喷嘴直径（mm） 10
孔口回浆密度（g/cm3） 1.4
提升速度cm/min 粉土层 12
砂土层 10
碎石层 8
卵（碎石）石 6
（2）高喷灌浆浆液采用水泥净浆，采用P.O42.5R水泥，高喷台车就位后，在地面孔口试喷，并检查高压旋喷系统的完好性及设备的可靠性和压力，提升速度等，满足设计要求后方可下放喷管。 （3）下管时要轻、慢，防止刮塌孔壁，下放至设计深度后，校正孔深。为防止喷嘴堵塞，
可采用低压送水（浆）气的方法下管，也可用胶带缠封保护喷嘴。
（4）在统一指挥下，依次送水、浆、气，待各项参数达到设计值，一般情况下在孔底喷射13min～3min，孔口返浆正常后开始提升。为提高防渗效果，部分孔在定喷时，适当延长孔底净喷时间造成孔底塌落，使上部孔壁位置粒径较大的漂卵石坍塌，以提高高喷效果。
图2 高压旋喷桩注浆示意图
（5）在提升过程中应随时检查浆液的流量、喷射压力、提升速度等参数，并做好施工记录，喷射到预定高程后依次停水、浆、停气，提出喷射管。
（6）当喷管提升接近桩顶时，从桩顶以下1.0m开始慢速提升至桩顶，并在桩顶停止提升喷浆数秒，以保证桩顶成型。
（7）喷射结束后，及时进行孔口静压回填灌浆，直至孔口浆液面不再下沉为止。
3.质量检查
根据业主、监理、甲方、质检四方单位确定灌浆时地层复杂部位、漏浆严重部位或可能存在质量缺陷的部位进行质量检查。高压旋喷防渗墙的检查方式为：开挖检查、围井注水试验、岩芯取样及墙体抗压强度检查
3.1 开挖检查
现场监理联合甲方、质检、设计对桩号0+100-0+103、0+307-0+310、0+723-0+726和1#围井（0+076-0+079）进行开挖，并检查防渗墙体套接厚度及墙体连续性。①先对检查段防渗墙两侧进行开挖，挖深深度为5m。②用目测法检测墙体连续性，墙体连续均匀。③ 用钢卷尺测量防渗墙套接处厚度0.7m（设计厚度0.6m）。
3.2 围井注水试验检查
围井每4个单元布置一个，本工程共布置了11个围井，围井平面面积12㎡，完成围井灌浆28d后经在围井中心处钻孔，钻孔深度小于围井深度0.8m，孔径130mm，下设梅花孔状且缠绕滤纱网的PVC管进行注水试验，测得渗透系数最大为9.601×10-6cm/s，最小为3.141×10-6cm/s，平均渗透系数为5.4321×10-6cm/s，渗透系数均满足规范及设计要求。
3.3 岩芯取样检查
现场监理联合甲方、质检、设计对桩号桩号0+118-0+119、0+228-0+229、0+311-0+312、0+282-0+283、0+773-0+774、0+480-0+481处钻孔取芯，岩芯提取率为85%且完整性良好。
3.4 墙体抗压强度检查
在监理、甲方、质检见证下从墙体不同高程中选取符合试验尺寸要求的芯样。送实验室对芯样进行无侧限抗压强度检测，检测最大值为24.9 MPa，最小值为4.3 MPa，平均值为14.6 MPa。
4.结语
（1）监理、设计、质检、甲方对高压旋喷防渗墙进行了验收，高压旋喷灌浆共计44个单元，验收全部合格。
（2） 应用情况：根据温泉水库基础高压旋喷防渗处理效果来看，高喷技术在墙体较深、地层复杂的部位应用效果明显且施工速度快，施工工艺和施工经验已日臻成熟，有关指标能满足设计要求，在坝基防渗处理方面得到了进一步的推广应用。
参考文献：
[1] 青海省水利水电勘测设计研究院.格尔木温泉水库除险加固工程初步设计报告[R].西宁：青海省水利水电勘测设计研究院，2011.
[2] DL/T 5200—2004水利水电工程高压喷射灌浆技术规范[S].北京：中国电力出版社，2005.
[3] 张利新，肖强.西霞院反调节水库高压旋喷防渗墙的施工研究[J].人民黄河，2006（7）.
【关键词】高压旋喷灌浆；三管法；防渗墙；跟管钻进；岩芯
1.水库概况
温泉水库位于青海省格尔木市南137km的格尔木河支流雪水河上，是青海省地方水利工程中库容最大的水库，是格尔木河水电梯级开发的龙头水库，担负着下游大干沟、小干沟、乃吉里、南山口一、二级等5座水电站的径流调节任务，同时对下游格尔木市以及青藏铁路、109国道、格——拉输油管道、兰——西——拉通讯电缆等国家重点基础设施起到重要的防洪作用。
温泉水库为多年调节水库，属Ⅱ等大（2）型工程，工程任务是防洪和发电（为下游梯级电站供水、提高电站保证出力）。水库枢纽由大坝、放水洞、溢洪道三大主要建筑物组成，均为2级，次要建筑物为3级。水库校核洪水位为3958.1m，总库容2.55×108m3，其中调洪库容0.93×108m3（与兴利库容重叠0.16×108m3），兴利库容1.5×108m3；设计洪水位3957.32m，相应库容2.15×108m3；正常高水位3956.4m，相应库容1.8×108m3；死水位3951.7m，相应库容0.3×108m3。水库原设计为100年一遇洪水设计，2000年一遇洪水校核。地震设防烈度为Ⅷ度。
格尔木温泉水库坝体为土工膜防渗墙砂砾石坝，坝顶高程3960.8m，最大坝高17.5m，坝顶长880m，顶宽8m，上、下游坝坡分别为1：3和1：2.5。2010年由于千年一遇的洪水大坝出现险情，进行抢险救援工作，因此进行水库除险加固工程施工，对坝基采用高压旋喷塑性混凝土防渗墙加固处理。其位置位于上游坝脚，防渗墙上部与坝体防渗的土工膜相接，形成一个整体防渗体系。〔1〕
根据设计要求，高压旋喷灌浆方法采用三管法，结构形式采用单排旋喷套接，孔距为1米（分别为Ⅰ序孔和Ⅱ序孔）。高喷灌浆孔位布置及编号如图1所示。
图1 高喷灌浆孔位布置图
温泉水库高压旋喷灌浆的施工程序：孔位放样→跟管造孔→下PVC套管→拔管→下喷射管→喷灌→提升→回灌→成桩→结束。具体施工步骤如下：
2.施工工艺
2.1钻孔
钻孔采用HP-70、HB-100-Ⅱ、YG-70钻机跟管工艺造孔，孔径φ130mm，孔内下φ110mmPVC塑料管护壁，钻头采用合金钻头，钻进过程中确保孔深、孔斜符合设计要求和施工规范要求，力求孔位上下均一，钻孔时保证孔斜准确，采取以下防斜措施：
（1）相邻Ⅰ序、Ⅱ序孔间距为1.0m，孔深为伸入亚粘土1.8m。
（2）高压旋喷灌浆造孔为867个孔，高喷灌浆单元单独进行编号，即从0+010至0+876方向编号。
（3）防渗墙施工平台形成后，由测量人员按规划的高喷防渗轴线准确放样，并在适当位置布置控制点，进行施工期的检测校核。
（4）钻孔时首先把钻机对准孔位，用水平尺校准机身水平，并垫稳，控制孔位偏差不大于5cm，高喷钻孔角度为90°。确保钻孔偏斜率控制在1%以内，钻孔的有效深度超过设计墙底深度0.3m。
（5）钻进工艺：由于该工程地质条件复杂，上部为人工堆积砂砾石土层，下部洪积壤土石夹块、洪碎石层厚度大，所以针对上部人工堆积砂砾石土层先采用取土钻机进行取土钻进，孔径140 mm，根据实际情况尽最大能力取土到最大深度；然后采用HD— 70钻机跟管工艺造孔，钻至设计孔深后，在φ130mm钢套管内下入特制的φ100mmPVC管护壁至孔底，然后再起拔钢套管。PVC管材要求壁厚1.3mm，脆性较好。为减少孔内淤砂和管接头不脱节，PVC管孔底采用土工布包裹，接头套接后用塑料胶带密封。在没有对该孔灌浆前对孔口进行保护，防止杂物掉入孔内。钻进过程应准确判断入岩深度，做好施工记录报表，真实准确反映孔内的情况，以便为高喷灌浆提供第一手资料，并将钻孔过程中的异常情况记录在钻孔表格里面。每个钻孔均按设计提供的地质资料并结合现场实际情况进行造孔。
（6）先导孔：先导孔是测量放样后造墙的第一施工项目，目的是进一步了解地层，选定部分Ⅰ序孔作为先导孔，孔距30m，特殊部位根据监理要求加密，孔径φ130mm，并详细做好地质状况分层施工记录，施工记录上报监理、设计、甲方，根据先导孔记录勾画出灌浆地质图，确定高压旋喷灌浆造孔深度。
2.2 灌浆
（1）根据灌浆规范技术要求，在高喷灌浆开始前选取一灌浆段进行高喷灌浆试验，以确定适合该地层的灌浆参数。根据设计要求高喷灌浆试验采用三管高压旋喷套接法进行高喷试验。根据规范要求初拟高喷灌浆施工参数如表1所示。
表1 高压旋喷灌浆参数
项 目 三管旋喷套接法施工参数
水 压力（MPa） 39
流量（L/min） 78
喷嘴（个） 2
喷嘴直径（mm） 1.8
压缩空气 压力（MPa） 0.75
流量（m3/min） 1.1
喷嘴（个） 喷嘴（个）喷嘴间隙（mm） 2
喷嘴间隙（mm） 喷嘴间隙（mm） 1.3
水泥浆 压力（MPa） 0.8
流量（L/min） 75
密度（g/cm3） 1.5～1.7
喷嘴（出浆口）（个） 2
喷嘴直径（mm） 10
孔口回浆密度（g/cm3） 1.4
提升速度cm/min 粉土层 12
砂土层 10
碎石层 8
卵（碎石）石 6
（2）高喷灌浆浆液采用水泥净浆，采用P.O42.5R水泥，高喷台车就位后，在地面孔口试喷，并检查高压旋喷系统的完好性及设备的可靠性和压力，提升速度等，满足设计要求后方可下放喷管。 （3）下管时要轻、慢，防止刮塌孔壁，下放至设计深度后，校正孔深。为防止喷嘴堵塞，
可采用低压送水（浆）气的方法下管，也可用胶带缠封保护喷嘴。
（4）在统一指挥下，依次送水、浆、气，待各项参数达到设计值，一般情况下在孔底喷射13min～3min，孔口返浆正常后开始提升。为提高防渗效果，部分孔在定喷时，适当延长孔底净喷时间造成孔底塌落，使上部孔壁位置粒径较大的漂卵石坍塌，以提高高喷效果。
图2 高压旋喷桩注浆示意图
（5）在提升过程中应随时检查浆液的流量、喷射压力、提升速度等参数，并做好施工记录，喷射到预定高程后依次停水、浆、停气，提出喷射管。
（6）当喷管提升接近桩顶时，从桩顶以下1.0m开始慢速提升至桩顶，并在桩顶停止提升喷浆数秒，以保证桩顶成型。
（7）喷射结束后，及时进行孔口静压回填灌浆，直至孔口浆液面不再下沉为止。
3.质量检查
根据业主、监理、甲方、质检四方单位确定灌浆时地层复杂部位、漏浆严重部位或可能存在质量缺陷的部位进行质量检查。高压旋喷防渗墙的检查方式为：开挖检查、围井注水试验、岩芯取样及墙体抗压强度检查
3.1 开挖检查
现场监理联合甲方、质检、设计对桩号0+100-0+103、0+307-0+310、0+723-0+726和1#围井（0+076-0+079）进行开挖，并检查防渗墙体套接厚度及墙体连续性。①先对检查段防渗墙两侧进行开挖，挖深深度为5m。②用目测法检测墙体连续性，墙体连续均匀。③ 用钢卷尺测量防渗墙套接处厚度0.7m（设计厚度0.6m）。
3.2 围井注水试验检查
围井每4个单元布置一个，本工程共布置了11个围井，围井平面面积12㎡，完成围井灌浆28d后经在围井中心处钻孔，钻孔深度小于围井深度0.8m，孔径130mm，下设梅花孔状且缠绕滤纱网的PVC管进行注水试验，测得渗透系数最大为9.601×10-6cm/s，最小为3.141×10-6cm/s，平均渗透系数为5.4321×10-6cm/s，渗透系数均满足规范及设计要求。
3.3 岩芯取样检查
现场监理联合甲方、质检、设计对桩号桩号0+118-0+119、0+228-0+229、0+311-0+312、0+282-0+283、0+773-0+774、0+480-0+481处钻孔取芯，岩芯提取率为85%且完整性良好。
3.4 墙体抗压强度检查
在监理、甲方、质检见证下从墙体不同高程中选取符合试验尺寸要求的芯样。送实验室对芯样进行无侧限抗压强度检测，检测最大值为24.9 MPa，最小值为4.3 MPa，平均值为14.6 MPa。
4.结语
（1）监理、设计、质检、甲方对高压旋喷防渗墙进行了验收，高压旋喷灌浆共计44个单元，验收全部合格。
（2） 应用情况：根据温泉水库基础高压旋喷防渗处理效果来看，高喷技术在墙体较深、地层复杂的部位应用效果明显且施工速度快，施工工艺和施工经验已日臻成熟，有关指标能满足设计要求，在坝基防渗处理方面得到了进一步的推广应用。
参考文献：
[1] 青海省水利水电勘测设计研究院.格尔木温泉水库除险加固工程初步设计报告[R].西宁：青海省水利水电勘测设计研究院，2011.
[2] DL/T 5200—2004水利水电工程高压喷射灌浆技术规范[S].北京：中国电力出版社，2005.
[3] 张利新，肖强.西霞院反调节水库高压旋喷防渗墙的施工研究[J].人民黄河，2006（7）.