高压摆喷灌浆技术在牟汶河截潜工程中的应用

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1、高压摆喷灌浆技术在牟汶河截潜工程中的应用　　摘要：介绍高压摆喷灌浆技术的施工原理及其在河道截潜防渗工程中的应用，可为类似工程提供借鉴　　关键词：三管法；高压摆喷；高喷板墙；牟汶河截潜　　1概述　　高压喷射灌浆技术是20世纪60年代后期日本在化学灌浆的基础上首创的，自20世纪70年代引进我国，80年代在水利工程中获得推广应用，90年代国际承包商在二滩工程和小浪底工程完成的高喷防渗幕墙，设备精良、技术先进、工期短、质量好，带动了我国高喷技术的发展。　　高压喷射灌浆是利用能量较大的水气同轴喷射切割掺搅地层，同时将凝结材料，如水泥浆，灌注掺搅地层，形成要求

2、性状的凝结体，高喷灌浆分为旋喷、摆喷和定喷三种形式。它施工简便、施工范围广，有很大的发展空间。　　2工程概况　　牟汶河截潜工程是向山东泰山纸业有限公司提供工业用水的中型水利工程，位于莱芜市莱城区沈家岭村南牟汶河上，上游流域面积980km2，截潜板墙全长460m，板墙深度～，厚度30cm，成墙面积3650m2，拦截潜流1020万m3，工程于1997年2月开工，1997年5月竣工，年可向山东泰山纸业有限公司提供水量2100万m3。工程位置处地层比较简单，从上到下大致可分为3层：上部为中粗砂层，棕黄色，局部含少量粉粒，湿～饱和，松散～稍密，主要为石英、长

3、石质，一般颗粒直径3～1mm。厚度～。(2)中部为砂砾层，褐黄、白色，湿～饱和，自上而下由松散渐变为稍密，含石英质砾石，土质不均匀，厚度～m。(3)下部为第三系粘土岩(E)，黑褐色夹灰褐色，泥质结构，薄层状构造。　　3施工工艺　　施工设备　　主要施工设备为：造孔系统、高压水系统、压缩空气系统、制浆供浆系统、提升喷射系统和检测系统。　　施工布置　　高喷墙的结构形式采用摆喷折接，高喷灌浆共布置307个灌浆孔，孔距，摆喷角度30°，采用三管法(水、气、浆分别由3条并列的管道输送)设备施灌制作折线形防渗板墙。高喷灌浆下界线为入基岩面以下m，上与主河床相平，

4、为减少串孔、塌孔及保护板墙有效连接，分Ⅰ、Ⅱ序孔进行施工,Ⅰ序孔从轴线向内侧摆喷，Ⅱ序孔从轴线向外侧摆喷。　　施工方法及工艺　　造孔采用3台XT-100型钻机进行回转钻进，用当地粘土制浆进行钻孔护壁，采用三管法高喷灌浆设备GS500-4型高压喷射灌浆机1台进行摆喷，在孔造好后下高喷管，高压喷射以水、气、浆为介质，高压喷头使用一对水平喷嘴喷出35～40MPa的高压水(周围用压缩空气保护水柱)射流切割破坏被灌地层，出浆口垂直于高压水嘴，在高喷管的底部灌入比重大于/cm3以上的水泥浆充填被高压水切开的空间，并使地层中的泥、砂等细小颗粒排出地表，从而形成高

5、喷板　　墙，主要施工流程如下：水+水泥→制浆←回浆↓　　↗定孔位→造孔→测孔斜率→下喷射管→提升→成孔　　　　　　　　↑　　↑　　↑　　送高压水送压缩气回填灌浆图1高压喷射灌浆工艺流程施工参数施工所采用的高喷参数，按设计要求在正式施工前做了一个五边形试验围井，围井边长ｍ，面积2，孔深～ｍ，其中中粗砂层厚ｍ，砂砾石层厚ｍ，基岩平均埋深ｍ。试验中对不同地层的提升速度、摆动角度及水、气、浆等各项技术参数进行测试，凝固14ｄ后，进行注水试验，然后全部挖开检查，发现板墙喷射均匀，连接牢固。砂砾石层摆角形成墙体厚度30cm以上，双面有效喷嘴喷射长度为～ｍ，墙体

6、强度大于，墙体渗透系数小于Ａ×10-6cm/s。全部满足设计要求。高喷施工参数见表1。施工技术参数指标　　表1技术参数基岩风化层砂砾层中粗砂层气　　压力～～～流量～～～水　　压力353535流量707070浆　　压力流量808080水泥浆比重水灰比1：1，比重/cm3喷浆摆角30°30°30°喷机提升速度6810～15施工方法灌浆钻孔施工钻机安放平稳，孔位偏差小于50mm，均用水平尺校正机台水平和钻机立轴垂直度。通过回转钻进、泥浆护壁成孔。失浆严重时，注入稠泥浆或粘土进行堵漏处理。钻进过程中使用测斜仪对钻孔进行测斜，当发现钻孔倾斜时，及时采取补救措

7、施，以确保成孔倾斜度小于1%。钻孔结束后及时向孔内注入稠泥浆，防止塌孔。地质人员跟班对岩芯进行分层描述。高压摆喷施工为保证先期形成的板墙与后期形成的板墙有效连结，采用间隔性Ⅰ序孔、Ⅱ序孔施工方法，即先施工完Ⅰ序孔，然后再施工Ⅱ序孔；高喷机就位后，先在地面进行试摆和试喷，定好喷射方向，待各项参数达到要求后再下喷射管至孔底，先按规定参数进行原位喷射，待浆液返出孔口、情况正常后方可开始提升喷射；喷射界线为下至强风化粘土岩m以下；在砂卵石层中容易出现塌孔现象致使高喷管下不到预定深度，这时，移开高喷机，用钻机进行扫孔，用浓粘土浆或直接倒入粘土进行护壁，然后才

8、能进行高喷操作；喷射过程中，出现故障而停喷时，待故障排除后，将喷管下至停喷前深度m以下重新喷射，确保板墙连接良好；部分砂砾