中国水利水电第四工程局有限公司 青海省西宁市 810000
关键词：高压喷射灌浆；沙河渡槽围堰防渗墙；施工工艺；措施
一、工程概述
沙河渡槽工程位于河南省平顶山市鲁山县境内，是南水北调中线局直管项目，主要由渠道工程、沙河渡槽工程及大郎河渡槽工程组成。其中沙河梁式渡槽全长1410米（SH(3)2+994.1~SH(3)4+404.1），横跨沙河，其中跨河段700米。根据合同文件的要求，沙河渡槽汛期不允许进行河床段施工，因此结合本工程特点及现场实际情况，项目部决定采取分期导流的方式进行施工，一期围堰沙河右岸，二期围堰沙河左岸。
二、气象、水文与工程地质
1.气象条件
鲁山县属大陆性季风气候区，气象变化受大陆季风影响，冬季寒冷少雨雪；春、秋干燥少雨，偏北风盛行；夏季受大陆低气压控制，成为主要降水季节。多年平均气温14℃，多年平均降雨量900mm，其分布极不均匀，汛期6～8 三个月，占全年降雨量的60%左右。本区多年平均降雨日数为90.5 天，各月多年平均降雨天数见表1。
鲁山县多年平均降雨日数表
根据段内鲁山站资料统计，段内霜冻最早初日为10 月21 日，最晚终日为4 月15日；地面稳定冻结初日为12 月26 日，稳定冻结终日为1 月4 日，历年月最大冻土深度为16cm。鲁山站观测有多年各月平均降雨量和降雨日数、多年各月平均气温和各月平均最高、最低气温、极端最高和最低气温。多年平均风速2m/s；全年最多风向为西北风，最大风速21m/s。
2.工程地质
沙河梁式渡槽段桩号SH(3)2+994.1~ SH(3)4+404.1，长1410m，跨越右岸I 级阶地和漫滩、河床和左岸漫滩等不同地貌单元。
I 级阶地地面高程118~120m，漫滩河床地面高程116~118.8m，地质结构由第四系覆盖层和上第三系基岩组成。上部覆盖层为粘砾多层结构，由壤土（重粉质壤土、砂壤土）、砾砂和卵石组成，厚8~19m，下伏上第三系基岩由泥质砂砾岩、砾质泥岩、粘土岩和砂岩组成，揭露最大厚度54m，由于覆盖层中粗粒卵石居多，还夹杂大块石（后经基坑取样卵石粒径较大，含砂率只有5%）为强透水层。
渡槽段通过不同地貌单元，该段岩性、岩相及沉积厚度变化较大，地基强度差异明显，第四系上更新统卵石层和上第三系砾质泥岩、泥质砂砾岩强度较高。第四系卵石含量不均匀，相变较大，部分部位相变为砂砾石，夹有砂层、土层薄层或透镜体，力学性质差异较大。
承台基础位于卵、砾石层中，基坑开挖深度一般4.0~9.6m，勘探期间不同时期地下水（潜水）埋深0~5m，含水层为砾石（砂）、卵石层，渗透系数K=5.62×10-2~1.41×10-1cm/s，属强透水层。
3.水文地质条件
沙河属淮河流域沙颖河水系内的一条主要支流，源于鲁山县境内的石人山，于周口市附近的沙嘴与颖河相汇入沙颖河。沙河属宽浅式河道，开阔平坦，常年流水，属非季节性河流。沙河梁式渡槽上游集水面积1918km2。其河流设计洪峰流量、水位关系见表2。
沙河设计洪峰流量、水位关系表
工程场区地下水按其赋存条件及水力特征可分为第四系松散层孔隙潜水、上第三系孔隙裂隙水两种类型，部分具承压性。第四系孔隙潜水与上第三系孔隙裂隙水水力联系密切，根据调查，场区内潜水为当地群众生活、灌溉用水水源。
3.1第四系松散层孔隙水
赋存于第四系松散沉积层中，第四系卵（砾、碎）石及砂层为主要含水层，上第三系泥质砂砾岩、砾质泥岩、粘土岩为相对隔水层。该含水层分布于河床、漫滩和Ⅰ、Ⅱ级阶地下部，厚度一般8～19m，由南向北逐渐变厚，沙河河床含水层富水性好，多为强透水性，渗透系数K=5.62×10-2cm/s～1.4×10-1cm/s。地下水埋深随地形地貌的差异而变化，沙河河床段埋深0.01～1.50m，相应水位114.55～115.65m，漫滩段埋深1.50～2.0m，相应高程114.46～116.50m，I、II 级阶地埋深2.0～6.0m， 相应高程112.60～117.60m。另外因地形和地层岩相的变化，局部地下水微具承压性，承压水头一般1.0～3.0m。
3.2上第三系孔隙裂隙水
沙河渡槽段的上第三系下部砂岩、砂砾岩，中粗粒结构，成岩差，赋存承压水，其上部粘土岩、砾质粘土岩、泥质砂砾岩、砾质泥岩为其相对隔水顶板。
3.3 河床上原状地层为砂卵石，由砾砂和卵石组成，厚8~19m，在当地采砂活动中，采砂厂首先将上部砂层挖除，筛余后将卵石弃填地面，之后，再次向下开挖，最大深度可达到4.5m～5.0m，由于河床段表层砾砂层受当地村民采砂已经遭到严重破坏，一方面砾砂层中的细骨料被全部筛选取走，同时被筛选后的卵石被弃放在河床上，本身透水严重，而且又缺乏自身稳定性，对于围堰高压防渗墙施工难度很大。
三 技术原理及施工工艺
1、技术原理：高压喷射灌浆（简称高喷灌浆或高喷）是一种采用高压水或高压浆液形成高速喷射流束，冲击、切割、破坏地层土体，并以水泥基质浆液充填、掺混其中，形成桩柱或板墙状的凝结体，用以提高地基防渗或承载能力，达到防渗加固围坝目的。
2、施工方法：本次高压喷射灌浆防渗墙施工，采用旋喷与摆喷相结合的方法，即：Ⅰ序孔采用高压旋喷，Ⅱ序孔采用高压摆喷，以保证结合部位的紧密性与连续性。
3、施工工艺 ：先造孔再高喷，为避免喷浆作业时相邻孔出现串孔现象高喷分两序进行，Ⅰ、Ⅱ序间序喷射施工，间隔时间不小于 24 小时。
4、施工参数： 高压喷射灌浆是一项地下隐蔽工程施工技术，不同地质条件，不同工艺参数，形成不同的灌浆凝结体，其形状、大小、结构、搭接及物理力学性质均不同。设计前后为确保工程质量，应在工程范围内选择代表性坝段对孔间距离、工艺参数进行试喷，试喷后进行开挖检查并做围井渗透试验，以确认或调整设计孔间距离、工艺参数，作为施工依据。 经研究选定在围堰34#桩上游角平面布置了15个孔的围井进行试验。试验结束一周后进行开挖检查，对结果进行分析后调整了试验参数，三管法压力35～40Mpa、流量80～100L/min、水喷嘴数量2个、喷嘴直径1.7～1.9㎜、气压力0.6～0.8 Mpa、进浆密度1.4～1.7 g/cm 、回浆密度不小于 1.3 g/cm、提升速度砂土层 10～20 cm/min 砾石层 8～15 cm/min、卵（碎石）层 5～10 cm/min 。
结束语
高压灌浆技术在沙河一期围堰工程中得到了很好的应用，它具有工程造价适中、防渗效果良好、施工条件要求低等优点，随着这项技术逐步成熟，必将在更多的防渗工程中推广和使用。
论文作者:赵永刚,吴保应
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第36期
论文发表时间:2018/6/1
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