高喷灌浆技术在水利工程建设及基础防渗处理中应用研究

摘 要：高压喷射灌浆技术是一种处理地基的方法，因其设备简单、施工方便，已被各种工程建设项目广泛采用。在对水利建设工程进行施工时，高压喷射灌浆技术往往用于对地基进行加固、防渗处理，本文在此就对高喷灌浆技术在当前水利工程建设与基础加固、防渗处理应用方面进行讨论。

关键词：应用；水利工程；高压喷射灌浆技术；浆液选择；防渗体

中图分类号：TV54 文献标识码：A

高压喷射灌浆技术最早应用于上个世纪七十年代。其技术在矿山工程、土木工程以及水利等建设领域方面得到广泛应用。水利工程的建设，会遇到各种情况的土层问题，要处理这些问题，就可以采用高压喷射灌浆技术对例如软土地基等地基进行适当处理，以确保水利防洪大坝等的牢固耐用，保证了安全的同时，也给社会和人民带来良好经济效益。高压喷射灌浆技术减少、消除建筑物的均匀沉降，增加地基的强度，同时对坝体防渗、加固方面效果同样显著。

1 高压喷射灌浆技术工艺

以二十Mpa至四十Mpa左右的高压流形式从喷射嘴中将水泥浆射出，用以切削、冲击土体，在此之前，需要使用钻机将带有喷嘴注浆管安装至预定的土层位置。在高压喷射流压力的作用下，土体强度被破坏，在搅拌水泥浆与从土层中剥落的土颗粒混合物后，形成混合浆液。其中，一部分细土粒在喷射流的重力、离心力、冲击力等力的作用下，按照浆土质量大小和比例，重新进行有规律地排列，另一部分细颗粒则随着混合浆液冒出地面。注浆从下往上不断地喷射，待混合浆液凝固以后，具有一定强度和状态的固结体就在土层中形成了。但是，需注意在用此方法进行施工时，要确保稳妥的预防措施和施工方案，注意高压喷射注浆法对水利工程的扰动作用，否则，水利结构的安全得不到保障，加固的效果再好也无济于事。在加固路基等工程的基础时，不需要对基础层面的结构进行破开处理，因为树立工程施工工作面小，也就具有相对的可操作性和灵活性。高压喷射注浆能够穿透已完成施工的结构物与路基等。根据不同的地质所适应不同的方法，水利工程深层搅拌法适合对含水率低的软弱地基进行处理。

2 高压喷射灌浆技术流程

2.1 钻孔

在水利工程施工中，对基础防渗进行处理的环节十分重要。基础土质渗透性强、土质差时，就很难抵御水流对基础的冲击与破坏。在钻孔的过程中，采用泥浆固壁冲击钻进，使泥浆在孔内保持正常的循环，起到堵漏的作用。返出孔外，跟人套管边进边钻，直至终孔。应注意钻进时钻机要保持垂直，而其偏斜率也应小于百分之一。高喷技术通过强烈扰动与冲击切割，并借助于高压射流，在射流作用的范围内使泥浆扩散，并与土石粒掺混搅合，填充周围的土层。形成凝结体硬化后，就可达到提高承载力和防治渗漏的目的，从而改变了底层的组成和结构。

2.2 高喷

施工中，所用的灌浆的压力不同，提升速度也各不相同，因高喷的方法不同所使用的技术参数也相异。影响高压喷射质量主要靠实施相同的施工方法，在浆压、气压、水压变化不大的条件下，来提高速度。而且，在进行高压喷射施工前，应做好如下准备。a.设备，在水利工程施工中，采用了高喷灌浆技术的三管法。高喷灌浆技术主要有三管法、双管法和单管法。设备主要高压泥浆泵、高喷台车、液压地质钻机等。b.材料，在进行三管法施工时，先采用高压气水进行喷射，再进行压力灌浆，灌浆使用的水和灰的比例小于一比一，因其容易被先喷入水稀释。 以水泥为普通硅酸盐，多用纯水泥浆。c.流程，在进行高喷施工时，喷嘴喷出浆、气、水。浆液或水的射流可产生升扬作用，它能够透入地层，并以较大压力破碎地层结构。喷射杆的环状间隙带出经射流切削、冲击后的地层中细粒和土石碎屑，浆液则替代了空余的部位。在完成喷射后，持续进行静压灌浆，这样可以起到渗透周围土体的作用，不仅在凝结体的外侧产生了显著的渗透凝结层，使其具备了很好的防渗性能，而且还可以紧密周围土体与凝结体的组合结构。d.注意事项，在高压喷射灌浆技术的施工中，若不处理好地层差异和速度，那么，工序顺序发挥就不能有效发挥作用。另外，在进行灌浆时，要避免发生断浆和离析的现象。如果发生因故障短暂停机或管道堵塞要迅速、及时地抢修，确保墙体无夹心层，均匀平整。而且，还需要控制好送气量的大小、提升的速度、灌浆压力、和掘进速度，以浆液能够沸腾为适宜。

2.3 凝结体成形

由于喷射的能量较大，在地层中小块石转换作用下，浆液最终能够将块石周围的空隙填满。在施工中遇到块石集中或大块石区域，应该提高比能值，降低提升速度。在高压喷射渗透、挤压等的综合作用下，形成密实的凝结体。要注意块石在强大冲击力的作用下，会产生松动、位移，这时就应该使浆液沿着块石间隙或块石四周的空隙逐渐渗入。

3 影响高压喷射灌浆技术的因素

要具备全面检测高喷灌浆施工工程的能力和手段，就需要有高素质专业施工队伍去完成。高压喷射灌浆施工参数不是没有变化的，这需要根据施工的强度配备相应的质量控制人员，并落实建立人员责任。在施工过程中，安排具备地质勘测经验的控制质量人员，来对高喷灌浆工程进行全面监测，并能够采取及时、有效的处理措施，向设计部门和建设单位反映异常情况，力争早期消灭隐患。

4 高压喷灌技术在基础防渗中的应用

工艺流程：测量放线造孔；钻机移位；高喷台车就位；地面试喷；高喷注浆管下入孔底；始喷；回浆、提出注浆管；冲洗管路；高喷台车移位；人工回灌封孔口。一次性测量高喷孔，利用油漆和木桩在防渗墙轴线上做好标记，设计要求是空位偏差不得超过五厘米，对钻孔进行统一编号。根据层位的地质状况，正确掌握、运用技术参数，合理使用、配置泥浆。按照设计的要求使用钻机开孔，钻机正循环钻进，孔径要大于150毫米。通常使用肋骨钻头穿过淤泥层，并垂直于主轴，为避免钻孔缩颈，孔倾斜率应控制在小于百分之1.5，可以采用中等浆量、满转、轻压等方法钻进，为防止孔壁出现坍塌的现象，终孔后应用浓泥浆回灌至孔口。检查调试高喷台车换向、摆动、电路、油路、制动、提升各系统是否工作正常，检查浆、气、水通道的工作情况以及整个管路的密封情况。将符合要求的注浆管连接下孔底，在下孔开始前，应使用胶布封住喷嘴，为了防止孔内护孔泥浆堵住或进入气、水喷嘴。封住的胶布不会对作业造成影响，在进行喷灌时，会被高压水冲开。制浆量要按照地层吸浆量、注浆时间和提升速度而判定。制浆要求水灰比为0.5：1～0.8：1，进浆比重为1.6～1.8。为了保证完整性与防渗连续性，应采用三重管并列喷射管一次提升喷射，喷射管不得小于孔深。在高压喷射过程中，工作人员应做好记录各项测量和参数的工作。例如：水泥用量、水灰比、回浆比重、注浆比重、提升速度、旋转频率、旋转速度、气量、气压、浆量、浆压、水量、水压等。在喷射完成后，须向孔内进行静压充填灌浆三至五次左右，其目的为了防止空洞或空凹现象的出现。经过筛网过滤后，孔口冒出的浆液流入沉淀池，在其进入搅拌池前，还必须经过净化处理的工序。

5 高喷期间的问题与处理措施

施工时，由于地层孔隙较大、地层较为疏松，容易出现串浆的现象。这时则应该立刻停止喷水提升，在加大水泥浆液比重的基础上，使用粘土（袋装）对窜浆孔孔口进行堵塞。窜浆孔孔口不再窜浆时，可继续进行高喷施工作业。在吸浆量大的孔口回浆时，应注入大浓度的浆液，并增加浆液灌入量，同时注意降低提升速度，在孔口正常回浆后，可将注浆参数改回常规。试验成果：按照设计的要求，布置五个检查孔，为了避免防渗墙的整体性遭到破坏，在两灌浆孔中间较厚的位置布置孔位，并采用砂浆进行封孔。在五个检查孔内作了两段压水测试，试验表明，全孔的透水率为零，且胶结密实、无孔隙、无空洞，取出的高喷注浆芯样呈深灰色，固结质量好。

结语

高压喷射灌浆技术除了对施工队伍的素质要求高以外，还对施工单位的技术的精确度有着很高的要求。水利工程单位要把好管理人员素质关，避免因过于追求额外利润而导致偷工减料的现象发生。对于水利工程基础防渗处理中，我们总结出以下几点：a.在水气搅拌和高速喷射的作用下，浆压的大小取决于浆量、出浆口的大小、输液管路的直径等。提升速度与射流切割面积决定了浆量的大小。浆液在凝固后能够满足设计强度的要求，所以应具有足够的数量及稠度。b.高喷浆液流量大、压力大，能够加快施工的进度。且在压缩空气的保护下，使用小直径的双喷嘴可将浆液直接喷射入地层。c.高喷灌浆在对坝基防渗的应用中，取得很好的效果，尤其在对水库除险加固工程上起到极大作用。它在很大程度上降低了施工的难度，很适合在施工干扰大、工期时间紧的情况下进行施工，且无需开挖。

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