高喷灌浆技术在卵砾石层地下水库构筑中的应用

摘要：以烟台市夹河地下水库工程为例，采 用高喷灌浆技术的半圆相向对喷和双排摆喷菱形结构的新的施工方案，成功地在夹河卵砾石 层中构筑了地下水库截渗坝工程。在分析场地水文地质工程地质条件的基础上，研究了 地下水库截渗坝的结构形式与工程布置，探讨了施工工艺和质量控制问题。

关键词：高喷灌浆 地下水库截渗坝 半圆相向对喷 双排摆喷菱形结构

据统计，全国有310个城市以开采利用地下水作为供水水源，约占全国城市供水的71％。其中54个城市以地下水为主要供水水源，北方城市占46个，南方城市占8个。经综合论证，建设地下水库，尤其是建设河谷型地下水库，是开发利用地下水资源的重要途径［1］。目前，地下水库已成为世界上解决供水问题的有效措施和基本手段。欧洲一些国家专门利用地下水库进行人工补给地下水后取水使用。以色列为了满足全国供水，使用地下水库作为供水水源的中间调节库，解决了水资源短缺问题。地下水库由以下工程系统组成：补源工程、地表拦蓄工程、排污工程、地下帷幕工程。截渗坝工程、提水工程、供水工程、咸水排泄工程、管理监测系统。地下截渗坝工程是地下水库的重要组成部分，与地表拦蓄工程密切配合，将最后一道拦蓄闸和地下截渗坝上下连接共同拦蓄水资源。

高压喷射灌浆（high pressure jet grouting）是利用能量较大的水气同轴喷射切割掺搅地层，同时将凝结材料，如水泥浆，灌注掺搅地层，形成要求性状的凝结体。过去一直认为，高喷灌浆技术只适用于均匀细颗粒松散地层，对其他地层，多持慎重或怀疑态度。但经多年的研究和工程试验证明，只要控制措施和工艺参数选择得当，在各种松散地层均可采用该技术［2,3］。作者以烟台夹河卵砾石层地下水库建设为例，研究了高喷灌浆技术的应用。

1 工程概况

夹河地下水库是一项解决烟台市水资源紧缺、防止海水入侵、改善生态环境的新建大型工程，位于烟台市福山区，坝址西起朱甲山经永福园至宫家岛，坝线全长2511m。水库控制流域面积2200km2，含水层厚度15.5～27.6m，给水度μ=0.35～0.45，总库容2.05×10.8m3，调节库容0.65×10.8m3。水库建成后可增加市区供水量960×10.4m3。

根据SL252-2000水利水电工程等级划分标准，夹河地下水库为大(二）型工程，属二等工程、二级建筑物，工程区地震烈度为Vll度。经科学分析，采用高压喷射灌浆技术构筑地下水库截渗坝。工程于2000年11月16日开工至2001年8月10日竣工。

夹河地下水库截渗坝工程，坝轴线以永福园基岩隆起为界分为东西两坝段，详见图1。东坝段工程：西起永福园东至宫家岛，桩号为3＋486.l～4＋444.3，长958m，其中桩号3＋486.1～3＋754.4、4＋277.6～4＋444.3为单排摆喷防渗墙，桩号3＋754.4～4＋277.6为双排摆喷防渗墙。坝顶高程0.5m，坝底高程-1～29.53m，平均坝高15m，最大坝高29.3m。建检查围井6个，建水位观测井8个。西坝段工程：西起朱甲山东至永福园，桩号为0＋629.2～2+182.2，长1553m，其中桩号0＋629.2～l＋520为双排半圆喷防渗墙，桩号1＋520～2＋182.2为单排摆喷防渗墙。坝顶高程-3.5m，坝底高程-4.1～34.5m，最大坝高31m。建检查围井5个，建水位观测井8个。

a-双排摆喷防渗墙；b-双排半园喷防渗墙；c-单排摆喷防渗墙

图1 夹河地下水库截渗坝纵剖面示意

图3 高喷灌浆中常规双排孔布置的几种形式

表4 各地层岩性及渗透系数及高喷防渗墙的渗透系数

地层岩性

状态密度

底板埋深/m

底板 埋深/m

原地层渗透系数k/(cm·s-1)

防渗墙渗透系数k/(cm·s-1)

东

坝

段

粉细砂

淤泥质砂

中粗砂

砂砾石

基岩强风化

松散

软塑

稍密

中密

坚硬

4.6～8.2

3.8～14.2

0.0～9.8

0.0～15.3

0.5～2.2

4.6～8.2

7.4～18.2

17.3～21.8

20.0～33.0

14.0～34.2

i×10-3

i×10-4

i×10-2

i×10-1

i×10-6

3～6×10-7

3～8 ×10-8

2 ～6×10-6

2～8×10-6

5～9×10-7

西

坝

段

粉细砂

淤泥质砂

砾粗砂

卵砾石

基岩全风化

松散

软塑

稍密

中密

密实

2.3～10.2

3.8～14.2

1.2～15.0

0.0～19.2

1.0～2.2

2.3～10.2

8.0～13.2

11.0～25.2

23.6～38.6

16.5～40.8

i×10-3

i×10-5

i×10-2

i×10-1

i×10-6

3～6×10-7

3～8 ×10-8

2～8×10-6

2～5×10-5

1～6×10-7