中国核电工程有限公司 福建省漳州市 363300中国核电工程有限公司 辽宁省葫芦岛市 125100
摘要：双液灌浆适合于软弱土层、黏性土、砂土、填石层、岩层等各类岩土层的加固或止水处理，适用范围较为广泛。本文通过对漳州核电工程项目排水围堰水泥-水玻璃双液灌浆截水墙的施工实例，重点介绍了施工工艺、施工关键点和需优化的建议，为同类工程提供一定的参考价值和施工经验借鉴。
关键词：双液灌浆；止水结构
1 前言
水泥-水玻璃双液灌浆工艺应用水泥浆液加水玻璃后迅速失去流动性而变成凝固体的特性，快速充填块石层中的空隙，形成相对的隔水层，从而达到防渗堵漏的目的。与塑性混凝土防渗墙相比，该工艺省却成槽过程，采取一次性成孔至上而下逐段加压灌浆工艺，使钻孔和灌浆平行作业，节约施工时间。本项目由于工期压缩，原来的塑性混凝土防渗墙方案已不再满足进度要求。项目部协助业主单位进行技术分析后，建议将塑性混凝土防渗墙调整为水泥-水玻璃双液灌浆截水墙。经业主单位发函，设计单位发布设计变更，本工程排水围堰采取水泥-水玻璃双液灌浆截水墙作为止水结构。
2 概况
2.1 工程概况
漳州核电工程厂址位于福建省漳州市东山湾内云霄县列屿镇东北侧的刺仔尾。本工程主要施工内容为排水干施工围堰双液注浆止水结构。排水干施工围堰长243.1m，顶标高+3.5m，采用斜坡式结构。围堰施工前进行表层淤泥挖泥，推填开山石碴，并进行内外坡护面块石理坡施工。水泥-水玻璃双液灌浆截水墙轴线位于围堰开山石碴结构上，施工需穿透上部回填层等并进入强风化岩至少3m。
图2 排水围堰截水墙平面布置图
截水墙的注浆孔沿轴线双排梅花形布置，孔距1000mm，排距800mm，扩散半径不小于500mm。
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图3 灌浆孔平面布置大样图
2.2 工程地质条件
临时围堰施工前，已对下部淤泥进行挖除，围堰形成后，注浆施工时遇到的主要岩土层有：围堰回填的开山石碴（粒径小于50mm的石碴）、砂质黏土层、全风化岩、强风化岩和中风化岩。
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图4 排水干施工围堰所在区域工程地质剖面图
3 施工工艺
3.1 施工前准备工作
3.1.1 先导孔施工及施工顺序安排
在止水结构施工当中，对地层情况详细资料的掌握情况直接决定了不透水层的判断，进而对施工质量有重要影响。排水围堰注浆施工长度243.1m，在原防渗墙轴线位置有勘察孔6个（BK5~BK10），平均40.5m有一个勘察孔，地质勘查点偏少，无法做出准确终孔判断。施工前，本工程结合规范要求，以每隔10m布置1个勘察孔为原则，增加先导孔作为补勘钻孔以便更准确地判定注浆深度，达到最好的止水效果。先导孔采取芯样，并核对地层岩土特性，确定是否到达不透水层。
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图5 补勘孔现场情况
结合对补勘钻孔数据进行分析，确定以下施工顺序：
（1）围堰施工封口阶段内外水压差大，施工难度及渗漏风险较高。由于施工深度整体呈现中间深、两端浅的特征，且两端造孔深度恰好在潮位变化范围，利于通过水泥浆渗漏情况观察封口效果，故采取从中间向两端的施工施工顺序。
（2）围堰两端位于海陆交界处，补勘孔深度变化较大，终孔判断时应按不利条件进行考虑。
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图6 补勘孔深度汇总
（3）施工过程中（尤其是施工后期），围堰内外将产生水头差，故采取先施工陆侧孔，再施工海侧孔的顺序，便于海侧孔注浆过程中受海侧水压力作用对第一道截水墙薄弱部位起堵漏作用。
（4）将每排注浆孔分为Ⅰ序孔（即单数孔）和Ⅱ序孔（即双数孔）。先完成Ⅰ序孔钻孔灌浆施工，再完成Ⅱ序孔钻孔灌浆施工。
3.1.2 施工参数确定
由于浆液的扩散半径跟地层的渗透系数有关，正式施工前，本工程参考规范要求和同类工程经验，设置注浆压力、水泥浆液水灰比和水玻璃用量（以水泥浆与水玻璃浆液的体积比表示），并进行实验性注浆施工。
表1 施工参数表
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现场注浆试验采用矩形布孔法，通过钻孔取芯、注水试验检查和评价浆液的扩散半径。经试验，试验段满足设计要求，确定注浆参数，指导后续注浆施工。
从项目成本控制（此类工艺材料费用占总造价较大比例）和质量精细化控制角度出发，试验段参数验证宜设置多组进行对照，综合考虑经济合理和质量可控，经试验段验证选取最合适的参数。本工程由于工期压力大，准备时间较短，未进行多组对照，在一定程度上增加了成本控制的难度。
3.2 钻孔施工
3.3.1 设备选用
钻孔使用履带式潜孔钻机，灌浆孔孔径为Φ146mm。采用内燃空气压缩机（排气量30m³/min）风动钻孔及跟管施工，每台钻机配备三套钢套管。
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图7 钻孔施工现场照片
3.3.2 钻孔施工控制要点
（1）钻孔垂直度控制不但影响截水墙施工质量，而且由于部分施工孔孔深较大，若偏斜率过大将可能导致钢套管在砂质黏土层中抱死甚至折断，严重影响工效。故施工前应平整场地，钻机钻杆对准孔位中心后，用精度2‰的水平尺在两个方向（前后左右）调整立轴处于垂直，钻机立轴偏斜率不大于2‰，并在施工过程中定期观测，及时纠偏。
（2）钻孔深度接近由勘察孔确定的终孔标高时，应注意钻进速度和清孔返渣情况。
3.3 注浆施工
3.3.1 设备选用
（1）注浆管
注浆管采用1寸钢管，4~6米为一段，每按1m间距设置1组出浆截面，每个截面对称钻4个10mm出浆孔，成孔后用土工布包裹，防止泥沙进入。分段灌浆时，随着灌浆管内压力增加，浆液可将包裹灌浆管的土工布冲开，然后开始孔内灌浆，直至该分段灌浆结束。灌浆管段与段之间设置一个分段装置，分段装置可阻隔灌浆管内浆液和灌浆孔内浆液，达到完全分段的灌浆效果。保证灌浆孔内每段压力的有序提升。每一段灌浆结束后，利用电动水钻对灌浆管进行钻进通孔，打通分段阻隔装置，再进行下一段灌浆施工。
钻孔终孔后，即进行注浆管下放。，根据孔深情况配置注浆管，保证注浆管顶部高出围堰顶面约30cm。注浆管直接下放至孔底。
（2）注浆设备
水泥浆液采用三缸高压灌浆泵（泵压6MPa以上）进行灌浆，采用灌浆自动记录仪进行记录。灌浆泵的技术性能与所灌灌浆液的类型、浓度相适应，其容许工作压力大于最大灌浆压力的1.5倍，压力波动范围小于灌浆压力的20%，并有足够的排浆量和稳定的工作性能。
水玻璃浆液采用液压手动化学灌浆泵进行灌浆。该泵由液压箱和化学灌浆泵体组成，具有体积较小、重量轻、自动化程度高、操作方便和工作状态稳定等特点。该泵利用自作用式原理，以液压为动力源，油缸和泵体作为执行元件，配以手控换向系统，压力和流量自动连续可调，压力范围0~10Mpa。
3.3.2 制浆和输送
（1）为保证灌浆过程的连续性，满足现场用浆需求，在施工过程中水泥浆液采用临时制浆站集中制浆方式。制浆站设2个散装水泥罐，站内配置1台ZJ900高速搅拌制浆机、1个储浆桶、1台送浆泵。制好的浆液用供浆泵从制浆站分送至各灌浆点，再通过各灌浆点的高压灌浆泵输入孔内。
（2）水玻璃，和水泥浆液通过1寸钢管输送，在孔口注浆管顶部混合（过早混合易造成输送钢管堵管）。
3.3.3 灌浆施工工艺
（1）灌浆孔采用自上而下分段灌浆的方式。第一段灌浆结束后打通第一段的阻隔器，当第一段水泥浆液凝固后再进行第二段灌浆。按照此方法进行后续段别灌浆，直至灌浆结束。
图9 一次成孔分段灌浆示意图灌浆效果示意图
（a：钻孔；b：下注浆管；c：首段注浆；d：次段注浆；e：末段注浆）
3.3.4 灌浆结束标准
（1）在该灌浆段最大设计压力下，注入率不大于5L/min后，继续灌注10min，可结束灌浆。
（2）如果灌浆结束时，浆液未达到初凝而发生回浆，则必须重新灌浆，直至达到要求。
3.3.5 灌浆施工控制要点
（1）防渗墙段与注浆段交接处位于海陆交接处，存在工艺衔接问题，且地质条件较为不利，存在质量风险。施工中在该部位增设补强孔，采用插入法施工，以延长渗径。
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图10 补强孔设置示意图
（2）水泥浆液的足量使用是止水结构达到设计要求的前提。施工现场配备比重计，每天量测浆液比重，严格控制水泥用量。同时，在水泥浆液灌浆泵出口处和注浆管入口处均设置流量计，对水泥浆灌浆情况进行可视化动态控制。
3.4 实施效果及止水结构方案对比
水泥-水玻璃双液灌浆截水墙施工完成后，止水效果良好，基坑内具备干施工条件，达到设计目的，满足设计要求。
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图11 施工前后围堰内水位对比图
在本工程中，水泥-水玻璃双液灌浆截水墙在工期优化中起到较好效果，节约工期27天，提前7天完成业主单位节点要求。但与塑性混凝土防渗墙相比，该工艺造价较高。
表2 止水结构方案对比
4 结论
本文依托于水泥-水玻璃双液灌浆截水墙工艺在在核电水工项目中的应用，分析了施工工艺中的控制要点，并对实施效果和不同止水结构方案对比进行介绍，对后续水工项目止水结构施工有一定借鉴意义。
参考文献：
[1]丁向东，张海发，冯京京.软土地区深基坑帷幕缺陷处理方法探讨[J].盐城工学院学报，盐城：2020.
[2]建筑工程水泥-水玻璃双液注浆技术规程（JGJ/T211-2010）[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.