蒋海宁
东海县节约用水中心 江苏省连云港市 222300
摘要：高喷防渗墙技术的应用，利于保证水利工程泵站施工质量。在进行施工分析过程，要有效的做好施工准备工作，要严格按施工工序进行，从而利于保证施工质量。本文分析了高喷防渗墙技术要点，总结了高喷防渗墙技术的有效应用对策，希望能够不断提高水利泵站施工效率。
关键词：水利泵站工程；高喷防渗墙；施工技术
1高喷防渗墙技术概述
高压喷射注浆技术于20世纪60年代始创于日本，做为地基防渗和加固处理技术，设备简单，工效高，工期短，材料省，适用性强。20世纪80年代后，该技术在我国得到了广泛应用和快速发展。在水利工程领域，该技术大量用于堤坝防渗加固处理。实践表明，高压喷射注浆技术在应用中仍存在一些问题需要改进。
该技术通过钻机造孔，在孔内把带有喷头的注浆管下至土层预定位置，利用喷嘴射流对土层进行冲切掺搅、升扬置换、充填挤压、渗透凝结、位移袱裹、负压卷吸等综合作用完成水泥等浆液的注入，并与破坏的土层掺搅混合，通过水泥水化及其与土体颗粒间的物理化学作用，使射流一定作用范围内的土层土体胶结固化，形成更密实、更高强度的水泥土凝结桩体。各凝结桩体间紧密相连，交互搭接，形成连续完整的防渗墙体起到防渗截水的作用。
高压喷射注浆防渗墙施工主要工序包括钻机就位、造孔、下注浆管、喷射、提升、清洗机具等。高压喷射灌浆是用高压水或高压浆液形成高速喷射流束来冲击、切割、破碎底层土体，并以水泥基质浆液填充、掺混其中，形成渗透系数小又有一定强度的桩柱或板墙状的凝结体，用以提高地基防渗的施工技术。对于出现漂石、大块石等特殊情况，采用冲击钻钻孔，击穿漂石、大块石后成孔。三管法喷射能量大、速度快，连接可靠，对各种地层都比较适应，尤其是对砂卵石地层，有独特成效;施工设备简单，孔径比较大，可以控制固结体形状，由于水泥的掺入较大，因此形成的固结体能够达到预期、稳定的加固效果，并有较好的耐久性。
2.防渗墙工程存在的主要问题
2.1勘察成果针对性不强
防渗墙工程需要重点查清的是透水层的厚度与分布、相对不透水层的性状（嵌岩难度）和埋深、卵石层的厚度和级配（特别是最大卵石粒径）、地下水位、地层空隙率、地层防塌性等。而当前，大多数勘察成果仍侧重描述地层承载力、岩土力学试验，忽略了与防渗墙施工相关的专门性工程地质问题，勘察成果没有针对性，参考意义不大，不能有效地服务于设计人员。
2.2施工人员普遍素质不高
由于防渗墙施工属野外作业，条件艰苦，收入较低，从业人员大多文化水平不高，而防渗墙施工工艺繁杂，工作精度要求高，需要操作者具备较高的技能和素养，普通工人难以胜任。
2.3缺少精准可靠的检测技术
防渗墙施工质量不易控制，易出现断裂、不连续、接头分叉等质量缺陷，并且具有隐蔽性等特点，因此对防渗墙的连续完整性、墙体强度和渗透系数等质量检测就显得非常必要且重要。由于防渗墙工程属地下隐蔽性工程，对其进行实体质量检测存在一定的技术难度。一是水利水电防渗墙墙体厚度小，实施钻芯检测时，钻孔容易偏出墙外；二是水利水电工程防渗墙是以防渗为主要目的，设计强度较低，且墙体强度往往不均匀，难以钻取完整的芯样；三是防渗墙无损检测技术滞后，缺少能准确探测并辨识防渗墙缺陷的物探技术。正是源于以上因素，当前尚无成熟可靠的检测技术对防渗墙工程进行精准的质量评价。
3.高喷防渗墙施工技术
3.1高压定向喷射流程
以某泵站施工中高喷防渗墙施工为例，高喷防渗墙施工工艺流程见图 1。
3.1.1高喷参数
施工作业前先进行生产性试验确定工艺参数，工艺参数主要包括：孔距、灌浆压力、灌浆量、风压、风量、旋转速度、提升速度、进浆和返浆比重等。在开工前，选择具有代表性、与地质条件相符合的场地进行单喷和钻孔注水试验。根据设计施工技术要求，计划在不改变水压、气压、浆压的前提下，确定高喷灌浆施工参数:水压力为 39～40 MPa，气压为0．6～0．8 MPa，浆液水泥 P042．5，浆压 0．6～1．0 MPa，流量70～80 L/min，水灰比为 1 ∶ 1，浆液密度为 1．50 g/cm 3 ，提升速度为8 cm/min。
3.1.2 钻孔
①钻孔采用液压钻机潜孔偏心跟管钻进，采用 Φ152 合金球齿偏心钻头，采用 Φ140 跟进套管，螺纹连接；孔施工分三序进行，每相邻孔之间施工时段间隔不得小于 48h。
②钻机就位后，开孔偏差、孔深偏差控制在规范范围内，采取预防孔斜及纠偏措施，确保孔斜误差小于 1%，测斜采用重垂式测斜仪。
③施工过程中，根据返碴情况、钻进速度、钻机及冲击器运行情况判断地下水位漂（孤）石的分布、埋深，地层的架空、漏失、串通、动水等情况，准确记录遇到的各种现象。
④终孔后，先取出钻杆和钻具，随后下入 Φ100mm 薄壁PVC 管护壁。
⑤钻孔完成后，做好孔口保护工作，依据钻孔情况绘制柱状图并编制对应文字说明，详细描述特殊地段地质情况，供高喷灌浆参照使用。
3.1.3浆液配比及拌制
浆液配比（水灰比）为：1.5:1～1:1，通过配合比试验确定浆液搅拌时间、流动性、密度、凝结时间以及浆液固结体密度、强度、弹性模量和透水性等。
3.1.4高喷灌浆
①钻孔验收合格后开始高喷灌浆，高喷灌浆施工分三序施工，施工顺序为 I→II→III 序孔，自下而上喷射成墙，相邻孔之间施工时段间隔不得小于 48h。
②旋喷机安装就位后，先检查喷头的完好性，并做好喷头的保护，依次将喷射管安放至设计深度，并与其他各工序相互协调配合，做好高喷前的准备工作。
③喷具组装前先检查喷具的完好状况，连接处用○型圈密封并检查严密性，喷具采用机械连接。
④试喷：试喷是高喷前的一道重要工序，主要确保喷具组装完毕后风管、输浆管路畅通，压力超过 35MPa，3min 内无异常可结束试喷。
⑤下喷具：试喷完成后，将喷具安放入孔内，下喷具过程中同时输送风和浆液，浆压力控制在 1MPa 内，喷具按设计要求安放到设计深度。
⑥高喷灌浆：确保喷具安放到设计深度后开始高喷作业，依据高喷参数调节风压、灌浆流量、旋摆机的旋转速度，使之达到设计值和规范要求，当孔口返浆比重满足设计要求后，开始提升，自下而上连续不断喷射灌浆，直至孔口后停喷。
⑦回填及封孔：凝结体顶部因渗漏和浆液析水而出现凹陷现象，在高喷作业完成后，由专人负责进行孔口静压注浆，直到液面不再析水下降为止。
3.2清孔及验收
墙体单元槽段成槽后，要采取泵吸法、冲击反循环法或掏换法，对槽口及孔壁的钻渣、泥皮、泥渣等进行清理，在清孔内抽出泥浆后，经泥浆净化器进行处置并返回槽孔，新浆从槽口孔壁向槽内补充，这一过程反复多次直至槽内的新鲜浆液符合要求。之后运用圆形钢丝刷子钻具，对接头进行连续刷洗，将接头上的泥屑、孔底淤积刷洗干净（孔底淤积厚度≤10cm，泥浆比重＜1.30g/cm3）。混凝土浇筑。水利水电工程的防渗墙混凝土浇筑，主要在孔槽清理完毕的5h后，利用导管内/外的混凝土、泥浆压力差值，以及混凝土自身所具有的良好流动性、粘聚性和保水性，对墙体成槽单元内填充混凝土泥浆，以获得质量均匀、密实成型的混凝土面。
3.3严控工程质量
运用高喷防渗墙技术完成施工，无法直接判断项目的质量水平。因此技术人员需对整个项目实施过程进行必要的监督。将建筑原料的运送过程中，要对其质量及功能等方面进行必要的检验，必须全部达到规定的质量标准才能投入项目使用。在运用钻孔设备实施钻孔作业时，可设置多个钻孔位置，并相应控制孔位的深度和误差，并结合复原勘察的结果确定最终的深度。此外还需在钻孔时对桩端土的质量进行检验，如果为达到标准要求，便需向管理机构反映情况。要科学调整垂线，从而科学控制钻孔的垂度。施工人员可将喷射管的升速保持在 8cm/min，高压水泵的压力约在 35-38 MPa 范围内，高压浆泵压力约为 0.6 MPa，空压机的控制压力为 0.4-0.8 MPa 之间，上述参数均在规定范围内，才能够保证项目实施的总体质量。在配料方面也需按照行业规定要求选择，并通过密度计完成配料的测试，以此将水灰比指标维持在 0.9-1.0 范围内，溶液密度需高于 1.5 g/cm 3 。在完成施工各项数据信息的完整记录后，还需将资料交由监管人员确认。实施项目工程时，如果发现回浆比指标异常，便需采取适合的方式进行科学处理，同时妥善存放未应用的施工原料，以免配料受潮。
4.质量控制
4.1施工常见问题
4.1.1勘察环节
忽略了与防渗墙施工相关的专门性工程地质问题，勘察成果没有针对性，参考意义不大，不能有效地服务于设计人员
4.1.2设计环节
很多防渗墙工程，设计没有进行渗透稳定性计算和复核，对防渗范围、墙体材料、墙体厚度的确定与选择比较随意。
4.1.3施工技术及人员
由于防渗墙施工属野外作业，条件艰苦，收入较低，从业人员大多文化水平不高，而防渗墙施工工艺繁杂，工作精度要求高，需要操作者具备较高的技能和素养，普通工人难以胜任。
4.2施工质量优化
4.2.1科学配置泵站参数
施工人员需依据设计的要求实施准确度放线，完善施工前的各项准备。此外还需实施高喷实验项目，从而在正式实施高喷前为施工人员提供相关参数依据，有效提高高喷的实施效果。
4.2.2推行资质与人员管理
（1）防渗墙施工工艺复杂，专业性强，要确保工程质量，必须由专业的施工队伍来实施。对于承担防渗墙施工业务的单位，建议有关部门对其施工装备、施工人员、组织机构、管理体系、施工业绩等进行考核、评审，按施工工艺分类推行专项资质的认定和管理，杜绝无资质从业或超资质从业的现象。
（2）对防渗墙设计人员实施培训、考核，推行防渗墙工程设计人员执业许可制度，要求执业人员取得相应资格后方可从事防渗墙设计工作，设计图纸须加盖执业印章。
4.2.3提高勘探效果
在水利泵站施工地质勘察中，可以积极应用先进的勘探技术，比如弹性波勘探、厘米波、毫米波勘测等，提高勘探结果的准确性，为泵站施工设计提供可靠的数据。
结语
在水利泵站工程建筑施工中，主要用到水泥、粘土、膨润土、胶凝材料等塑性混凝土材料，进行土石坝或围堰透水层的防渗设计。混凝土建筑施工部门根据场地周围土层、土质的应力曲线，对塑性混凝土的各原材料配合比进行协调，同时控制防渗墙成槽内的混凝土土面深度、灌浆速度等，减小墙体在管涌、流土冲击情况下的裂缝状况，有效提升混凝土防渗墙的耐用度。
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