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摘要：高压喷射灌浆技术在复杂地层条件下，受多种因素影响，质量可靠性不易把握，一些工程实施的效果不甚理想，较设计指标相差较大，应用时较为谨慎。
关键词： 复杂 地层条件 高喷 技术 研究
1课题项目背景
山西省朔州市右玉县海子湾水库枢纽工程，坝基地层由老至新分别为：
⑴白垩系上统助马堡组（K2zm）
岩性上部以紫红色泥岩为主，含杂色泥岩，夹薄层白色砂岩，下部以灰白色杂色砂岩、含砾砂岩为主，夹杂色泥岩。
⑵第四系上更新统风洪积（Q3epl）、洪冲积（Q3pal）
风洪积（Q3epl）岩性主要为低液限粉土，含砂低液限粉土、部分地段底部常含有少量卵石、砾石，厚度15～25m。
洪冲积（Q3pal）岩性上部为低液限粉土、低液限粘土、含砂低液限粘土，下部为中粗砂、砾砂、砂砾石，粒径2～15cm，厚度5m～30m。
（3）第四系全新统洪冲积（Q4pal）
早期洪冲积（Q41pal），岩性主要为低液限粉土、低液限粘土、粉砂、中粗砂、砂砾石，卵砾石成份为玄武岩、灰岩、片麻岩等，粒径1cm～10cm，分选及磨圆度较好。
晚期洪冲期（Q42pal），岩性主要为低液限粉土、含细粒土砂、砂砾石。含细粒土砂，松散，湿，颗粒不均匀。
大坝防渗处理设计采用高压旋喷灌浆技术，高喷防渗墙深入基岩0.5m，设计防渗K值小于1×10-6cm/s，墙体有效厚度不小于70cm，28d抗压强度≥2MPa。
项目研究的方法主要是：通过围井试验，取得初步施工成果；在此基础上进行優化和调整，用于主体工程施工，通过质量检查成果予以验证。
2围井试验确定高喷参数
高喷防渗墙施工前，先进行生产性试验，设计9个高喷孔构成2个围井，孔距1.2m，深度为伸入基岩0.5m。通过围井试验确定的高压旋喷灌浆参数。
3高压旋喷灌浆施工
3.1钻孔施工
采用泥浆护壁、地质钻机回转钻进工艺。开孔孔径不小于Φ130mm，终孔孔径不小于Φ110mm。孔斜率不大于1%。
孔深控制：沿防渗轴线每30m～36m钻打先导孔，确定基岩面，进而确定各孔的终孔深度，各孔终孔要取芯鉴定。
3.2高喷灌浆施工
3.2.1技术措施
（1）地面试喷：喷浆作业前做好地面试喷，检查旋喷系统完好性和施工技术参数值。
（2）回浆利用：高喷过程中采用除砂和除泥系统对孔口回浆进行净化，净化后水泥浆液添加相应的水泥，配制成新浆再度使用。
（3）墙顶部质量欠缺处理：高喷孔顶部，往往是质量欠缺的多发区，对此喷至上部几米时，采取降低提升速度、加大水压、加大浆量或复喷等工艺技术措施；极个别由于软弱夹泥造成的顶部强度较低，采取挖除，用混凝土回填方式进行处理。
（4）应用自动记录仪高喷灌浆监控系统，准确监控灌浆过程参数的变化情况。
3.2.2特殊情况处理措施
（1）高喷中断处理：喷灌因故中断，对中断时间较短（包括中间卸管）的高喷孔按复喷0.3m搭接处理；对中断时间较长的，进行扫孔并增加搭接长度，不少于1m。
（2）埋管处理：旋喷过程中出现高喷管被埋事故，使用震动器协助起拔埋管；特殊情况未能起拔成功的，采取在此事故孔轴线两侧增加高喷孔的方式进行处理，邻近钻孔的孔位也进行了相应的调整。
（3）返浆异常处理：喷浆过程中出现不返浆或返浆过小，应降低提升或停止提升喷管，待返浆正常后恢复提升，对较长时间不返浆，应从孔口人工向孔内添加细砂，已封堵喷射段漏失通道。
3.3工序质量过程控制
在施工中，严格进行过程工序参数控制。
钻孔过程：整个施工过程未出现钻孔事故，孔位检测826次，合格率100%；孔深、孔斜检测826次，合格率100%；经测量计算钻孔最大偏斜率为0.96%，全部满足孔斜标准要求。
旋喷过程：高喷管下设深度检测2492次，全部合格；高喷参数（水压、水量、风压、风量、浆压、浆量）每10分钟检测一次，全部合格；进浆密度检测7227次，合格率100%；回浆密度检测7227次，全部合格；高喷中断105次，经采取措施，没有质量影响的105次，全部合格。
4高喷施工效果检查
4.1围井检查
高喷防渗墙施工结束，布置了1个围井，检查墙体渗透性能。
检查围井的孔距均为1.2m，与高喷防渗墙的孔距相同。其它施工参数也与高喷墙主体工程的施工参数相同。
在围井中心钻孔做注水孔，注水孔孔径为110mm，采用泥浆护壁钻进，钻孔深度小于形成检查围井的各高喷孔中最小孔深0.5m，然后在注水孔内下设PVC花管，花管的透水孔眼交叉布置，每层不少于三孔，上下最大层间距不大于50cm。
起出钻杆，持续向注水孔内注入清水，水面保持墙顶上下50cm范围内，时间不少于24小时，然后进行注水试验，按式1计算围井周边高喷墙的渗透系数K值。
（式1）
式中：K—渗透系数，m/d； Q—稳定注水量，m3/d； t—高喷板墙厚度，m；
L—围井板墙中心线周长，m； S—围井内外水头差，m；
H—井内注水面至井底的高度，m； h0—地下水位至井底的高度，m。
从围井注水试验检查结果看，墙体渗透系数K值为0.4×10-6cm/s，满足小于1×10-6cm/s的设计防渗要求。
4.2开挖检查
在桩号0+100～0+105段设置开挖检查点。开挖直观检查可看出：墙体连续、致密，墙体最小厚度为81cm，满足设计最小墙70cm的要求。
4.3墙体钻孔注水检查
墙体钻孔注水检查孔数量为总孔数的5%，布置在防渗墙中心线上，在该部位高喷施工结束14天后进行。钻孔可采用清水钻进，钻孔深度小于该部位墙体岩面深度。
4.4高喷凝结体强度检测
通过对三个钻孔注水检查孔进行取芯，分别选取若干芯样检测28天抗压强度，试件抗压强度为2.9MPa～17.0MPa，均满足大于2.0MPa的设计要求。
5结语
从本课题项目的施工成果可以看出，针对此类复杂地层条件，采用三管法高压旋喷灌浆技术能够可靠的构筑地下防渗墙体。
（作者单位：中国水电基础局有限公司）
关键词： 复杂 地层条件 高喷 技术 研究
1课题项目背景
山西省朔州市右玉县海子湾水库枢纽工程，坝基地层由老至新分别为：
⑴白垩系上统助马堡组（K2zm）
岩性上部以紫红色泥岩为主，含杂色泥岩，夹薄层白色砂岩，下部以灰白色杂色砂岩、含砾砂岩为主，夹杂色泥岩。
⑵第四系上更新统风洪积（Q3epl）、洪冲积（Q3pal）
风洪积（Q3epl）岩性主要为低液限粉土，含砂低液限粉土、部分地段底部常含有少量卵石、砾石，厚度15～25m。
洪冲积（Q3pal）岩性上部为低液限粉土、低液限粘土、含砂低液限粘土，下部为中粗砂、砾砂、砂砾石，粒径2～15cm，厚度5m～30m。
（3）第四系全新统洪冲积（Q4pal）
早期洪冲积（Q41pal），岩性主要为低液限粉土、低液限粘土、粉砂、中粗砂、砂砾石，卵砾石成份为玄武岩、灰岩、片麻岩等，粒径1cm～10cm，分选及磨圆度较好。
晚期洪冲期（Q42pal），岩性主要为低液限粉土、含细粒土砂、砂砾石。含细粒土砂，松散，湿，颗粒不均匀。
大坝防渗处理设计采用高压旋喷灌浆技术，高喷防渗墙深入基岩0.5m，设计防渗K值小于1×10-6cm/s，墙体有效厚度不小于70cm，28d抗压强度≥2MPa。
项目研究的方法主要是：通过围井试验，取得初步施工成果；在此基础上进行優化和调整，用于主体工程施工，通过质量检查成果予以验证。
2围井试验确定高喷参数
高喷防渗墙施工前，先进行生产性试验，设计9个高喷孔构成2个围井，孔距1.2m，深度为伸入基岩0.5m。通过围井试验确定的高压旋喷灌浆参数。
3高压旋喷灌浆施工
3.1钻孔施工
采用泥浆护壁、地质钻机回转钻进工艺。开孔孔径不小于Φ130mm，终孔孔径不小于Φ110mm。孔斜率不大于1%。
孔深控制：沿防渗轴线每30m～36m钻打先导孔，确定基岩面，进而确定各孔的终孔深度，各孔终孔要取芯鉴定。
3.2高喷灌浆施工
3.2.1技术措施
（1）地面试喷：喷浆作业前做好地面试喷，检查旋喷系统完好性和施工技术参数值。
（2）回浆利用：高喷过程中采用除砂和除泥系统对孔口回浆进行净化，净化后水泥浆液添加相应的水泥，配制成新浆再度使用。
（3）墙顶部质量欠缺处理：高喷孔顶部，往往是质量欠缺的多发区，对此喷至上部几米时，采取降低提升速度、加大水压、加大浆量或复喷等工艺技术措施；极个别由于软弱夹泥造成的顶部强度较低，采取挖除，用混凝土回填方式进行处理。
（4）应用自动记录仪高喷灌浆监控系统，准确监控灌浆过程参数的变化情况。
3.2.2特殊情况处理措施
（1）高喷中断处理：喷灌因故中断，对中断时间较短（包括中间卸管）的高喷孔按复喷0.3m搭接处理；对中断时间较长的，进行扫孔并增加搭接长度，不少于1m。
（2）埋管处理：旋喷过程中出现高喷管被埋事故，使用震动器协助起拔埋管；特殊情况未能起拔成功的，采取在此事故孔轴线两侧增加高喷孔的方式进行处理，邻近钻孔的孔位也进行了相应的调整。
（3）返浆异常处理：喷浆过程中出现不返浆或返浆过小，应降低提升或停止提升喷管，待返浆正常后恢复提升，对较长时间不返浆，应从孔口人工向孔内添加细砂，已封堵喷射段漏失通道。
3.3工序质量过程控制
在施工中，严格进行过程工序参数控制。
钻孔过程：整个施工过程未出现钻孔事故，孔位检测826次，合格率100%；孔深、孔斜检测826次，合格率100%；经测量计算钻孔最大偏斜率为0.96%，全部满足孔斜标准要求。
旋喷过程：高喷管下设深度检测2492次，全部合格；高喷参数（水压、水量、风压、风量、浆压、浆量）每10分钟检测一次，全部合格；进浆密度检测7227次，合格率100%；回浆密度检测7227次，全部合格；高喷中断105次，经采取措施，没有质量影响的105次，全部合格。
4高喷施工效果检查
4.1围井检查
高喷防渗墙施工结束，布置了1个围井，检查墙体渗透性能。
检查围井的孔距均为1.2m，与高喷防渗墙的孔距相同。其它施工参数也与高喷墙主体工程的施工参数相同。
在围井中心钻孔做注水孔，注水孔孔径为110mm，采用泥浆护壁钻进，钻孔深度小于形成检查围井的各高喷孔中最小孔深0.5m，然后在注水孔内下设PVC花管，花管的透水孔眼交叉布置，每层不少于三孔，上下最大层间距不大于50cm。
起出钻杆，持续向注水孔内注入清水，水面保持墙顶上下50cm范围内，时间不少于24小时，然后进行注水试验，按式1计算围井周边高喷墙的渗透系数K值。
（式1）
式中：K—渗透系数，m/d； Q—稳定注水量，m3/d； t—高喷板墙厚度，m；
L—围井板墙中心线周长，m； S—围井内外水头差，m；
H—井内注水面至井底的高度，m； h0—地下水位至井底的高度，m。
从围井注水试验检查结果看，墙体渗透系数K值为0.4×10-6cm/s，满足小于1×10-6cm/s的设计防渗要求。
4.2开挖检查
在桩号0+100～0+105段设置开挖检查点。开挖直观检查可看出：墙体连续、致密，墙体最小厚度为81cm，满足设计最小墙70cm的要求。
4.3墙体钻孔注水检查
墙体钻孔注水检查孔数量为总孔数的5%，布置在防渗墙中心线上，在该部位高喷施工结束14天后进行。钻孔可采用清水钻进，钻孔深度小于该部位墙体岩面深度。
4.4高喷凝结体强度检测
通过对三个钻孔注水检查孔进行取芯，分别选取若干芯样检测28天抗压强度，试件抗压强度为2.9MPa～17.0MPa，均满足大于2.0MPa的设计要求。
5结语
从本课题项目的施工成果可以看出，针对此类复杂地层条件，采用三管法高压旋喷灌浆技术能够可靠的构筑地下防渗墙体。
（作者单位：中国水电基础局有限公司）