高压定喷灌浆在大堤除险加固工程中的应用

摘要：高压定喷灌浆技术是近年来应用较为广泛的一种防渗加固技术。本文结合具体工程实例，就高压定喷灌浆在大堤除险加固工程中的应用进行了探讨，详细阐述了有关高压灌浆的施工工艺、特殊情况处理措施等，为该技术在今后类似工程中的应用提供参考。

关键词：高压定喷灌浆技术；大堤除险加固；施工；处理措施

在江河或水库的堤坝中经常会产生渗水、漏水的现象，这种现象的发生不仅会降低软弱基础结构面的强度，还会破坏整个堤坝的整体结构。若得不到及时治理，在汛期来时，将会给大堤带来不可预计甚至不可控制的安全隐患。因此，如何对大堤进行加固除险已经成为广大工作人员不断研究创新的课题。高压定喷灌浆技术就是近年来应用于大堤出险加固中的新技术，因其具有设备简单、施工简便、较好的耐久性、噪声小、无污染等特点，在堤防防渗加固工程已得到广泛的应用。

1 基本情况

1.1 工程概况

某工程设计灌溉面积为7.13万hm2，，是大型水利工程，且其总控制面积为1383km2，总干渠全长40.5km，设计引水流量160m3/s，设计灌溉面积7.13万hm2，宣城市境内4.87万hm2。工程自1977年投入运行以来，为当地的经济发展和社会进步发挥了巨大作用。桩号29+500-31+840渠堤防渗加固工程位于工程第三段，为了解决堤防渗漏问题，避免产生严重浸没，急需对堤防采取防渗处理措施。经多方案比选，采用高压定喷灌浆技术。

1.2 气象、水文及地形条件

灌区属亚热带湿润季风气候，受地理位置、季风环流、地形差别的相互影响。多年年平均气温为21-22℃，年平均最高气温26℃，年平均最低气温19℃左右。境内雨量充沛，多年年平均降雨量为1800-2400mm，最多年的年降雨量可达3728mm。本工程地震设防烈度为Ⅵ度，总干渠险工段地下水类型经勘探揭示，多数堤段属潜水型，它的补给来源主要靠大气降水和地下河流，并和渠水位有密切关系，地下水位随渠水位变化而变化。

2 高压定喷灌浆技术应用

高压定喷灌浆技术即利用水为喷射介质，水泥基质浆液和压缩空气使喷射管做到固定角度的提升运动，利用高压水形成高速喷射流束，冲击、切割、破碎底层主体，并将水泥基质浆液填充、掺混其中，形成板墙凝聚体，可较好地提高堤防防渗能力。总干渠桩号29+500-31+840段渠堤防渗加固工程分为1个单位工程、3个分部工程，分别是桩号29+650-29+900渠堤高喷灌浆工程、桩号30+521-30+866渠堤高喷灌浆工程、桩号31+235-31+435渠堤高喷灌浆工程。

2.1 主要技术指标

高压定喷灌浆工程沿桩号29+650-29+900、30+450-30+900、31+250-31+500段渠堤堤顶布置。高压喷射灌浆方法采用三重管法，距离临水侧堤肩2m，孔距1.6m，单排。孔深至堤下弱透水层0.5～1.0m。防渗墙有效厚度为0.15～0.20m墙体性能指标如下：要求抗压强度R28≥2MPa，渗透系数K≤1×10-6cm/s。高压定喷灌浆设计参数，见表1。

2.2 材料选择

高压喷射浆液采用P.O42.5级水泥拌制，细度要求通过80um方孔筛的筛余量不大于5%。拌和用水应符合拌制水工混凝土用水要求，采用水库水，拌浆水温不得高于40℃。

2.3 高压喷射灌浆试验

在现场高压喷射灌浆作业开始前，按施工图要求和监理指示，选择地质条件具有代表性的区段，并按室内试验选定的配合比进行高压喷射灌浆的工艺试验，以选定施工工艺参数。

通过试验，确定主要施工参数为：定喷折接角20°；水压力30～40MPa，流量70～80L/min；气压0.7MPa，风量1～1.5m3/min；浆压0.5～1.0MPa，流量60～80L/min；土夹卵石层提升速度为8～12cm/min，黏土层为6～8cm/min；进浆密度1.6～1.7g/cm3，孔口返浆密度不小于1.2g/cm3。

2.4 高喷灌浆施工

施工程序分为定孔、钻孔、下喷射管、喷射提升和成墙等。本工程采用气、水、浆液三重管法施工。每20m造一先导孔并绘地质柱状图，分I序、II序孔进行造孔、高压定喷灌浆。

（1）测量定孔：定喷孔轴线根据设计要求放样，定喷墙的端点留置坐标参数，突出的转折点留置特别编号并于现场留置特别标志。定喷孔位用精钢尺施放，孔位在轴线上和垂直方面偏差不超过2cm。

（2）造孔：造孔是定喷灌浆的先导工序，钻孔深度与孔斜的控制是保证定喷墙有效搭接的关键。造孔选用XY-2型回转钻机，分两序进行，泥浆钻进。将钻机移至孔位，使钻具中心对准孔位，开钻前用金属水平尺两个垂直方面正反测量校准，确保机台水平。钻进时要严格控制孔斜，一般要求孔斜率小于0.5%，每钻进3～5m，用测斜仪量测1次，发现孔斜超过规定时应随时纠正。钻进过程要记录完整，终孔要经值班技术员及监理工程师签字认可，不得擅自终孔。

（3）下注浆管：造孔完成后，移动高喷台车就位，安装好喷射管，对中找平，将喷管下入孔中，检测孔斜，根据孔斜情况喷管可稍作调整，若孔底沉渣较多，采取喷射结合利用旋提装置配合扫孔，直至喷管完全到达孔底，否则将喷管拔出移至下孔，由造孔组重新造孔。

为防止喷嘴堵塞，可采用边低压送水、气、浆边下管的方法，或临时加防护措施，如包扎塑料布或胶布等。

（4）喷射提升：喷管下到预定深度后，启动喷射系统，按气、水、浆液的顺序将其送到孔底，开始时只定喷不提升，静喷1～3min，待孔的回浆密度达到1.2g/cm3以上后，按预定的提升速度自下而上边喷射、边提升，到设计墙顶高程后静喷数分钟后即可停喷提管。喷灌提升时应均匀连续不断，中途如排除故障或拆管，动作要快且重新开喷之前要将喷管向孔内插入30cm，以确保墙体搭接。喷射时按试喷结果严格控制施工技术参数，同时要经常观测孔口回浆量（控制在20%以内）和回浆密度（不小于1.2g/cm3），如不符合要求则应及时调整提升速度、浆量、浆液浓度等。

喷射注浆开始后，值班技术人员必须时刻注意检查注浆的流量、气量、压力以及提升速度等参数是否符合设计要求，并且随时做好记录。

（5）清洗：当喷射到设计高程后，喷射完毕，应及时将各管路冲洗干净，不得留有残渣，以防堵塞。通常是将浆液换成水进行连续冲洗，直到管路中出现清水为止。一次下沉的定喷管可以不必拆卸，直接在喷浆的管路中用泵送清水。

（6）灌浆孔回填：当喷射结束后，随即在喷射孔内进行静压充填注浆，直至孔口液面不再下沉为止。对于收缩严重的高喷孔进行多次回填，直至填满为止。

3 特殊情况处理措施

（1）施工时出现回浆量极少或不回浆。出现这种情况时，一般采取静喷方法，同时针对不同情况分别采取措施。对不回浆地段，如桩号29+850-29+890段采取先回填灌浆（黏土浆掺15%水泥）再

进行高喷灌浆；对回浆量很少的地段，如大部分地段采用增大注浆量以及增大浆液浓度等措施，待回浆正常后再继续正常提升。

（2）施工时如发生串浆，先充填被串孔，灌浆孔高喷灌浆结束后再进行被串孔的扫孔灌浆或继续钻进。

（3）因地质结构复杂，堤顶与堤脚高差达18m以上，经设计、业主、监理、施工各方现场研究，将孔距由1.6m调整为1.5m，桩号29+590-30+866段孔深由14.5m调整为18m。

（4）本标段内渠堤其他个别渗漏段如桩号29+626-29+650段和桩号30+966-30+996段渠堤采用黏土灌浆（掺15%水泥），孔距、排距均为1.5m，双排。

（5）凡经特殊处理的孔，待孔口返浆后均应将喷射管下至原不返浆的最下位置，再进行正常喷射（复灌），确保防渗墙墙体质量。

4 工程质量检查

灌浆工程施工结束后，由业主和监理单位现场指定分别在桩号30+725、桩号31+310布设围井，进行了质量检验，最终成墙效果较好，质量完全满足设计要求。

青弋江灌区总干渠桩号29+500-31+840段渠堤防渗加固工程高喷灌浆工程质量评定情况，见表2。

5 结语

综上所述，高压定喷灌浆具有造价低、工艺简单、工期短的特点，并且与常规的灌浆相比，其优点更为突出。因此，只要在施工前严格做好施工准备，熟悉操作要领，严格按照操作流程规范施工，并且及时处理施工中的问题，就可以达到设计施工预期的目标，从而保障工程的施工质量。

参考文献：

[1]杨永春.高压定喷防渗墙在堤防加固中的应用[J].城市建设理论研究，2011年28期

[2]秦世鑫.高压喷射灌浆技术在新民垸彭里桥大堤加固中的应用[J].湖南水利水电，2011年02期