《深厚覆蓋層（含巨漂）高噴防滲牆施工工法》是中國水利水電第七工程局成都水電建設工程有限公司完成的建築類施工工法，作者分別是馬邦凱、羅建林、鄒剛、張秋紅、黃春霞；適用範圍：地基加固和防滲止漏工程，軟弱土層，如第四紀的沖（淤）積層、殘積層、卵礫石層以及人工填土等地層；低水頭土石壩壩基、堤防、臨時圍堰的防滲，邊坡擋土，基礎防沖，地下工程缺陷的修補等工程。
《深厚覆蓋層（含巨漂）高噴防滲牆施工工法》主要的工法特點：採用多功能岩土工程鑽機配合潛孔偏心跟管超前鑽進工藝；採用薄壁易碎的PVC管護壁；採用低溫、早強型速凝穩定漿液；根據不同地質情況採用預堵漏、靜噴、靜灌、間隔提升等複合型噴灌參數，保證了高噴牆體搭接的可靠性。
2006年1月19日，《深厚覆蓋層（含巨漂）高噴防滲牆施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2003~2004年度國家級工法。
基本介紹
- 中文名：深厚覆蓋層（含巨漂）高噴防滲牆施工工法
- 工法編號：YJGF05-2004
- 主要完成人：馬邦凱、羅建林、鄒剛、張秋紅、黃春霞
- 類 別：工程建設類
- 審批單位：中華人民共和國住房和城鄉建設部
- 完成單位：中國水利水電第七工程局成都水電建設工程有限公司
- 主要榮譽：國家級工法（2003~2004年度）
形成過程,工法特點,操作原理,適用範圍,工藝原理,工藝流程,操作要點,勞動組織,材料設備,材料,設備,質量控制,安全措施,效益分析,套用實例,榮譽表彰,
形成過程
高壓噴射灌漿施工法主要套用於地基加固和基礎防滲止漏工程。中國水利水電第七工程局在四川岷江福堂水電站臨時圍堰工程防滲中採用高壓噴射灌漿施工法，成功解決了地質條件複雜（覆蓋層深厚，孔深18.3米；孤石含量達35％，巨漂最大粒徑為2.0米；滲透係數K值為10~10厘米/分鐘等）地層的防滲問題，並根據科研成果和施工經驗總結形成《深厚覆蓋層（含巨漂）高噴防滲牆施工工法》。
工法特點
《深厚覆蓋層（含巨漂）高噴防滲牆施工工法》有以下特點：
1.採用多功能岩土工程鑽機配合潛孔偏心跟管超前鑽進工藝，解決了在大塊石（含巨漂）地層中快速、高精度鑽進成孔問題。
2.採用薄壁易碎的PVC管護壁，解決強滲透性深厚覆蓋層中易塌孔、護壁難的問題。
3.採用低溫、早強型速凝穩定漿液，解決了在低溫動水條件下大塊（孤）石形成架空滲漏問題。
4.在高噴防滲牆施工過程中，針對大塊（孤）石架空、粉細砂層、強透水地層等不同地質情況採用預堵漏、靜噴、靜灌、間隔提升等複合型噴灌參數，增加了高噴漿液對各種地層的填充和對大塊（孤）石的裹袱效果，保證了高噴牆體搭接的可靠性。
操作原理
適用範圍
《深厚覆蓋層（含巨漂）高噴防滲牆施工工法》適用範圍主要有地基加固和防滲止漏工程，適用於軟弱土層，如第四紀的沖（淤）積層、殘積層、卵礫石層以及人工填土等地層，由於該工法能解決軟基處理中其他技術難以解決的工程問題，具有施工速度快，工藝簡單、成本低、凝結體（可控性）穩定性好、施工安全等優點，使用範圍正在不斷擴大，在水利水電建設中，高噴灌漿廣泛套用於低水頭土石壩壩基、堤防、臨時圍堰的防滲，邊坡擋土，基礎防沖，地下工程缺陷的修補等工程。
工藝原理
《深厚覆蓋層（含巨漂）高噴防滲牆施工工法》將30~50兆帕的高壓水和0.7~0.8兆帕的壓縮空氣輸到噴嘴，噴嘴直徑2~3毫米，造成流速為100~200米/秒的射流，切割地層形成縫槽，同時由1.0兆帕左右的壓力把水泥漿由另一鋼管輸送到另一噴嘴以充填上述縫槽並滲入縫壁砂卵、礫石或土層中，凝結後形成固結體或防滲體。
工藝流程
1.《深厚覆蓋層（含巨漂）高噴防滲牆施工工法》施工工藝流程圖見圖1。
高壓噴射灌漿試驗工藝流程（圖1）
操作要點
- 布孔及造孔
（1）布孔。福堂電站圍堰高噴防滲牆採用雙排旋噴連鎖樁，孔距1米，排距0.6米，孔深18.3米；分四序施工。
（2）造孔。
①鑽孔需分排分序間隔施工，相鄰次序孔施工時間間隔不少於24小時。雙排孔先施工下游排，後施工上游排。
②鑽孔過程中，詳細準確記錄鑽孔時遇到的各種現象，根據返碴情況、鑽進速度、鑽機及衝擊器運轉情況判斷地層分層深度，大塊石的分布、埋深、粒徑及架空、漏失、串通等情況，並停鑽測量余尺，準確記錄其厚度及埋深。
③鑽孔終孔後，先取出鑽桿，然後下入Ф100x1.5毫米PVC管護壁，起撥套管。PVC底部用無紡布包紮，接頭套接後用塑膠帶密封，要確保不脫接及接頭處不漏漿。在塊碎石堆捷豹空的孔段，將護壁PVC管鑽成花管，用預注漿堵漏。注水試驗孔堆築層以下孔段全部鑽成花管。
- 高噴灌漿
（1）高噴灌漿參數見表1。
項目 | 技術參數 | 相應要求 | 備 注 |
高壓水 | 壓力：40~46兆帕 | 水嘴個數：2個 水嘴直徑：1.75~1.85毫米 | |
排量：75升/分鐘 | |||
壓縮空氣 | 壓力：0.4~0.7兆帕 | 風嘴個數：2個 氣嘴與水嘴間隙1.5~2.0毫米 | |
排量：1.5~2立方米/分鐘 | |||
漿液 | 壓力：0.2~0.6兆帕 | 進漿比重≥1.6克/厘米 | 充分利用 孔口返漿 |
排量：40~100升/分鐘 | 回漿比重≥1.2克/平方厘米 | ||
提升速度 | 一序孔：5~7厘米/分鐘 | 根據地層和返漿情況做適當調整，在地層交界 處、粉細砂層停止提升靜噴或降低提升速度等 | |
二序孔：6~8厘米/分鐘 | |||
旋轉速度 | 6~8轉/分鐘 | 折線搭接，擺角30度，形成微折板牆 |
（2）高噴灌漿。
①高噴分序：
每排孔需分序間隔施工，相鄰次序孔施工時間間隔不少於24小時。雙排孔先施工下游排，後施工上游排。
②高噴灌漿：
當噴具下入到設計深度後，啟動旋擺機，調節風水漿的流量、壓力和旋擺機的旋轉速度，使之達到設計值，待孔口返漿比重符合要求後，開始提升，邊旋轉邊提升，自下而上噴射灌漿，直至孔口停噴。在高噴灌漿過程中，要時刻注意檢查施工機具運轉是否正常，風水漿的流量、壓力，進漿、回漿比重及旋轉、提升速度等參數是否符合要求。
③高噴灌漿結束後，由專人負責用棄漿進行孔口注漿，直到回填密實，漿面不再析水下沉為止。
④在噴灌過程中，對於不返漿的地層和孔段，為了防止漿液嚴重漏失，提高高噴效果，採用間隔提升的辦法，即靜灌→噴灌、提升→靜噴→噴灌、提升→……→噴灌、提升→孔口，以保證灌入足夠漿液，避免出現漿液脫空區。在架空地層和滲漏通道，採用靜灌、復噴、加濃漿液、孔口摻砂、水玻璃等措施，直到孔口返漿符合要求為止。或在高噴孔上游鑽堵漏注漿孔，進行雙液預注漿，充填架空地層。
⑤直徑在50厘米以上的大塊石易被嵌袱在旋噴樁之間，在施工過程中，當噴射到大塊石下界面50厘米時進行靜噴或復噴，以便在靠近大塊石處形成更大的樁體直徑；在大塊石上界面進行靜灌或復噴，以補充足夠的漿液。在塊石集中區域，即使局部地方直接噴射不到，但在高壓噴射、擠壓、余壓滲透及漿氣升串綜合作用下，仍然可以形成一道連續的高噴防滲牆。
⑥對於漏失特別大的地層和孔段，下噴具前預先進行預注漿堵漏處理。
勞動組織
《深厚覆蓋層（含巨漂）高噴防滲牆施工工法》分三大工序：鑽孔、製漿、高噴灌漿，每班人員配備如下：
鑽孔4人，製漿5人，高噴灌漿4人，機電維修工和工程技術人員各一人；高噴灌漿要三班連續施工。
材料設備
材料
《深厚覆蓋層（含巨漂）高噴防滲牆施工工法》材料要求有以下4項：
1.主要灌漿材料見表2
材料名稱 | 規 格 | 說 明 |
水泥 | 強度等級為32.5的早強型普通矽酸鹽水泥 | 硬化、凝固、防滲材料 |
粘土 | 200目鈣基膨潤土 | 懸浮、穩定漿液作用 |
純鹼 | 工業用純鹼（碳酸鈉） | 分散劑 |
速凝劑 | AC | 速凝、早強、高效減水劑 |
水 | 淨化河水 | 漿液的分散相 |
2.漿液配比
水:水泥:膨潤土:純鹼:AC按118:100:25:1.5:2進行配製。
3.配製漿液的加料順序
水→膨潤土→純鹼→水泥→AC→使用
配製漿液時，必須按加料順序加入所需材料，各種材料的加量要準確無誤，水、純鹼和AC用固定的量加入。
4.漿液拌制及使用
漿液攪拌時間，加入膨潤土的漿液不少於7分鐘，其他漿液不少於3分鐘，所加製漿材料直接加入攪拌槽中進行拌和，漿液必須充分過篩過濾，自製備到用完時間不超過4小時，其中早強速凝漿液不得超過1.5小時。
設備
《深厚覆蓋層（含巨漂）高噴防滲牆施工工法》設備要求有以下2項：
1.鑽孔設備。鑽孔採用阿特拉斯A66-CB和英格索蘭KR803-02全液壓多功能鑽機配合氣動衝擊器偏心跟管鑽進成孔工藝。鑽頭採用Ф130~Ф152合金球齒偏心鑽頭，跟進套管採用Ф140無縫管，絲扣連線。
2.高噴設備。高噴灌漿採用GS500-4型高噴台車和3S2-62兆帕型高壓泵，並列三聯管法自下而上旋噴成牆，見圖2。噴具直徑Ф89，採用專用高強螺栓連線，連線處用尼龍墊密封。GS500-4型高噴台車具有一次性提升15.0米的特點，提升採用無級變速，變速範圍0~25厘米，3S2-62兆帕高壓泵，額定工作壓力62兆帕，實際工作壓力42兆帕，具有長時間連續工作的特點。
並列三聯管法施工機具布置示意（圖2）
質量控制
《深厚覆蓋層（含巨漂）高噴防滲牆施工工法》質量控制應遵循以下要求：
1.圍堰高噴後，其牆體滲透係數K值在10~10厘米/分鐘，基坑滲水量1立方米/250立方米x24小時。施工及質量檢查引用規範：《高壓旋噴注漿技術規範》（DL/-T5184），《水工建築物水泥灌漿施工技術規範》（YSJ 210-92、YBJ43-92）。
2.施工前，根據工程實際地質條件，組織工程技術人員反覆認真討論研究，結合高噴試驗成功經驗，確立一套適用於該工程地質的技術措施和工藝流程，從造孔到噴灌完成後的封孔，細到每一個環節，都制定相應的技術質量控制和檢查驗收標準。從技術上對工程施工質量作出保證。
高噴質量主要靠中間工序的質量控制，嚴格施工過程質量控制是保證工程質量最有效的手段，嚴格要求每個孔、每一層、每一段的過程質量控制。
（1）建立健全質量保證體系，見圖3。
高噴試驗質量保證體系示意（圖3）
（2）強化質量過程控制：建立以主任工程師為核心的動態質量控制體系，見圖4。
高噴施工過程質量控制示意（圖4）
（3）高噴施工過程具體質量控制。
①鑽孔質量控制。
a.對所有鑽孔的孔位偏差，孔斜偏差，孔內沉積物厚度嚴格控制。
b.開鑽前用水平尺和吊重錘的辦法對鑽具的垂直度進行校核，符合要求後方可開鑽，鑽桿上應裝一套扶正器，以確保鑽孔精度。
c.在鑽進過程中隨時用重錘、水平尺校正鑽孔的垂直度，鑽孔孔斜率小於1％。
鑽孔結束後，對鑽孔進行檢測和驗收，並繪製詳細的鑽孔地質簡易柱狀圖。
②高噴灌漿質量控制。
a.高噴作業必須有技術員或質檢員在場的情況下進行，技術員對噴具組裝及試運轉認可後才將噴具下入孔內。
b.據鑽孔地質簡易柱狀圖，制定相應的高噴參數和詳細施工措施。
c.高噴過程中隨時檢查各機具運轉及施工參數是否正常。檢查內容主要包括：噴具人孔深度、高壓水壓力、水量、空壓機氣壓、氣量、水泥漿漿量、漿壓、進漿和返漿比重、提升速度、旋轉速度等。
d.鑽孔、噴灌遇下列情況，做孔外處理，以確保防滲牆的連線效果：鑽機遇局部架空地層，高噴不返漿；遇強返水和動水地層；遇孤石密集區或直徑較大塊石。
e.漿液製備嚴格按配比要求加量和順序加料，並專人負責。
f.施工現場，值班技術人員還必須對每天運抵的鑽孔材料、漿液材料如PVC管、水泥、純鹼、膨潤土等進行檢查驗收，做漿液配比試驗，及時調整漿液配比指導施工生產。
安全措施
採用《深厚覆蓋層（含巨漂）高噴防滲牆施工工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，應遵守注意下列事項：
（1）由主抓工程質量安全的項目主管負責主抓安全工作。制定該項目的安全生產制度，實行安全生產責任制；制定安全生產獎罰措施，將職工安全生產與經濟利益掛鈎。
（2）項目設專職安全員制定安全生產措施，明確規定安全生產注意事項，並監督、檢查其實施。專職安全員有權在施工現場根據安全生產制度、安全生產措施開具罰款單。
（3）要求所有參加施工人員熟知該工種的安全技術操作規程。並在工程施工之前，組織所有員工進行安全生產教育，使員工明確“安全生產、預防為主”，樹立牢固安全生產意識。
（4）給所有員工按規定配齊勞保用品。要求所有進入施工現場人員必須配戴安全帽。
（5）每星期至少進行一次安全生產大檢查，積極查找事故隱患，並針對查出的事故隱患制定糾正措施。
（6）安全保證體系結構見圖5。
安全保證體系結構（圖5）
效益分析
1.《深厚覆蓋層（含巨漂）高噴防滲牆施工工法》施工中採用如下控制措施以提高防滲牆施工自身的經濟效益：
（1）實行約束和獎懲制度，使機組人員自覺節約材料、控制成本。
（2）針對不同地層條件使用不同材質或新、舊程度不等的鑽頭。
（3）通過地層分析，要求大塊石鑽進採用“裸鑽”。
（4）對於易損材料如套管、鑽頭、鑽桿等，加強修配，從而提高材料的“修舊利廢”率，降低造孔成本。
2.《深厚覆蓋層（含巨漂）高噴防滲牆施工工法》有助於科學、合理、快速建成高質量的防滲牆，不僅能保證基坑一次排完水，也降低了日常排水費用，同時也是確保水利水電工程能在汛期正常施工，不受洪水影響，經濟效益明顯。
3.《深厚覆蓋層（含巨漂）高噴防滲牆施工工法》在福堂電站成功套用，降低了電站圍堰基礎防滲工程成本，節約投資20％，縮短了施工工期2個月，受到業主、監理、設計的一致好評，為在岷江流域其他工程的防滲設計提供了另一種方案的理論依據和技術保證，同時為企業進一步拓寬市場創造了良好的基礎。
套用實例
《深厚覆蓋層（含巨漂）高噴防滲牆施工工法》套用實例：
龍灘水電站位於紅水河上游的廣西壯族自治區天峨縣境內，大壩下距天峨縣城15千米。樞紐主要由碾壓混凝土重力壩、泄洪建築物、通航建築物及引水發電系統組成，最大壩高216.5米，是世界第一碾壓混凝土高壩。電站總裝機540兆瓦，屬於國家大（Ⅰ）型工程。
大壩施工採用圍堰一次攔斷河床的隧洞導流方式。上、下游主圍堰採用RCC圍堰，在土石圍堰的保護下進行施工。土石圍堰由人工填築體組成，圍堰地質從上到下依次為：人工粘土、塊碎石夾土層；原始河床覆蓋層；基岩。河床砂卵石覆蓋層厚度為0~8.0米。在圍堰防滲軸線截流戧堤下面及截流時用的大量鋼筋石籠、混凝土異形體，形成了大的架空區。圍堰防滲牆坐落在基岩上，基岩裂隙發育，表層破碎，風化強烈，透水性強，其滲透係數K值達10~10厘米/秒。
圍堰防滲採用高噴防滲牆，在同類型電站中還是首次套用，為了確保圍堰高噴防滲在技術上的可靠性，工期上的可行性，業主、設計、監理、七局八局葛洲壩聯營體在土石圍堰高
噴防滲牆施工之前進行高噴試驗。2003年8月25日~9月13日在上游土石圍堰右岸堰肩進行了高噴試驗，試驗完全模擬上游土石圍堰地質條件，試驗中發現人工填築體特別架空，高噴後牆體還存在空隙，需要進行補漿。根據試驗成果確定圍堰防滲採用高噴灌漿和靜壓補強灌漿相結合的方式。上游土石圍堰軸線長238米，高噴防滲採用單排和雙排牆體相結合，特別是河床深槽段和龍口段，除了雙排高噴牆體外，還對地層進行了預注漿和對牆體進行靜壓補強灌漿。2003年10月~2003年12月10日，歷時70天，完成上游土石圍堰高噴防滲牆施工，累計完成高噴鑽孔336個，鑽孔進尺6134.5米，靜壓補強灌漿鑽孔208個，鑽灌進尺3091.6米。上游土石圍堰運行情況良好，達到了設計要求。
注水試驗顯示：高噴後滲透係數K值都從灌前的10~10厘米/秒數量級提高到10厘米/秒數量級，完全滿足設計防滲要求。
鑽孔取芯顯示：取芯高程EL228.5-200.5，段長28米，獲取岩芯24.9米，取芯率89％。從取出的岩芯來看：大部分岩芯膠結密實，有少量鬆散破碎，在漂卵石層岩芯採取率較低且岩芯較破碎；在取出的岩芯中明顯能看見塊石被水泥結石膠結、裹袱。
榮譽表彰
2006年1月19日，中華人民共和國住房和城鄉建設部發布《建設部關於公布2003~2004年度國家級工法的通知》，以文號建質[2006]16號公布，《深厚覆蓋層（含巨漂）高噴防滲牆施工工法》被評定為2003~2004年度國家級工法。
