高喷灌浆与粘土心墙结合的围堰防渗施工方法

高喷灌浆与粘土心墙结合的围堰防渗施工方法

李俊岭1 刘晓云2高晶3

1盱眙县龙王山水库管理所 江苏淮安 211700  2盱眙县东灌区管理所 江苏淮安 211700 3盱眙县水利设计室 江苏淮安 211700

摘要：围堰是一种临时性挡水水工建筑物，用来围护永久水工建筑物的施工，在基坑排水后，形成干地施工条件，以保证永久建筑物施工顺利进行。根据筑堰材料不同，可分为土石围堰、混凝土围堰、钢板桩围堰、浆砌石围堰、竹笼围堰、木笼围堰、土工布袋围堰及草土围堰等。其中土石围堰因其可充分利用当地材料，对基础适应性强，堰基易于处理，施工工艺简单，围堰拆除也较简单等优势，在设计时往往优先选用。

关键词：高喷灌浆；粘土心墙结合；围堰防渗施工方法

前言

土石围堰的防渗填料可根据坝址料源情况确定，当坝址附近有渗透系数小于 1×10 -4 cm/s的土料即可考虑采用，若在坝址附近有砾石土料或风化页岩石渣，填筑密实后渗透系数达到5×10 -3 ～1×10 -4 cm/s时，采用加大防渗体断面的措施也可满足围堰防渗要求。如果当地无防渗土料或受各种条件影响无法开采填筑，可选用钢板桩心墙、混凝土心墙、混凝土防渗墙、高压喷射灌浆防渗墙、沥青混凝土防渗墙或土工膜心墙等形式防渗。

在众多土石围堰防渗形式中，钢板桩心墙施工简单，且可重复使用，施工高度以12～15m为宜，适合于砂质及软土质基础，在砂砾石及岩石质基础中施工难度较高；混凝土心墙、沥青混凝土防渗墙及土工膜心墙防渗多用于堰体水上部分；混凝土防渗墙、高压喷射灌浆防渗墙可用于围堰水下部位，其中混凝土防渗墙在施工过程中相邻墙段之间的连接工艺是难点，接缝质量不良常常会形成渗水隐患，而高压喷射灌浆防渗墙施工速度快，造价低，防渗效果好的优势，但当围堰填筑料为砂砾石时，往往会因截流流水冲刷带走大量砂料导致高压旋喷效果有限。

一、技术方案

为了克服在以砂砾石为填筑料的土石围堰中上述单一防渗形式的不足，提出了一种采用高喷防渗结合粘土心墙的土石围堰防渗施工方法，该方法综合了粘土心墙防渗及高压旋喷防渗的优点，施工工艺简单，切实可行，确保土石围堰防渗效果满足永久水工建筑物干地施工的要求。

高喷防渗结合粘土心墙的土石围堰防渗施工方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)戗堤填筑：采用抛填法进行戗堤填筑；

作为具体技术方案，所述步骤(1)中，抛填法包括从河道两头向中间直接向水中抛填进占的双戗堤施工方式和由一端向另一端进占的单戗堤施工方式。

(2)戗堤加高：在戗堤合龙后，先从戗堤两侧填筑下层围堰，之后于下层围堰的中间填筑下层粘土心墙，以填筑形成厚度为0.5～2m的土石围堰底层结构对戗堤加高；

(3)高压喷射灌浆施工：戗堤加高后，于围堰轴线进行钻孔，所钻孔依次贯穿下层粘土心墙、戗堤和砂卵石覆盖层，直至深入砂卵石覆盖层下方的岩层 0.5～1m，之后采用常规方法进行高压喷射灌浆施工；

(4)土石围堰顶层填筑：先对高喷灌浆顶面浮浆进行清理，之后对土石围堰底层结构中的下层粘土心墙表面施工防渗粘结带，然后于土石围堰底层结构上继续填筑上层粘土心墙与上层围堰(即于下层粘土心墙上方继续填筑上层粘土心墙，从而形成倒梯形的粘土心墙整体结构；并且于下层围堰上方继续填筑上层围堰，从而形成倒梯形的围堰整体结构)，以形成土石围堰顶层结构；

作为具体技术方案，所述步骤(4)中，防渗粘结带的施工步骤具体如下：于下层粘土心墙表面每隔0.3～0.5m开凿一条纵向沟槽，并于纵向沟槽的槽内表面进行刨毛处理，之后于沟槽内填满浓粘土浆，同时于下层粘土心墙表面涂刷一层厚3～5mm的浓粘土浆。

(5)护面及护脚施工。

具体要求如下：

（1）所述纵向沟槽的截面为V形，且所述纵向沟槽的顶面宽度为15～25cm，深度为20～30cm；

（2）所述泥浆的制备方式为：将泥土按固液质量1:0.8～1加入至水中，浸泡6～10h，之后搅拌均匀用筛网过滤，收集筛下物即得所需的泥浆；所述泥浆的比重控制为1.43～1.52g/cm 3 。

（3）所述步骤(2)中和步骤(4)中，下层围堰和上层围堰均采用砂卵石料填。

（4）所述步骤(2)中和步骤(4)中，上层粘土心墙和下层粘土心墙的填筑原料包括黏性土、砾质土、风化料和掺合料。

（5）所述步骤(2)中和步骤(4)中，上层粘土心墙和下层粘土心墙的填筑原料铺筑时沿坝轴线方向进行，采用自卸汽车卸料，推土机平料。

（6）所述步骤(2)中和步骤(4)中，上层粘土心墙和下层粘土心墙的填筑原料铺筑后碾压时沿坝轴线方向进行，分段碾压碾迹搭接宽度垂直碾压方向不小于0.3～0.5m，顺碾压方向应为1.0～1.5m，碾压行车速度一般为 2～3km/h，不得超过4km/h。

（7）所述步骤(2)中和步骤(4)中，填筑上层粘土心墙与上层围堰时，或填筑下层粘土心墙与下层围堰时，粘土心墙应与上、下游围堰砂卵石料同步填筑，跨缝碾压。

三、具体实施方式

实施例：

高喷防渗结合粘土心墙的土石围堰防渗施工方法，请参阅图1，其包括如下步骤：

1)戗堤填筑

采用抛填法进行戗堤4的填筑；抛填法包括从河道两头向中间直接向水中抛填进占的双戗堤施工方式和由一端向另一端进占的单戗堤施工方式；

2)戗堤加高

在戗堤4合龙后，先从戗堤4两侧采用砂卵石料填筑下层围堰201，之后于中间填筑下层粘土心墙101，以填筑形成厚度为0.5～2m土石围堰底层结构3 对戗堤4加高；

3)高压喷射灌浆施工

戗堤4加高后，于围堰轴线进行钻孔，所钻孔依次贯穿下层粘土心墙101、戗堤4和砂卵石覆盖层5，直至深入砂卵石覆盖层5下方的岩层0.5～1m，之后采用常规方法进行高压喷射灌浆施工；

高压喷射灌浆常见的布置形式有顶喷、旋喷、摆喷，每种形式可采用单管法、二管法和三管法；高喷墙的结构可采用下列形式：

a.单排、双排和三排旋喷套接，如图1(a)所示；

b.旋喷摆喷、旋喷顶喷搭接，如图1(b)所示；

c.摆喷对接和折接，如图1(c)所示；

d.顶喷折接，如图1(d)所示；

各种形式高喷墙的适用条件如下：

a.大角度(30°～90°)摆喷和旋喷适于淤泥质土、粉质黏土等黏粒含量较高的底层，以及粉土、沙土、砾石含量小于50％的松软～中等密实底层；定喷和小角度(15°～30°)摆喷适于粉土、砂土等松软地层；

b.深度小于20m时，可采用定喷折接、摆喷对接或折接形式；深度20m～30m 时，可采用单排或双排旋喷套接、旋摆搭接形式；当深度大于30m时，宜采用两排或三排旋喷套接形式；

c.承接水头较小的或运行期较短的高喷墙，可采用摆喷对接或折接、定喷折接形式；

4)土石围堰顶层填筑

在进行粘土心墙填筑前，先对高喷灌浆顶面浮浆进行清理，之后对土石围堰底层结构3中的下层粘土心墙101表面施工防渗粘结带，以使上、下层粘土心墙有效搭接；然后于土石围堰底层结构上继续填筑上层粘土心墙102与上层围堰 202，以形成土石围堰顶层结构；

5)护面及护脚施工。

五、结束语

通过对粘土心墙和围堰进行分层施工，在高喷灌浆施工前，先施工下层粘土心墙和下层围堰，形成土石围堰底层结构以对戗堤先进行加高，可以使高喷灌浆与下层粘土心墙有效搭接，从而提高了防渗效果；另外，通过对下层粘土心墙施工防渗粘结带，其中V形纵向沟槽可利于上层粘土心墙填筑料的填充，不容易出现填充孔隙，并增加了上下层粘土心墙接触带的接触面积；同时于纵向沟槽和下层粘土心墙表面进行刨毛处理，并分别填充和涂刷浓粘土浆，可以使上、下层粘土心墙有效搭接，从而进一步提高了防渗效果。

粘土心墙结合高压喷射灌浆防渗墙的方法，在保持防渗效果不变的前提下，可大幅缩短建设工期、节省施工用料、更有利于保护环境，且具有适应性广和防渗效果好的优点。