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摘要：本文结合工程实例，介绍了堤防工程的地质条件，阐述了高压喷射防渗墙的工作原理及施工设计，重点围绕施工准备、生产性试验、施工参数和施工工艺等方面对高压喷射防渗墙施工进行探讨，并总结了堤防工程特殊情况处理及防渗墙质量检测工作，以供参考。
关键词：高压喷射；防渗墙；堤防加固；施工工艺；质量检测
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
目前，堤防加固工程防渗墙种类又很多，主要包括塑性混凝土防渗墙、深层搅拌水泥土防渗墙和高压喷射防渗墙，其中高压喷射防渗墙是近年来应用较为广泛的一种工艺技术，具有防渗效果好、成本低、工艺简单、施工方便和噪音小等特点，能够有效解决堤防工程的防渗问题，起到良好的加固效果。本文通过探讨高压喷射防渗墙在堤防加固中的应用，进一步研究高压防渗墙施工工艺技术，希望对往后类似研究工作起到科学的指导作用。
1工程概况
某河堤工程施工总长度为3680m。主要施工项目采用高压旋喷、高压摆喷防渗墙施工，施工处理深度约9m，本堤段设计洪水位标高27.62～27.74m。
2地质条件
堤段填筑土较为复杂，由素填土(粉质粘土、粉质壤土夹少量砂壤土、粉细砂)、碎石垫层、砖块、煤渣、建筑垃圾等混杂组成，部分堤段中部有浆砌石条石墙，其内侧回填有厚2～3m的棕红色老粘土，堤身内外坡脚有混凝土或浆砌条石堡坝以及条石或混凝土砖护坡，填土厚度一般3～9m。人工堆积填筑土中还有堆于漫滩的建筑垃圾、护岸的抛石、块石以及成因复杂的碎块、木桩、粉质粘土、粉质壤土、古河道堆积的煤渣以及近期护岸堆积物等，最厚达25m。
3高喷防渗墙施工设计
本工程高喷防渗墙设计分别为高压旋喷防渗墙及高压摆喷防渗墙，防渗墙最小厚度不小于20cm或12cm。摆喷防渗墙设计为折线形式，固结体轴线与钻孔中心线成15。夹角，摆喷角度25～30°。
高喷墙质量技术指标要求：
墙体有效厚度：摆喷≥20cm，旋喷／>40cm；
墙体最小厚度：摆喷≥12cm，旋喷≥20cm；
抗压强度R28≥4MPa；
墙体渗透系数：K≤i×10cm-7／s(1≤i<10)；
允许渗透比降J>60。
4施工准备
4.1测量放线
根据勘测局提供的GPS控制点，进行复核并布设施工测量控制网。复核所提供的GPS点，布设两条二级复合导线，共设控制点10个(A4～A13)；水准高程控制按四等水准测量，做两条复合路线和一条闭合路线。施工放样测量利用二级导线点的测量成果和GPS点。根据图纸提供的防渗墙起点、终点及摆喷、旋喷分界点的坐标，施放到实地位置；确保位置准确无误以便施工。
4.2先导孔施工
为探明施工区域内地质情况，确定防渗墙底线深度，并为施工高喷防渗墙作好准备，沿防渗轴线每50m布置一个先导孔。施工先导孔主要技术要求如下：
a.根据布置的先导孔孔位，测量其地面高程，并根据防渗轴线纵剖面图所示防渗墙底线深度，以孔深大于防渗墙设计深度5m并进入相对不透水层5m的原则确定先导孔孔深。
b.采用地質钻机施工先导孔，钻孔取出的芯样按照取样顺序存放于岩芯箱内，现场描述地层情况，并拍照记录。
c.先导孔施工完毕后，采用粘土球进行封填。主要工序为：确定孔位一钻孔一取芯一地质描述一封孔。
根据钻孔取芯所反映的地质情况，绘制钻孔柱状图及地质剖面图，分析设计高喷防渗墙底线处地质情况，以满足防渗墙底线进入相对不透水层不小于2.0m的设计要求。
5高喷防渗墙施工
本工程施工高压摆喷长度为2625m，高压旋喷长度为1055m，防渗墙施工总面积约48600m，其中摆喷防渗墙工作量为25500m，旋喷墙工作量为23200m。防渗墙顶部做C20盖帽混凝土，内侧压浸台至防洪墙回填粘土，并用土工合成材料与防洪墙相接，上部做粗砂和碎石垫层后铺设混凝土预制块，与沿堤防洪墙连接，形成完整的防渗体系，详见图1。
图1 垂直截渗墙与防洪墙连接大样图(单位：cm)
根据标段内地层构成情况以及上述场地施工条件，本标段高喷防渗墙采用三重管高压喷射注浆法施工摆喷防渗墙，双管高压喷射注浆法双管旋喷防渗墙，部分闸口、高压线堤段采用单管旋喷小型设备施工旋喷防渗墙。
5.1高喷防渗墙生产性试验
(1)三重管高压旋喷、摆喷试验
在施工堤段选择有代表性的地段各进行两组三重管高压旋喷和摆喷试验，每组3个孔。试验在防渗墙轴线上进行。另外在防渗墙轴线上进行两个三管摆喷单体试验，试验参数同上，施工深度按设计深度进行，以确定摆喷体有效范围。旋喷试验施工孔号为1、2、3、5、6.7，摆喷试验施工孔号为1、2、3、4、5、6、8、10。旋喷试验位置选在40+635处，摆喷试验位置选在38+460处。
(2)单管旋喷试验
在防渗墙轴线外进行二组单管高压旋喷试验，每组3孔，孔深4.0m。
(3)双管旋喷试验
试验部位在起止距1100处防渗墙轴线外侧，进行一组双管高压旋喷试验，一组3个孔，相互搭接，孔距0.9m，孔深4m；同时另作一个单体试验。
通过对高喷防渗墙试验段开挖检查，经分析得知：在人工填土地层中，因填土类型不同，夹杂着砖块、三合土等，高喷成墙质量差异较大，施工难度亦较大，但能形成胶结稳定的防渗墙体。而粉质壤土、砂壤土等地层中形成的防渗墙质量很有保证。在施工过程中根据地质情况，有针对性地对施工参数进行调整，高喷防渗墙完全能够满足防渗墙设计防渗要求。
经过试验，本工程最终采用单管旋喷、双管旋喷工艺施工高压旋喷防渗墙，采用三管摆喷工艺施工高压摆喷防渗墙。
5.2高喷防渗墙施工参数
通过现场生产性试验确定施工参数，以指导施工，选择的施工参数参见表1。
表1 高喷防渗墙施工工艺参数
5.3高喷防渗墙施工工艺
施工工艺流程见图2.
图2 高喷防渗墙施工工艺
5.4高喷防渗墙施工质量过程控制
堤防隐蔽工程质量控制重点在于每道工序的质量控制即过程控制，在施工过程中，为便于操作和严格把关，现将各工序施工质量控制要点归纳如下：
a.桩位控制：按照设计要求布设桩位，保证定位偏差小于2cm。同时Ⅱ序孔每两个单元引一个“基准点”，即在孔位两侧引两个木桩，定好方向并测量距一侧木桩的距离，做好记录，以便在孔位被破坏时进行恢复。
b.垂直度控制：钻机着地面四周用硬质石块和方木垫平，严禁钻机着地面出现点或局部接触，造成临时性“假平稳”，避免在开机振动下使钻机出现再度倾斜而造成孔斜。
开孔前利用水平尺配合坡度尺(或地质罗盘)将钻机调平，并在钻进2m时及以后每进尺3—5m时测斜校正一次。测斜合格标准是从水平尺和坡度尺上反映的读数无倾斜偏差，保证孔斜率控制在1％以内。
c.钻头直径及钻杆长度：根据施工工艺、喷车喷管直径的不同选用不同的钻头直径进行引孔施工，保证喷管与孔壁环状间隙不小于2cm。同时根据施工堤段高喷防渗墙底线深度，配备好各机组钻杆长度，以满足施工堤段最大孔深的要求。
d，摆喷摆向控制：编制《高喷防渗墙施工控制表》，质检员、技术员现场检查并填写防渗墙摆向及完成情况，做到摆向不发生错误，不丢桩、不漏桩。
e.浆液比重及浆量控制：浆液比重控制在1：1，即比重不小于1.52，根据各机组高压注浆泵性能不同确定相应供浆档位，以满足施工工艺对注浆量的要求。
f提升速度控制：施工過程中每30min检查一次提升速度，严格将提升速度控制在要求提速之内，确保墙体均匀。
g.浆液回灌：高喷作业完成后，由于浆液的析水作用，一般固结体均有不同程度的收缩，使固结体局部出现凹陷，为防止这种现象的出现，将正在高喷的孔口返浆在地面引到已完的孔口处，使冒出的浆液不停地回灌到已完喷浆孔内，直到孔内浆液面不再下沉为止。
6特殊情况处理
6.1冒浆的处理
高喷注浆过程中，冒浆量小于注浆量的20％时为正常，超过20％或完全不冒浆时，及时采取措施。在供水压正常的情况下，孔口回浆密度较小，回浆量增大，适当降低风压并加大进浆密度或进浆量。若回浆密度正常，而回浆量较大，可适当加快提升和旋转速度。冒浆量很小，如果是砂壤土属于正常，否则，降低提升速度，必要时采取掺入速凝剂或加大浆液浓度等措施。
6.2串浆的处理
若发生串浆，立即封堵被串孔口或回填砂及粘土，待串浆孔高喷灌浆结束，尽快进行被串孔的扫孔施工，并重新高喷灌浆。
6.3孔口不返浆
若系地层中有较大空隙引起的不返浆，可在空隙地段增大注浆量，填满空隙后再继续正常旋喷。
7高喷防渗墙质量检测与试验
a，冒浆试块：每个水泥批号每种主要地层做3组，每组3件，规格为70.7cm×70.7cm。养护后送试验室进行28天抗压强度试验。冒浆试块试验结果见表2。
表2冒浆试块试验结果
b.开挖检查：每500m进行一处开槽检查，挖槽长35m、深2.5～4.Om。合格标准：成墙体连接可靠，满足厚度要求。
c.钻孔取芯方法检查：沿防渗墙轴线平均每300m堤段布置一个检查孔，钻孔深度小于防渗墙深度1～2m，钻孔时不使用泥浆，在检查孔的中部和底部钻取芯样。在每一个检查孔部位取两组试样，做室内抗压强度、渗透系数、破坏比降试验检测。其中1／2的试样做单轴抗压强度检测。
8 结语
综上所述，高压喷射防渗墙以其诸多优点在城市堤防加固工程中有所应用及推广，但在应用中仍存在一些问题。因此，建设单位应根据堤防工程的实际情况，制定出符合工程要求的施工方案，同时还应做好设计、施工、质量检验等方面的工作，确保高压喷射防渗墙能够发挥出良好的防渗效果，从而实现堤防工程的加固目标。
参考文献
[1] 段纯萍.高压喷射浆防渗墙施工工艺参数的选定[J].山西建筑.2011年第27期
[2] 钟坚华.高压摆喷防渗墙在堤防加固防渗工程中的应用[J].城市建设理论研究.2012年第14期
关键词：高压喷射；防渗墙；堤防加固；施工工艺；质量检测
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
目前，堤防加固工程防渗墙种类又很多，主要包括塑性混凝土防渗墙、深层搅拌水泥土防渗墙和高压喷射防渗墙，其中高压喷射防渗墙是近年来应用较为广泛的一种工艺技术，具有防渗效果好、成本低、工艺简单、施工方便和噪音小等特点，能够有效解决堤防工程的防渗问题，起到良好的加固效果。本文通过探讨高压喷射防渗墙在堤防加固中的应用，进一步研究高压防渗墙施工工艺技术，希望对往后类似研究工作起到科学的指导作用。
1工程概况
某河堤工程施工总长度为3680m。主要施工项目采用高压旋喷、高压摆喷防渗墙施工，施工处理深度约9m，本堤段设计洪水位标高27.62～27.74m。
2地质条件
堤段填筑土较为复杂，由素填土(粉质粘土、粉质壤土夹少量砂壤土、粉细砂)、碎石垫层、砖块、煤渣、建筑垃圾等混杂组成，部分堤段中部有浆砌石条石墙，其内侧回填有厚2～3m的棕红色老粘土，堤身内外坡脚有混凝土或浆砌条石堡坝以及条石或混凝土砖护坡，填土厚度一般3～9m。人工堆积填筑土中还有堆于漫滩的建筑垃圾、护岸的抛石、块石以及成因复杂的碎块、木桩、粉质粘土、粉质壤土、古河道堆积的煤渣以及近期护岸堆积物等，最厚达25m。
3高喷防渗墙施工设计
本工程高喷防渗墙设计分别为高压旋喷防渗墙及高压摆喷防渗墙，防渗墙最小厚度不小于20cm或12cm。摆喷防渗墙设计为折线形式，固结体轴线与钻孔中心线成15。夹角，摆喷角度25～30°。
高喷墙质量技术指标要求：
墙体有效厚度：摆喷≥20cm，旋喷／>40cm；
墙体最小厚度：摆喷≥12cm，旋喷≥20cm；
抗压强度R28≥4MPa；
墙体渗透系数：K≤i×10cm-7／s(1≤i<10)；
允许渗透比降J>60。
4施工准备
4.1测量放线
根据勘测局提供的GPS控制点，进行复核并布设施工测量控制网。复核所提供的GPS点，布设两条二级复合导线，共设控制点10个(A4～A13)；水准高程控制按四等水准测量，做两条复合路线和一条闭合路线。施工放样测量利用二级导线点的测量成果和GPS点。根据图纸提供的防渗墙起点、终点及摆喷、旋喷分界点的坐标，施放到实地位置；确保位置准确无误以便施工。
4.2先导孔施工
为探明施工区域内地质情况，确定防渗墙底线深度，并为施工高喷防渗墙作好准备，沿防渗轴线每50m布置一个先导孔。施工先导孔主要技术要求如下：
a.根据布置的先导孔孔位，测量其地面高程，并根据防渗轴线纵剖面图所示防渗墙底线深度，以孔深大于防渗墙设计深度5m并进入相对不透水层5m的原则确定先导孔孔深。
b.采用地質钻机施工先导孔，钻孔取出的芯样按照取样顺序存放于岩芯箱内，现场描述地层情况，并拍照记录。
c.先导孔施工完毕后，采用粘土球进行封填。主要工序为：确定孔位一钻孔一取芯一地质描述一封孔。
根据钻孔取芯所反映的地质情况，绘制钻孔柱状图及地质剖面图，分析设计高喷防渗墙底线处地质情况，以满足防渗墙底线进入相对不透水层不小于2.0m的设计要求。
5高喷防渗墙施工
本工程施工高压摆喷长度为2625m，高压旋喷长度为1055m，防渗墙施工总面积约48600m，其中摆喷防渗墙工作量为25500m，旋喷墙工作量为23200m。防渗墙顶部做C20盖帽混凝土，内侧压浸台至防洪墙回填粘土，并用土工合成材料与防洪墙相接，上部做粗砂和碎石垫层后铺设混凝土预制块，与沿堤防洪墙连接，形成完整的防渗体系，详见图1。
图1 垂直截渗墙与防洪墙连接大样图(单位：cm)
根据标段内地层构成情况以及上述场地施工条件，本标段高喷防渗墙采用三重管高压喷射注浆法施工摆喷防渗墙，双管高压喷射注浆法双管旋喷防渗墙，部分闸口、高压线堤段采用单管旋喷小型设备施工旋喷防渗墙。
5.1高喷防渗墙生产性试验
(1)三重管高压旋喷、摆喷试验
在施工堤段选择有代表性的地段各进行两组三重管高压旋喷和摆喷试验，每组3个孔。试验在防渗墙轴线上进行。另外在防渗墙轴线上进行两个三管摆喷单体试验，试验参数同上，施工深度按设计深度进行，以确定摆喷体有效范围。旋喷试验施工孔号为1、2、3、5、6.7，摆喷试验施工孔号为1、2、3、4、5、6、8、10。旋喷试验位置选在40+635处，摆喷试验位置选在38+460处。
(2)单管旋喷试验
在防渗墙轴线外进行二组单管高压旋喷试验，每组3孔，孔深4.0m。
(3)双管旋喷试验
试验部位在起止距1100处防渗墙轴线外侧，进行一组双管高压旋喷试验，一组3个孔，相互搭接，孔距0.9m，孔深4m；同时另作一个单体试验。
通过对高喷防渗墙试验段开挖检查，经分析得知：在人工填土地层中，因填土类型不同，夹杂着砖块、三合土等，高喷成墙质量差异较大，施工难度亦较大，但能形成胶结稳定的防渗墙体。而粉质壤土、砂壤土等地层中形成的防渗墙质量很有保证。在施工过程中根据地质情况，有针对性地对施工参数进行调整，高喷防渗墙完全能够满足防渗墙设计防渗要求。
经过试验，本工程最终采用单管旋喷、双管旋喷工艺施工高压旋喷防渗墙，采用三管摆喷工艺施工高压摆喷防渗墙。
5.2高喷防渗墙施工参数
通过现场生产性试验确定施工参数，以指导施工，选择的施工参数参见表1。
表1 高喷防渗墙施工工艺参数
5.3高喷防渗墙施工工艺
施工工艺流程见图2.
图2 高喷防渗墙施工工艺
5.4高喷防渗墙施工质量过程控制
堤防隐蔽工程质量控制重点在于每道工序的质量控制即过程控制，在施工过程中，为便于操作和严格把关，现将各工序施工质量控制要点归纳如下：
a.桩位控制：按照设计要求布设桩位，保证定位偏差小于2cm。同时Ⅱ序孔每两个单元引一个“基准点”，即在孔位两侧引两个木桩，定好方向并测量距一侧木桩的距离，做好记录，以便在孔位被破坏时进行恢复。
b.垂直度控制：钻机着地面四周用硬质石块和方木垫平，严禁钻机着地面出现点或局部接触，造成临时性“假平稳”，避免在开机振动下使钻机出现再度倾斜而造成孔斜。
开孔前利用水平尺配合坡度尺(或地质罗盘)将钻机调平，并在钻进2m时及以后每进尺3—5m时测斜校正一次。测斜合格标准是从水平尺和坡度尺上反映的读数无倾斜偏差，保证孔斜率控制在1％以内。
c.钻头直径及钻杆长度：根据施工工艺、喷车喷管直径的不同选用不同的钻头直径进行引孔施工，保证喷管与孔壁环状间隙不小于2cm。同时根据施工堤段高喷防渗墙底线深度，配备好各机组钻杆长度，以满足施工堤段最大孔深的要求。
d，摆喷摆向控制：编制《高喷防渗墙施工控制表》，质检员、技术员现场检查并填写防渗墙摆向及完成情况，做到摆向不发生错误，不丢桩、不漏桩。
e.浆液比重及浆量控制：浆液比重控制在1：1，即比重不小于1.52，根据各机组高压注浆泵性能不同确定相应供浆档位，以满足施工工艺对注浆量的要求。
f提升速度控制：施工過程中每30min检查一次提升速度，严格将提升速度控制在要求提速之内，确保墙体均匀。
g.浆液回灌：高喷作业完成后，由于浆液的析水作用，一般固结体均有不同程度的收缩，使固结体局部出现凹陷，为防止这种现象的出现，将正在高喷的孔口返浆在地面引到已完的孔口处，使冒出的浆液不停地回灌到已完喷浆孔内，直到孔内浆液面不再下沉为止。
6特殊情况处理
6.1冒浆的处理
高喷注浆过程中，冒浆量小于注浆量的20％时为正常，超过20％或完全不冒浆时，及时采取措施。在供水压正常的情况下，孔口回浆密度较小，回浆量增大，适当降低风压并加大进浆密度或进浆量。若回浆密度正常，而回浆量较大，可适当加快提升和旋转速度。冒浆量很小，如果是砂壤土属于正常，否则，降低提升速度，必要时采取掺入速凝剂或加大浆液浓度等措施。
6.2串浆的处理
若发生串浆，立即封堵被串孔口或回填砂及粘土，待串浆孔高喷灌浆结束，尽快进行被串孔的扫孔施工，并重新高喷灌浆。
6.3孔口不返浆
若系地层中有较大空隙引起的不返浆，可在空隙地段增大注浆量，填满空隙后再继续正常旋喷。
7高喷防渗墙质量检测与试验
a，冒浆试块：每个水泥批号每种主要地层做3组，每组3件，规格为70.7cm×70.7cm。养护后送试验室进行28天抗压强度试验。冒浆试块试验结果见表2。
表2冒浆试块试验结果
b.开挖检查：每500m进行一处开槽检查，挖槽长35m、深2.5～4.Om。合格标准：成墙体连接可靠，满足厚度要求。
c.钻孔取芯方法检查：沿防渗墙轴线平均每300m堤段布置一个检查孔，钻孔深度小于防渗墙深度1～2m，钻孔时不使用泥浆，在检查孔的中部和底部钻取芯样。在每一个检查孔部位取两组试样，做室内抗压强度、渗透系数、破坏比降试验检测。其中1／2的试样做单轴抗压强度检测。
8 结语
综上所述，高压喷射防渗墙以其诸多优点在城市堤防加固工程中有所应用及推广，但在应用中仍存在一些问题。因此，建设单位应根据堤防工程的实际情况，制定出符合工程要求的施工方案，同时还应做好设计、施工、质量检验等方面的工作，确保高压喷射防渗墙能够发挥出良好的防渗效果，从而实现堤防工程的加固目标。
参考文献
[1] 段纯萍.高压喷射浆防渗墙施工工艺参数的选定[J].山西建筑.2011年第27期
[2] 钟坚华.高压摆喷防渗墙在堤防加固防渗工程中的应用[J].城市建设理论研究.2012年第14期