高压旋喷技术在坝基防渗中的应用

【摘 要】目前在我国的水利工程建设中，堤坝的防渗问题一直是困扰水利工程人员的主要问题，尤其是坝基在水流的长期冲刷过程中被带走了大量的土体颗粒，渗漏现象更为严重，甚至会造成坝基变形，大大降低了堤坝的稳定性与安全性，同时也给水库附近的城市或村庄带来很大的安全隐患。因此，采取措施实现坝基防渗加固是一项不容忽视的水利施工技术。在长期的实践和发展中，坝基的防渗技术不断被改进和完善，高压旋喷技术就是其中一种新型的坝基防渗施工技术，并且得到了广泛的应用。现本文就针对高压旋喷技术在坝基防渗中的应用作以简单阐述。

【关键词】高压旋喷；坝基防渗；质量检测；防渗效果

在原有的坝基防渗技术中常常采用帷幕灌浆的方式，但这种施工方式在某些水库所在水文地质条件下不能很好的应用，防渗效果不够理想。因为在进行帷幕灌浆的同时，坝基不能进行混凝土盖板，这样就不能对裂隙进行冲洗，灌浆的压力也受到了一定的限制，灌浆质量不能有效控制。然而在灌浆盖板中利用高压旋喷的技术方式，可以有效的改善灌浆条件，大大提高了堤坝的防渗效果。

1、高压旋喷技术

高压旋喷注浆技术是在静压注浆的理论与实践基础上引入高压水射流技术而发展起来的新技术。高压旋喷注浆的实质是将带有特殊喷嘴的注浆管，通过钻孔插到加固土层的预定深度，然后从喷嘴喷出高压水、压气和水泥浆等物质，把土层切割使之崩落与水泥浆混合，最后形成一种水泥与土的混台体。该固结体强度可达2～12兆帕，为加固前的几十到百倍。喷射注浆时，带喷嘴的注浆管在喷射的同时向上提升。

在实际的工程运用中，高压旋喷主要被应用于水库坝基土层较为软弱的地区，因为其具有很多有利于加固软弱土层的特点，例如高压旋注浆喷技术可以有效解决静压注浆过程中不能将浆液注入到小颗粒土层中的技术问题，进而加强了坝基的加固效果。另外高压旋喷注浆技术还具有不影响原有坝基形态，可以控制混凝土凝结的最终形状，强度更大，施工灵活多样，噪音小，节能环保等众多优点，使得其在很多工程中都得到了极大的推广和应用。

2、高压旋喷技术的应用现状

高压旋喷技术可以使浆液与建筑本身的地基基础融合在一起，进而对地基形成了一定的压力和渗透作用，以提高地基的密实度和稳定性。其特点决定了高压旋喷技术的普遍应用性，在我国的工程建设中，高压旋喷技术在提高地基承载力、防渗帷幕、减少砂土液化、地下或水下建筑物基础修补、加固坝基等多方面工程施工中都具有很广泛的应用。

经过近年来的不断开发和应用，使高压旋喷灌浆技术在各个方面都得到很快发展，应用领域不断扩大，适应地层由开始限于中细砂、壤土、淤泥等细颗粒地层，逐渐扩大到包括强透水的砂卵石、卵漂石和堆石渣层、球状体层等在内的整个第四系覆盖层，施工设备、施工工艺不断更新，浆液压力、流量不断增大，提升速度逐渐加快，喷浆设备更趋向于高压力、大流量的二重管、三重管。

3、高压旋喷灌浆技术的施工工艺

本文以高压喷选灌浆技术在坝基帷幕灌浆中的应用为例，阐述高压旋喷技术的施工工艺，并阐述高压旋喷技术在坝基防渗中的应用效果。

3.1灌浆前的勘探和试验

为准确地确定各种灌浆参数，在施工前应详细了解工程的地形地质和水文地质情况，工程范围内地层的裂隙、破碎带、断层等不良地质现象的分布情况。对坝体和坝基进行勘探。在漏水部位进行钻孔勘探，查明坝内部的石质、胶结材料密实程度，有无空洞及基岩结构情况等，为设计和施工提供依据。做压力抬动试验，查明坝基、坝体的承压情况，以确定灌浆压力。并做压水试验，为帷幕灌浆设计提供准确的数据。灌浆试验，为解决帷幕灌浆的影响半径、浆液浓度等，为布孔和灌浆设计提供依据。

3.2灌浆设备及材料选择

高压旋喷技术施工中主要的设备包括高压旋喷机、履带自行式钻机和供浆设备等。履带自行式高压旋喷机本身具有一定的钻进功能，旋喷钻杆为双重管，装卸方便，密封性好。旋喷机配有钻灌参数自动记录仪，全过程自动记录孔深、浆压、气压、转速、提升速度等参数，同时显示于荧光屏上，便于参数的监测和随时调整。履带自行式钻机可以自行定位，操作方便，性能稳定，带有偏心钻头，可跟管钻进，对地层适应性强。搅拌机有2台，分别用于搅拌膨润土浆液和水泥浆液。灌浆材料主要是425号普通硅酸盐水泥、砂子、粉煤灰、石英粉、水、外加剂等。在选择灌浆材料时，一定严格把关原材料的质量，并进行相关材料试验，只有在检验合格的情况下，方可投入使用。

3.3帷幕灌浆施工

3.3.1灌浆方法。采用小口径无芯钻孔、孔口封闭、孔内循环的方法进行高压旋喷灌浆施工。根据天然坝体的工程地质特点，采用稀泥浆护壁钻孔，解决了成孔难的问题，且帷幕孔灌浆段成孔后，不进行清水冲洗和灌前压水试验。先钻灌第1序孔，然后依次钻灌第2、3次序孔。

3.3.2水泥粘土浆变换标准。灌浆时应遵循由稀到浓的原则，根据压水试验逐级改浓。坝体当注入浆量大于30L/min时，可越级变浓。当某一级浆液灌注400L以上，而灌浆压力和吸浆量均无明显改变时，可改浓一级浆液灌注。根据设计，必要时还可掺和粉煤灰、砂子、石英粉、铝粉等。在灌浆过程中，浆液要每隔一小时测定一次比重。

3.3.3抬动观测。每个单元均设有抬动观测孔（桩）。在灌浆过程中及时进行抬动观测，并做好记录。发生抬动现象时，通过降低灌浆压力或注浆速率等措施，确保抬动值在设计允许范围内。

3.3.4灌浆结束标准和封孔：在设计压力下，当浆液注入率不大于1.0L/min时，继续灌注30min或浆液注入率不大于2.0L/min时，继续灌注40min结束；灌注水泥粘土砂浆时，在设计压力下，浆液注入率不大于1.0L/min时，稳定3—5min即可结束。终孔灌浆结束后，用最浓一级的水泥粘土浆置换孔内稀浆，用终孔段的灌浆压力机械封孔，上部余部分人工封孔。

3.4高压旋喷技术在帷幕灌浆工程中的应用

旋喷灌浆使用了先进的施工设备，旋喷机采用了双重管法，使用大直径的双喷嘴，在压缩空气的保护下，浆液直接喷射到地层中，浆液压力高、流量大，旋喷半径大，使旋喷灌浆工作可在较大粒径的地层中施工，同时采用较高的提升速度，加快了施工进度。旋喷灌浆工作采用现场试验来确定参数和工艺，以此作为施工控制的依据，在先进设备的保证下，加上严格的质量控制，确保了施工质量。

4、结论

随着科技的不断进步与发展，坝基防渗施工技术也得到了很大的提高。本文中介绍的高压旋喷技术就是在科技的推动下，不断更新施工设备和施工技术而实现的一种有效的坝基防渗加固处理技术，高压旋喷技术对于坝基的防渗有着更高的安全性和抗冲击，耐压耐腐蚀的效果，并且施工方便易操作，成本较低，效果显著，在实际的水利工程运用中有着重要的意义。