水利工程中的高压喷射灌浆施工管理探究

摘要：在我国，高压喷射灌浆技术是一种年轻的工法，运用在水利工程中，可缩短施工工期，也可降低工程造价，并且具有施工简便、工程量小等优点。加强水利工程中的高压喷射灌浆施工管理的研究是十分必要的。本文作者结合多年来的工作经验，对水利工程中的高压喷射灌浆施工管理进行了研究，具有重要的参考意义。

关键词：高压喷射灌浆；施工方法；质量控制

中图分类号： O213.1 文献标识码： A 文章编号：

一、高压喷射灌浆技术的优势

1工艺先进。由于地基自身的拱作用以及浆液对地层产生的挤压作用, 不会导致地基应力的释放, 凝结体由里向外强度渐低, 直至与地基保持一致, 这对适应地基变形极为有利。

可与上覆建筑物、下伏基岩以及侧向构筑物的接触面实现可靠的连接。可用于有缺陷的地下构筑物, 如硷桩、墙或基础局部缺陷进行修补加固。

2良好的可灌性与可控性, 适用范围广,除堆石体、基岩外, 对于大部分的各类土层或地层而言, 只要工作参数选择合理, 工艺措施得当, 均可适用。适用于构筑堤围、土坝、地基防渗帷幕、松散地层的防渗堵漏、截潜流工程、施工围堰防渗和大面积基坑开挖的围封止水、止流砂, 等等。

3 所用设备较简, 全属国产通用设备, 备件来源保证。施工操作简便、震动小、噪音较低。

二、高压喷射灌浆作用机理

高压喷射灌浆是借助于高压射流冲切掺搅地层，浆液只是在高压射流作用范围内扩散充填，有着较好的可灌性和可控性。它形成凝结体是多种因素综合作用的结果，其中工作条件、地层因素起主导作用，其作用机理主要有以下几个方面。

( 1) 冲切掺搅作用。强大的射流作用于土体，将直接产生冲切土层的作用，造成土体结构破坏。在射流产生的卷吸扩散作用下，使浆液与被冲切下来的土体掺搅混合。

( 2) 升扬转换作用。射流冲切过程中沿孔壁产生的升扬作用，能从孔底将冲切下来的土体细颗粒沿孔壁向上升扬流出孔口。

( 3) 充填挤压作用。射流束末端虽不能冲切土体，但对周围土体产生侧向挤压力。同时，喷射过程中及喷射结束后，静压灌浆作用仍在进行。在灌入浆体的静压作用下，对周围土体及灌入浆液将不断产生挤压作用，促使凝结体与两侧的土体结合更为紧密。

( 4) 渗透凝结作用。喷射灌浆过程除在冲切范围内形成凝结体外，还可以向冲切范围以外产生浆液渗透作用，形成渗透凝结层。其层厚与被灌地层中的级配及渗透性有关，在渗透性较强的砾卵石地层可达 10 ～ 15 cm 厚; 在渗透性较弱的地层，如细砂层或粘土层，厚度则很薄，甚至不产生渗透凝结层。

( 5) 位移袱裹作用。在射流冲切掺搅过程中，若遇有大颗粒如卵漂石等，则随着自下而上冲切掺搅，在强大的冲击振动力作用下，大颗粒将产生位移，被浆液袱裹; 浆液也可沿着大颗粒周围直接产生袱裹充填凝结作用，此即该法应用于卵漂石地层及堆石体的原因。

三、高压喷射灌浆的施工方法

日前，高压喷射灌浆的基本方法有：单管法双管法二管法及多管法等几种，它们各有特点，应根据工程要求和地层条件选用。

2.1单管法

采用高压灌浆泵以大于的高压将浆液从喷嘴喷出，冲击切割周围地层，并产生搅和充填作用，硬化后形成凝结体。该方法施工简易，但有效范围小。

2.2双管法

有两个管有两个管道，分别将浆液和压缩空气直接射人地层，浆压达45-50MP，气压1-1.5MPa。由于射浆具有足够的射流强度和比能，易于将地层加压密实。这种方法工效高效果好，尤其适合处理地下水丰富含大粒径块石及孔隙率大的地层。

2.3三管法

用水管、气管和浆管组成喷射杆，水气的喷嘴在上，浆液的喷嘴在下随着喷射杆的旋转和提升，先由高压水和气的射流冲击扰动地层，再以低压注入浓浆进行掺混搅拌。

2.4多管法

其喷管包含输送水、气、浆管、泥浆排出管和探头导向管。采用超高压水射流（40MPa）切削地层，所形成的泥浆由管道排出，用探头测出地层中形成的空间，最后由浆液、砂浆、砾石等置换充填。多管法可在地层中形成直径较大的柱状凝结体。

3.施工质量控制

3.1施工前质量控制

在施工之前，必须进行质量控制。按施工图纸对浆液性能的要求以及相关规定，进行浆液配合比试验。高压喷射浆液采用普通硅酸盐水泥拌制，水泥强度等级不低于325MPa。采用二重管法喷射注浆的水灰比为1：1-1.5：1，采用三重管法喷射注浆的水灰比为1：1。配合比试验测试内容包括浆液拌制时间、浆液密度、浆液流动性、浆液的沉淀速度和沉淀稳定性、浆液的凝结时间（初凝和终凝）以及浆液固结体密度、强度、弹性模量和透水性等。

3.2施工中质量控制

3.2.1钻孔施工。根据施工图纸规定的孔位进行放样定位，依据高喷灌浆要求和方便施工的原则安排钻孔施工顺序。钻机就位后，要求平稳，用经纬仪和水准仪仪测量钻杆垂直度和底座的水平度，以保证立轴或转盘与孔位中心对正，需要经常检查钻杆的垂直度。所有灌浆孔均全孔测斜，钻孔采用泥浆护壁钻进，在钻进过程中，如果发生泥浆严重漏失、孔口不返浆情况，需采取加大泥浆深度、泥浆中掺砂或填充堵漏材料等措施，直至孔口返浆后继续钻进。对钻进过程需详细记录。

3.2.2高喷灌浆。高喷灌浆分排分序进行，下喷射管前，首先在地面进行试喷，对喷射方向进行调准，然后再插入喷管到预定深度。将灌浆的注浆管下到预定位置，利用高压泥浆泵在高压气流保护下灌注水泥浆，采取定喷高压灌浆，随喷射随垂直提升喷头。高压喷射注浆自下而上进行，喷射管的起喷深度在设计孔底高程以下0.3～0.5m。定期测试水泥浆液密度，确保在正常范围内。水泥浆液要进行严格的过滤，防止喷嘴在喷射作业时堵塞。因故停喷后重新恢复施工前，应将喷头下放30cm，采取重叠搭接喷射处理后，方可继续向上提升及喷射注浆；同时，开始喷射注浆的孔段要与前段搭接0.1m，防止固结体脱节。应记录中断深度和时间，停机超过3h时，对泵体输浆管路进行清洗后方可继续施工。施工过程中，要经常检查泥浆（水）泵的压力、浆液流量、空压机的风压和风量、钻机转速、提升速度及耗浆量。

3.3施工后质量控制

根据地质情况，采用围井试验检查法检验截渗墙体截渗性能，以确定高喷灌浆的效果，主要在地质条件、地层构造复杂的部位或在施工中出现异常可能出现质量缺陷的部位设置检查点。围井封底及封顶采用旋喷，封底深度按设计墙底高程向上，厚度0.5～0.8m，自封底向上10m开始封顶，封顶厚度0.5～0.8m。墙体开挖检查：当凝结体具有一定强度时，即可开挖检查。可直接目视观察或用回弹仪、测波仪、声波仪等仪器进行相应测试。钻孔检查：在钻孔内进行压水、注水试验，测定其渗透系数；在墙体上、下游两侧设测压管，进行水位或抽水观测，通过喷射灌浆前后的水位变化分析其防渗效果。

3.4施工中异常情况的处理

在下管高喷灌浆时，发现孔口不反浆，立即停止提升导管，浆液正常送入，摆喷正常进行。待孔口重新反浆后，再继续提升导管。严重时可先将导管提升2～10cm，在此处喷射20～30s，再下降2～10cm，继续喷射，以此循环直至孔口冒浆。在施工过程中因停电等原因，使高喷施工突然中断的，中断后恢复施工时，应检查已喷射过的浆液情况及原孔的成孔情况，无特殊情况，进行长度≥0.5m 的复喷。

4.结语

在我国，高压喷射灌浆技术是一种年轻的工法，运用在水利工程中，可缩短施工工期，也可降低工程造价，并且具有施工简便、工程量小等优点。在高压喷射灌浆过程中，由于设计理论落后于实践，导致出现许多的问题，它具体表现在质量检测手段少且不经济、冒浆浪费大等方面。工程技术人员要不断探索总汲取经验和教训，提高质量安全意识，充分发挥高喷灌浆优势，让高喷灌浆技术在水利工程中起到应有的作用。

参考文献

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