高压摆喷灌浆技术在围堰防渗中的应用

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1、第18卷第1期石家庄铁道学院学报Vo1．18No．12005年3月JOUIlNALOFSHIJIAZHUANGRAILWAYINSTITUTYMar．20o5高压摆喷灌浆技术在围堰防渗中的应用徐美华(中铁十四局集团二公司，山东泰安271000)摘要：结合泰山抽水蓄能电站下库进、出水口围堰防渗心墙施工实例，对高压摆喷灌浆成墙防渗技术的施工工"ECw特殊情况的处理进行探讨，为类似施工提供经验。关键词：高压摆喷灌浆；围堰；防渗；施工技术中图分类号：TV543．8文献标识码：A文章编号：1006—3226(2005)O1—0103—041工程概况泰山抽水蓄能电站下库进、出水口围堰的主要作用是隔

2、离大河水库的蓄水，为下库进、出水口系统工程施工创造良好的工作面。下库进／出水口围堰按全年5Oa一遇设计，流量Q=1300m／s，围堰挡水高程为165．4m，围堰后期度汛标准为全年100a一遇洪水，流量Q=1400m／s，由改建完成的下库溢洪道下泄，其水位不高于围堰设计水位。围堰堤顶高程由挡水水位和安全超高进行确定，挡水水位165．4m，计入安全超高不少于0．5m，则围堰堤顶高程取为166m。本围堰为临时构筑物，围堰类型的选择应以施工方便，拆除简单，造价低为原则。围堰填料采用上游水库开挖的砂粘土、砂石土的混合料，个别砾石直径达到了0．5m，围堰填筑采用自然堆坡，迎水坡坡度为1：1．5，背

3、水坡坡度为1：1．7，堰顶土体利用行走的重车压实。堰低库盆表层为2～5m的砂砾石覆盖层，其下的全风化或强风化岩层厚度5～8m，围堰位于F4断层影响带上，断层面及上、下主要断层面均以糜棱岩或断层泥(厚1～5cm)充填局部夹辉绿岩脉及石英脉。2方案选择及技术原理2．1方案选择根据大河水库的水文条件及围堰的填料情况和围堰下的地质情况，决定采用高压喷射灌浆成墙，高压喷射灌浆成墙有高压旋喷灌浆成墙、高压摆喷灌浆成墙和高压定喷灌浆成墙3种成墙方式；高压定喷灌浆成墙适用于砂土、粉土地层；高压旋喷灌浆成墙和高压摆喷灌浆成墙适用于砂土、粉土、砾石和卵碎石；根据围堰填料和地质情况显然高压定喷灌浆成墙方式不

4、适用于本工程。经过高压旋喷灌浆成墙和高压摆喷灌浆成墙两种方案的对比认为，采用高压旋喷灌浆成墙的优点在于：成墙厚度较厚(成墙厚度1．2m)．承受围堰外水的侧压力的能力高，对围堰的稳定性起到较大的加强作用；抗渗透能力强；缺点在于：水泥的用量太大，成本高；拆除时难度高，拆除量大；施工工艺复杂，设备占用场地，操作不方便。采用高压摆喷灌浆成墙的优点在于：水泥的用量少是采用高压旋喷灌浆成墙水泥用量的五分之一，成本低；成墙厚度小，最厚达0．3m，拆除量小；施工工艺简单，操作方便，设备占用场地小，施工工艺也较成熟；缺点在于：成墙厚度小，对围堰的稳定性加强作用小；抗渗透能力小¨。经计算围堰本身的稳定性已

5、达到了设计要求；又经多方咨询和试验采用高压摆喷灌浆成墙渗透系数K≤1X10cm／s达到了施工要求。另外根据本工程的性质，属于临时工程，在下库进／出水口系统工程施工完成后还要拆除，为降低工程成。经过对比采用高压摆喷灌浆成墙经济合理，故采用高压摆喷灌浆成墙方案。收稿日期：2004‘09‘30作者简介：徐美华女1966年出生工程师104石家庄铁道学院学报第18卷2．2高压摆喷灌浆成墙技术原理高压摆喷灌浆成墙技术原理是采用钻机造孔，然后把带有喷头的喷浆管下至地层预定的位置，用从喷嘴出口喷出的射流冲击和破坏地层。剥离的土颗粒的细小部分随着浆液冒出地面，其余土粒在喷射流的冲击力、离心力和重力等作用

6、下，与注入的浆液掺搅混合，并按一定的浆土比例和质量大小有规律地重新排列，在土体中随着喷头一面摆动一面提升，形成似哑铃或扇形柱体的固结体如图1，然后多个哑铃或扇形柱体的固结体互相搭接形成混凝土防渗墙，设备工作布置如图2。具体原理有以下几个作用：①冲切掺搅作用。高压喷射流直接对土体产生冲切作用，造成土体结构破坏，并使浆液与被冲切下来的土体颗粒混合。②升扬置换作用。射流在冲切过程中沿孔壁产生的升扬置换作用是指进行水气、浆气喷射时，压缩空气除了起保护射流的作用外，能量释放过程产生的气泡还能携带被冲切下来的土体颗粒沿孔壁升扬至孔口。这样土体部分颗粒被升扬置换出地面。同时浆液灌入地层，使地层组成成

7、分产生变化。这一作用是高压摆喷灌浆至关重图1固结体要的作用，可改善和提高浆液灌注的密实度和强度。③冲填挤压作用。射流束末端，能量衰减，虽不能冲切土体，但对土体产生挤压力，同时喷射结束后，静压灌浆作用仍在进行，对周围土体和浆液不断产生积压作用，促使凝结体与周围土体结合更加紧密。④渗透凝结作用。喷射灌浆过程中除在冲切范围内形成凝结体外，还可以向冲切范围外的土体产生浆液渗透作用，形成渗透凝结层，其厚度与地层的级配及渗透性有关。在渗透性较强的砾卵石地层