論述高噴注漿在水電站圍堰防滲中的應(yīng)用

梁世昌

【摘 要】20世紀(jì)80年代，我國(guó)水利工程要想在不受到滲水的影響下充分發(fā)揮其功能，就需要在工程建設(shè)過(guò)程中采用高噴注漿技術(shù)，使水利工程具有防滲功能。隨著經(jīng)濟(jì)與科技的不斷發(fā)展，施工技術(shù)也有了一定的提高，高噴注漿技術(shù)作為一種新的防滲技術(shù)，在水利工程防滲工程中得到了越來(lái)越廣的應(yīng)用。在高噴注漿施工過(guò)程中，主要是通過(guò)選擇先進(jìn)的施工設(shè)備以及參數(shù)來(lái)進(jìn)行施工的。本文主要闡述了高噴注漿技術(shù)在水電站防滲工程中的應(yīng)用，并提出了相應(yīng)的管理措施，以供大家參考。

【關(guān)鍵詞】圍堰；高噴注漿；噴射參數(shù)

0.前言

水利工程主要是為了減災(zāi)抗洪以及人民生活用水而建設(shè)的，在水利工程的施工中，水電站的建設(shè)是其中最為重要的環(huán)節(jié)，在其中占有非常重要的地位。在水電站建設(shè)過(guò)程中，施工人員為了保證水電站具有防滲功能，往往會(huì)開(kāi)挖基坑以作圍堰，尤其是在眾多大中型水電站工程中，圍堰的施工具有極其重要的意義，因此施工人員必須要對(duì)其認(rèn)真施工，使其具有防滲作用，保證整個(gè)工程的質(zhì)量以及穩(wěn)定性。近年來(lái)，隨著我國(guó)越來(lái)越多的大型水電站被開(kāi)發(fā)與建設(shè)，防滲技術(shù)必須要有所提高，才能夠滿足社會(huì)發(fā)展以及水電站施工的需要，這也就促使了高噴注漿技術(shù)的發(fā)展。在水電站施工過(guò)程中，有些地區(qū)的土壤不能夠直接進(jìn)行施工，這就需要采用高噴注漿的方式來(lái)對(duì)其進(jìn)行處理。過(guò)去，高噴注漿技術(shù)只是運(yùn)用在一些松散的細(xì)砂土層結(jié)構(gòu)中；而如今，施工技術(shù)不斷發(fā)展，機(jī)械設(shè)備也隨之不斷完善，高噴注漿技術(shù)也得到的相應(yīng)的發(fā)展。在水利工程施工過(guò)程中，高噴注漿技術(shù)具有施工簡(jiǎn)便、防滲性能好、易拆除等特點(diǎn)，在水電站工程中運(yùn)用越來(lái)越廣泛。

1.高噴注漿機(jī)理

高噴注漿技術(shù)是工程中一項(xiàng)較為先進(jìn)的施工技術(shù)，在實(shí)際工作中，施工人員必須采用先進(jìn)的設(shè)備與技術(shù)方法來(lái)對(duì)工程進(jìn)行施工，其施工方法一般都是采用置換灌漿，主要措施是：采用相關(guān)帶有鉆頭的噴射機(jī)將水泥等固化功能較好的材料灌注到泥土當(dāng)中，此時(shí)，土層當(dāng)中就會(huì)形成水泥砂漿柱，再采用攪拌機(jī)等機(jī)械設(shè)備對(duì)土層結(jié)構(gòu)進(jìn)行攪拌，從而使土層結(jié)構(gòu)改變，使其具有強(qiáng)度大、穩(wěn)定性高、抗?jié)B能力好、承載力高等特點(diǎn)，從而滿足工程的施工。在當(dāng)前的水利工程施工中，高噴注漿技術(shù)得到了廣泛的使用。

高噴注漿技術(shù)的施工也就是通過(guò)氣流將水泥漿液噴射入泥土當(dāng)中，使泥土與水泥漿液發(fā)生一系列的物理化學(xué)反應(yīng)，有利于施工人員控制該圖層結(jié)構(gòu)，便于后期工程的施工，降低了施工的難度，改善了周邊惡劣的環(huán)境帶來(lái)的影響。在水利工程施工過(guò)程中，工程師一般都會(huì)將高噴灌漿技術(shù)理論知識(shí)以及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，并進(jìn)行綜合分析，下面主要介紹了該技術(shù)的施工機(jī)理，主要體現(xiàn)在幾個(gè)方面：

1.1沖切摻攪作用

在高噴注漿技術(shù)的施工中，一般都會(huì)將漿液直接噴射到土層結(jié)構(gòu)當(dāng)中，通過(guò)沖力將土層結(jié)構(gòu)切割，使原有的土層結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。在灌注泥漿的過(guò)程中，施工人員需要注意的是：（1）必須要對(duì)被切割的土層結(jié)構(gòu)進(jìn)行嚴(yán)格的處理；（2）使土體的原有結(jié)構(gòu)形式發(fā)生變化，使其與水泥漿發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而形成一個(gè)高強(qiáng)度的凝結(jié)體；（3）在攪拌土體的過(guò)程中，一方面需要施工人員對(duì)其攪拌均勻，另一方面需要對(duì)土體結(jié)構(gòu)進(jìn)行綜合分析，從而達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

1.2升揚(yáng)置換作用

事實(shí)上，在采用高噴注漿技術(shù)對(duì)土體進(jìn)行沖切的過(guò)程中，水泥漿會(huì)沿著孔壁射入，從而產(chǎn)生升揚(yáng)置換作用，這種升揚(yáng)置換作用主要是對(duì)泥漿進(jìn)行噴射的過(guò)程，這樣不僅能夠?qū)ν馏w結(jié)構(gòu)起到一定的保護(hù)作用，還能以氣泡的形式將土體孔壁上的泥土升揚(yáng)到孔口，從而使一部分的土體結(jié)構(gòu)發(fā)生升揚(yáng)置換作用，使被灌入漿液的土層發(fā)生結(jié)構(gòu)的變化。

1.3充填擠壓作用

射流束末端，能量衰減，雖不能沖切土體，但對(duì)土體產(chǎn)生擠壓力，同時(shí)噴射結(jié)束后，靜壓灌漿作用仍在進(jìn)行，對(duì)周圍土體和漿液不斷產(chǎn)生擠壓作用，促使凝結(jié)體與周圍土體結(jié)合更為緊密。

1.4滲透凝結(jié)作用

噴射灌漿過(guò)程中除在沖切范圍內(nèi)形成凝結(jié)體外，還可以向沖切范圍外的土體產(chǎn)生漿液滲透作用，形成滲透凝結(jié)層，其厚度與地層的級(jí)配及滲透性有關(guān)。

2.施工設(shè)備

在水利水電工程施工過(guò)程中，高噴注漿技術(shù)的方法有很多種，其中最為常見(jiàn)的方法也就是單管法、雙管法以及三管法。隨著我國(guó)高科技水平的不斷提高，高噴注漿技術(shù)也隨之不斷得到完善，這就使得高噴注漿的三種方法得到了廣泛的應(yīng)用，提高了工程項(xiàng)目的施工質(zhì)量。

三管法在目前的水利工程施工應(yīng)用中較為廣泛，是結(jié)合控制處理方式逐步完善控制措施。所謂新三管法是以水、氣、漿為介質(zhì)噴射的工法，是在原來(lái)的三管方法的施工工藝上進(jìn)行高進(jìn)和提高形成的一種新型施工方式，這種施工方式的應(yīng)用為水電工程施工效率的提高奠定了有力的基礎(chǔ)。目前的新三管法的工藝特點(diǎn)和應(yīng)用的管理控制措施是要求利用高壓水切割原理來(lái)對(duì)原始土層和地表進(jìn)行沖擊和處理，然后再使用高壓噴漿技術(shù)對(duì)地表和土壤進(jìn)行二次切割，在二次切割的過(guò)程中能夠使得土壤成分形成有效合理的均勻狀液體，這些液體的存在為混凝土技術(shù)的提高應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)，不僅增大了噴射半徑，同時(shí)也提高了凝結(jié)體解釋速度以及強(qiáng)度。

2.1鉆孔設(shè)備高噴注漿中主要采用三種類型的鉆機(jī)：地質(zhì)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)、改進(jìn)型工程鉆機(jī)、套管跟進(jìn)鉆機(jī)

由于國(guó)產(chǎn)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)來(lái)源廣，操作簡(jiǎn)單，在處理深度不大，地質(zhì)條件不特別復(fù)雜的工程中回轉(zhuǎn)鉆機(jī)被廣泛采用。根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)，鉆機(jī)應(yīng)不小于300型，并針對(duì)地質(zhì)情況采用合金鉆頭、鋼粒鉆頭、金剛石鉆頭。

2.2高壓水泵

高壓水泵是產(chǎn)生高壓水射流的裝置。高壓水射流切割摻攪地層，要求水噴嘴有較高的出口流速，因此這就要求選擇壓力盡可能高的高壓泵。目前多采用3D2/S型高壓柱塞泵，其額定排出壓力為50或70Mpa，流量75L燉min或50L燉min。

3.高噴灌漿施工工藝

在高噴注漿施工中，使用單向噴嘴和雙向（90°～180°夾角）噴嘴，分別或組合采用旋噴、定噴和擺噴工藝，可以形成符合設(shè)計(jì)要求幾何尺寸和性狀的樁、板、墻及組合形式的高噴凝結(jié)體，達(dá)到防滲加固的目的。針對(duì)某些地層我們也采用了二次噴射的全置換灌漿工藝，即先以水、氣、水噴射，將被沖切的土體摻攪、升揚(yáng)到地面；再以水、氣和水泥砂漿同軸噴射，進(jìn)行第二次置換灌漿。

4.結(jié)語(yǔ)

在水利工程中，水電站的建設(shè)是其中最為重要的施工環(huán)節(jié)。隨著施工技術(shù)的不斷發(fā)展，高噴注漿技術(shù)也得到了相應(yīng)的發(fā)展，在水電站圍堰施工中運(yùn)用越來(lái)越廣泛，在采用高噴注漿技術(shù)施工過(guò)程中，需要施工人員科學(xué)合理的選擇施工設(shè)備以及參數(shù)，從而提高水利工程的防滲能力和工作效率，使其在市場(chǎng)中具有優(yōu)勢(shì)。

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