高壓噴射灌漿技術(shù)在水閘加固施工中的應(yīng)用

曹松寶 陳家榮 趙國彬

(儀征市水利工程總隊(duì) 211400)

以高壓水射流切割技術(shù)為原理，并在化學(xué)注漿法的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的高壓旋噴注漿法在水利工程方面得到廣泛應(yīng)用。所謂的高壓噴射注漿就是利用鉆機(jī)鉆孔，在預(yù)先固定的地方插上帶有噴嘴的注漿管，使?jié){液在高壓設(shè)備的強(qiáng)壓下形成高壓射流，在壓力不低于20MPa、漿體在20MPa 以上的高壓沖擊下，從噴嘴中噴出，破壞土體結(jié)構(gòu)。浮出水面的是一些顆粒細(xì)小的土料，其余的在多重外力的情況下與漿液混合攪拌，在人為的情況下，漿土?xí)尸F(xiàn)一定的規(guī)律排列。待這些漿液充分干透結(jié)塊后，便在土中形成一個(gè)由固結(jié)體與樁間土一起構(gòu)成的復(fù)合地基，這種高壓下形成的地基，更具有承受能力，可為接下來的建設(shè)打好基礎(chǔ)。

1 高壓噴射灌漿技術(shù)

1.1 以高壓噴射為原理的灌漿技術(shù)

在對軟弱地基進(jìn)行加固以及透水層的防滲工作等方面運(yùn)用高壓噴射灌漿技術(shù)，能起到滲透凝結(jié)、位置移動(dòng)等作用。具體的工作原理如下:將帶有噴嘴的灌漿管利用鉆機(jī)打入土層規(guī)定的深度后，從噴嘴中噴射出來漿液在40MPa的壓力下形成噴射流，噴射流的沖擊力破壞土層，達(dá)到預(yù)定形狀的空間，當(dāng)噴射流的壓力達(dá)到一定強(qiáng)度和速度后，土顆粒便與上層分離，一部分細(xì)粒土隨漿液冒出地面，其余土顆粒在外力的作用下，與漿液混合，形成一定比例，并且按一定規(guī)律排列在一起。

1.2 高壓噴射灌漿技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)分析

a.為施工帶來方便。該設(shè)備輕巧，反應(yīng)速度快，施工簡便易學(xué)，只需一個(gè)小孔便可操作，不會(huì)浪費(fèi)過多的資源。所以在已有建筑物的基礎(chǔ)上建新建筑物簡單方便。

b.具有垂直、傾斜和水平噴射多方位的功能。一般垂直噴射灌漿用于在地面進(jìn)行的施工建設(shè)，傾斜和水平噴射灌漿的方法一般用于隧道、地下鐵道等建設(shè)中。

c.具有較強(qiáng)的耐久性。對于一些永久性的工程可采用高壓噴射灌漿，因?yàn)檫\(yùn)用高壓噴射灌漿加固的地基工程，能達(dá)到人們預(yù)期估計(jì)的效果，且耐久性顯著。

d.可回收漿液。采用高壓噴射灌漿法施工，大概有10%～20%的漿液沿著管壁冒出，如果不回收，將是一種浪費(fèi)。采用三重管法可以對一部分漿液進(jìn)行回收再利用。

2 具體施工過程

2.1 鉆孔

首先做好準(zhǔn)備工作，確保鉆孔對準(zhǔn)鉆孔，機(jī)身的水平程度用水平尺測量，穩(wěn)固機(jī)架。將鉆孔偏差控制在某一范圍。鉆孔要達(dá)到要求。整個(gè)記錄過程要完整，終孔還要有關(guān)負(fù)責(zé)人現(xiàn)場監(jiān)督簽字，自己不得擅自決定。一般要求使用磨盤鉆造孔，具體有一定的要求，要每鉆進(jìn)5m，進(jìn)行測試一次，如有偏差，馬上改正。造孔過程中若出現(xiàn)泄漏，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)漏，確?？變?nèi)泥漿正常運(yùn)轉(zhuǎn)，應(yīng)盡量在操作時(shí)使鉆機(jī)處于垂直狀態(tài)。

2.2 下噴射管的注意事項(xiàng)

下噴射管前應(yīng)對漿、氣嘴是否暢通進(jìn)行檢查，不堵塞;準(zhǔn)確地將噴射管下放至設(shè)計(jì)深度，決定防滲墻質(zhì)量的關(guān)鍵在于將噴嘴對準(zhǔn)噴射方向，不出現(xiàn)偏斜的狀況。若噴管未能下到要求的孔深，是不能達(dá)到要求的，應(yīng)作一些調(diào)整，重新安放。

2.3 噴射灌漿

水、氣、漿三重管高壓噴射，是將1800 雙嘴噴頭的噴管下至要求的深度后，按要求進(jìn)行水、氣、漿，噴射的設(shè)計(jì);直到灌入的漿液從孔口冒出后，將提升、旋轉(zhuǎn)、擺動(dòng)三結(jié)合，這樣就會(huì)進(jìn)行自上而下的操作，這三者會(huì)配合得有條不紊，直到達(dá)到要求。

2.4 清洗充填

管路在噴射完畢后，應(yīng)保證它的清潔，不能有殘留物，避免為下次工作帶來困擾。高噴灌漿噴至設(shè)計(jì)頂部高程后，應(yīng)進(jìn)行一下操作，首先將噴頭提出孔口，繼續(xù)向孔內(nèi)注入水泥漿，應(yīng)一直確保孔內(nèi)漿液保持在某個(gè)高度，隨沉隨補(bǔ)，直到不出現(xiàn)下沉狀況為止。有時(shí)施工是在一些地形較平坦的位置進(jìn)行的，在灌漿孔孔口附近根據(jù)施工需要挖溝槽，產(chǎn)生的回漿能填補(bǔ)周圍以前的孔口，也能確?；靥畹募皶r(shí)進(jìn)行。為避免頂部的凝結(jié)體地方出現(xiàn)漿液析水凹陷的狀況，應(yīng)進(jìn)行持續(xù)噴射，直到飽和。

3 灌漿工藝

3.1 高壓下的長樁噴射工藝

在高壓下噴射長樁形成的固結(jié)體必須滿足直徑大小均勻、旋噴樁直徑一致的要求。但是現(xiàn)在以之前單一的噴射技術(shù)參數(shù)來噴射長樁，是達(dá)不到該要求的。此外，一些外在因素，如:天然地基的地質(zhì)多種多樣;同一片土地，深度不同，土層各異;密實(shí)度、含水量等方面不一致等情況，都會(huì)導(dǎo)致承載力降低，旋噴樁之間交聯(lián)不上等狀況。所以在噴射上對于一些硬上、深部土層和土粒大的卵礫石要適當(dāng)?shù)卦黾訃娚鋾r(shí)間，或者在提升和旋轉(zhuǎn)速度上作一些調(diào)整。

3.2 復(fù)噴工藝

以原有的噴射技術(shù)參數(shù)為依據(jù)，采用重復(fù)噴射技術(shù)。重復(fù)噴射就是對某一部位進(jìn)行多次噴射，這樣能加大固結(jié)體的直徑或長度，以便提高固化強(qiáng)度。復(fù)噴包括兩種，一種是先噴水最后一次噴漿，另一種是全部噴漿。固結(jié)體增徑加長的效果好不好取決于復(fù)噴的次數(shù)。

3.3 冒漿處理工藝

在旋噴過程中，對于地層狀況的判斷、對旋噴參數(shù)合理性的審核等方面都是通過冒漿來觀察的。冒漿是指在旋噴過程中產(chǎn)生的，隨著漿液沿著灌漿管管壁冒出地面的為數(shù)不多的土粒。通過觀察冒漿得來的信息更及時(shí)。據(jù)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，以灌漿量的20%為標(biāo)準(zhǔn)，冒漿量低于20%的為正常現(xiàn)象，超過標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)先查明原因，一旦查清應(yīng)及時(shí)想辦法補(bǔ)救。還會(huì)出現(xiàn)一些其他的狀況，比如:灌漿管密封性不好會(huì)導(dǎo)致流量不變而力突然下降;有時(shí)候出現(xiàn)不冒漿或斷續(xù)冒漿時(shí)，應(yīng)看上質(zhì)是否松軟，如果是上質(zhì)疏松屬正?，F(xiàn)象，可進(jìn)行適當(dāng)?shù)膹?fù)噴來補(bǔ)救;如果周圍有空洞、通道，可采取以下措施，比如:先拔出灌漿管等待漿液凝固，然后重新灌漿直至冒漿停止等。

3.4 固結(jié)體控形工藝

固結(jié)體的形狀，可以通過調(diào)節(jié)噴射壓力和灌漿量，改變噴嘴移動(dòng)方向和速度予以控制。根據(jù)工程需要，可噴射成如下幾種形狀的固結(jié)體:圓盤狀——只旋轉(zhuǎn)不提升或少提升;墻壁狀——只提升不旋轉(zhuǎn)，噴射方向固定;圓柱狀——邊提升邊旋轉(zhuǎn);大底狀在底部噴射時(shí)，加大噴射壓力、做重復(fù)旋噴或減低噴嘴的旋體提升速度;葫蘆狀——在底部噴射時(shí)，加大噴射壓力、做重復(fù)旋噴或減低噴嘴的旋轉(zhuǎn)提升速度;大帽狀——到土層上部時(shí)加大壓力或做重復(fù)旋噴或減低噴嘴旋轉(zhuǎn)提升速度;扇形狀——邊往復(fù)擺動(dòng)，邊提升。在做完控形工藝后，要求固結(jié)體達(dá)到勻稱，粗細(xì)和長度差別不大。

3.5 防縮工藝

當(dāng)采用純水泥漿液進(jìn)行噴射時(shí)，在漿液與土粒攪拌混合后的凝固過程中，由于漿液析水作用，一般均有不同程度的收縮，造成在固結(jié)體頂部出現(xiàn)一個(gè)凹穴，凹穴的深度隨地層性質(zhì)、漿液的析出性、固結(jié)體的直徑和全長等因素不同而不同，噴射長固結(jié)體一般凹穴深度在0.3～1m，單管施噴的凹穴深度最小，約0.1～0.3m;二重管旋噴次之;三重管旋噴最大，約0.3～1m，這是極為不利的，必須采取有效措施予以消除。

3.6 提高樁身強(qiáng)度工藝

采用單管分噴或多重管新工藝，其特點(diǎn)是高壓切割與中壓灌漿分兩步進(jìn)行。高壓切割后孔內(nèi)是深泥漿，實(shí)質(zhì)上是成孔，再經(jīng)中壓灌漿，形成的固結(jié)體含土量低，強(qiáng)度高。這樣雖然施工時(shí)間增加了近一倍，但從根本上保證了樁身強(qiáng)度。及時(shí)補(bǔ)漿，由于水泥的收縮離析作用，注漿后必須及時(shí)補(bǔ)漿，才能保證樁長及不斷樁。一般在灌漿后2h 以內(nèi)補(bǔ)漿，甚至可補(bǔ)入干水泥。

4 結(jié) 語

高壓噴射灌漿技術(shù)對水閘上部結(jié)構(gòu)影響較小，具有施工簡便、可控性強(qiáng)、安全性高、工程造價(jià)低等特點(diǎn)，進(jìn)行水閘地基加固和糾偏具有明顯的優(yōu)越性，具有廣泛的推廣應(yīng)用價(jià)值。高壓噴射灌漿用于水利工程地基糾偏尚屬首創(chuàng)。

1 林樂英.水閘工程施工技術(shù)分析［J］.科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2012(08).

2 薛躍輝.水閘主體結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)［J］.技術(shù)與市場，2012(05).

3 樓孟華.水利工程中水閘工程施工實(shí)踐與技術(shù)探討［J］.中國水運(yùn)(下半月)，2011(04).