水利工程施工中高壓噴射灌漿技術(shù)的應(yīng)用研討

【摘要】高壓噴射灌漿技術(shù)并不是近幾年才發(fā)展起來的，在20世紀(jì)70年代，日本和瑞典就已經(jīng)提出來高壓噴射灌漿的技術(shù)。本文就簡要探討了高壓噴射灌漿技術(shù)的施工工藝，并分析了它在壩基防滲處理中的實際應(yīng)用過程。

【關(guān)鍵詞】高壓噴射灌漿；工藝原理；工藝流程；水庫壩基

1、關(guān)于高壓噴射灌漿技術(shù)

1.1 定義

高壓噴射灌漿技術(shù)在工程領(lǐng)域中簡稱“高噴”，它是一種利用高壓漿液或高壓水來形成高速率噴射流束，對地層土體進(jìn)行切割、沖擊的強(qiáng)力工程技術(shù)。在水利水壩工程中，高噴可以為壩基形成墻狀凝結(jié)體，進(jìn)而提升壩基的承載能力與防滲水能力。

1.2 高噴技術(shù)對于病險水庫防滲加固的意義

對庫容在10萬m3以上的水壩而言，其失事的主要因素就是壩體壩基漏水管涌，特別是對我國一些上世紀(jì)60～70年代修建的老水庫，由于它們普遍采用的是土石壩結(jié)構(gòu)，由于當(dāng)時的施工技術(shù)能力有限，所以在壩基防滲方面處理措施并不完善，如今年久老化后出現(xiàn)壩基滲漏現(xiàn)象也非常正常。在面對這樣存在安全隱患的病壩，為了解除它對水庫所存在的潛在危機(jī)，恢復(fù)水庫的最大效益發(fā)揮，就有必要對水庫壩基進(jìn)行防滲漏方面的加固維修。

從技術(shù)角度講，高噴技術(shù)實質(zhì)上是對水庫壩體壩基形成一道防滲墻，這道防滲墻主要通過鉆機(jī)鉆孔到需要處理的薄弱位置，再利用高壓射流沖擊來實施攪拌，最后由水泥漿與地層土石顆粒共同混合形成最終的防滲凝結(jié)體，實現(xiàn)對壩基的防滲加固作用。嚴(yán)格來說，高噴技術(shù)對原壩體的結(jié)構(gòu)影響非常小，而且其工程造價也相對低廉，在針對這樣年久失修的病險水庫修復(fù)來說是具有很明顯的優(yōu)越性的。

2、高壓配射灌漿技術(shù)的工藝原理

2.1 沖切摻攪作用

高壓噴射灌漿技術(shù)的工藝原理主要是利用高壓射流，并在強(qiáng)裂的沖擊下，使?jié){液在有效范圍內(nèi)快速擴(kuò)散，填充土層，與土石?；旌嫌不笮纬赡Y(jié)石，從而改變原有的地層結(jié)構(gòu)及組成，提高防滲能力和承載力。

2.2 升揚、轉(zhuǎn)換作用

不同于其他水利工程施工技術(shù)，高壓噴射灌漿技術(shù)具有很大的獨特性，施工速度快，節(jié)省了施工時間，可以在極大程度上提高水利工程質(zhì)量。高壓噴射灌漿技術(shù)的施工原理是在空氣的作用下將水、氣、漿等從噴嘴中噴出，經(jīng)過一定的反應(yīng)后達(dá)到破壞地層結(jié)構(gòu)的目的，并對其起到升揚的作用。另外，高壓噴射灌漿施工技術(shù)還可以將土石碎屑等填入地層中，填充土層，剩余的空隙由漿液進(jìn)行補(bǔ)充，起到轉(zhuǎn)換的作用。

2.3 擠壓、滲透作用

除了起到升揚及轉(zhuǎn)換作用之外，高壓噴射灌漿技術(shù)還起到擠壓和滲透的作用，這也是被廣泛用于水利建設(shè)施工中的重要原因。由于高噴射流強(qiáng)度與射流距離成反比例關(guān)系，距離越大，強(qiáng)度反而越小，當(dāng)距離達(dá)到一定時，強(qiáng)度就會衰減至射流束的末端，從而對底層起到擠壓的作用。在噴射環(huán)節(jié)完畢之后，接下來就進(jìn)行靜壓灌漿，對有效范圍內(nèi)的土層起到滲透作用，最終使凝結(jié)體與周圍土體緊密結(jié)合，在外側(cè)形成滲透凝結(jié)層，提高防滲性能。

2.4 位移握裹作用

由于地層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，含有很多較小的塊石，在大能量的噴射之下，加之升揚、轉(zhuǎn)換作用，將漿液填滿塊石的周圍縫隙。需要注意的是，在遇到較大的塊石或者塊石區(qū)域時，要降低噴射速度，提高噴射強(qiáng)度，將大塊石進(jìn)行位移及松動，同時，重復(fù)填滿漿液的步驟，將漿液滲入塊石空隙中。通過高壓噴射擠壓、余壓及滲透等綜合方式，產(chǎn)生握裹凝結(jié)作用，從而形成連續(xù)的、密實的凝結(jié)體。

3、高噴的施工工藝流程

高噴的施工工藝流程主要分為以下幾個步驟，本文將作出一一解析。

3.1 鉆孔

鉆孔首先要利用水平尺來衡量機(jī)身水平，在墊穩(wěn)墊平機(jī)架的基礎(chǔ)上實施鉆孔。鉆孔的偏差不應(yīng)該大于1～3cm，而且其鉆入基巖的深度應(yīng)該保持在1.0～1.2m左右，最終的終孔要在現(xiàn)場監(jiān)理的檢查允許下才算完成。在鉆孔過程中應(yīng)該考慮對孔斜率的嚴(yán)格控制，理論上來說鉆孔的孔深如果大于15m時，就應(yīng)該考慮采用磨盤鉆實施鉆孔，每鉆進(jìn)5m左右就用斜測儀進(jìn)行一次孔斜率測量，如果發(fā)現(xiàn)測量結(jié)果超出標(biāo)準(zhǔn)就要立即進(jìn)行修正，有必要時需要重新鉆孔。

3.2 下噴射管

噴射管應(yīng)該按照設(shè)計方案被下放到一定深度，并保持噴嘴對準(zhǔn)噴射方向，這也是確保防滲墻質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。為了防止噴射管在下放過程中出現(xiàn)噴嘴堵塞，可以適當(dāng)利用低壓送水、送漿、送氣來輔助下管，這也是在為下放噴射管加裝臨時防護(hù)措施。

3.3 噴射灌漿

噴射灌漿是整個高噴工藝流程中最關(guān)鍵的一步，在噴射管下放到設(shè)計深度并完成安裝以后，就可以按照要求進(jìn)行1～3mm的噴射。在噴射過程中應(yīng)該按照預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)對噴射速度、旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行隨時調(diào)整，例如在提升過程中設(shè)計噴射高度，保證送水送氣送漿的穩(wěn)定實施。噴射之后要對管內(nèi)進(jìn)行清潔沖洗，避免超重殘渣遺留在管路中，同時也是為了避免下次高噴實施時孔內(nèi)堵管現(xiàn)象的出現(xiàn)。

3.4 充填

在凝結(jié)體的形成過程中，其頂部很容易形成因漿液析水現(xiàn)象而導(dǎo)致的自然凹陷。所以在高噴施工結(jié)束以后要對鉆孔孔位進(jìn)行灌漿充填，保證孔口漿液面不會繼續(xù)出現(xiàn)凹陷下沉現(xiàn)象。以下為壩基高噴的整個施工工藝流程，如圖1。

圖1高壓噴射灌漿施工工藝流程圖

總體而言，高噴工藝在病險水庫壩基的防滲處理方面主要采用的定噴、旋噴和擺噴三種方式，而且三者在耗漿量、噴射速度和噴射范圍上各有優(yōu)勢，能夠形成較好的互補(bǔ)配合施工效果，對壩基具有良好的防滲加固作用。

4、水庫壩基防滲處理施工工藝

4.1 高噴技術(shù)的施工工藝

在施工前首先要對墻體的位置進(jìn)行確定，要保證施工建立墻體的地方無障礙，且平整。還要對軟土進(jìn)行土質(zhì)改造，降低施工過程中地基不穩(wěn)造成建筑坍塌的隱患，要時刻清除障礙，為能順利進(jìn)行施工做好一切準(zhǔn)備工作。

在墻體的位置確定后，要對噴墻做好管理，要控制好灌漿的壓力，速度等問題，最后使?jié){液達(dá)到沸騰的狀態(tài)。從而保證墻體密度均勻，無夾層、蜂洞。一旦有管道堵塞的現(xiàn)象發(fā)生，應(yīng)當(dāng)立即停止施工，進(jìn)行維修防護(hù)工作。

在施工前首先要選擇一組經(jīng)驗豐富，素質(zhì)較高的隊伍，正所謂良好的開端是成功的一半，一個好的工作隊伍，才能創(chuàng)造出色的工作業(yè)績。隨后要制定詳細(xì)的施工計劃，責(zé)任到人，要進(jìn)行詳細(xì)的分工，還要對可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行預(yù)防，建立完善的預(yù)防措施。人員安排好后，需要對使用的機(jī)械進(jìn)行檢測，確保機(jī)械能正常使用，并備好機(jī)械的相關(guān)配件，防止各種突發(fā)事件。

在施工過程中，首先應(yīng)該對材料進(jìn)行檢測，尤其是對水泥要進(jìn)行詳細(xì)的檢測。存放過久或者受潮結(jié)塊的水泥不宜再使用。其次，是對鉆孔的沖洗，鉆孔應(yīng)使用風(fēng)水輪流沖洗，直至無堵塞物，水源清澈后停止。并且，還要通過壓水壓氣檢查，防漏防滲。最后，在進(jìn)行灌漿的過程中要對儀器的裂縫進(jìn)行實時的關(guān)注，防止凝固體被損壞。

在施工之后，工程師應(yīng)該對照圖紙，進(jìn)行逐一的核對和檢查。同時，還要及時掌握地層內(nèi)部的動態(tài)變化。

5、結(jié)束語

高噴灌漿屬于地下隱蔽工程，對施工參數(shù)必須嚴(yán)格控制，才能保證工程的施工質(zhì)量。其中高噴管的提升速度、高壓水的壓力、水泥漿液的比重、回漿量等是高噴施工質(zhì)量控制的關(guān)鍵。

控制好鉆孔偏斜度是高噴成墻的關(guān)鍵工序。若孔斜過大，會造成搭接錯位或搭接不上等。為此，在鉆孔前必須做好各項準(zhǔn)備工作，首先鉆機(jī)安裝必須牢固平穩(wěn)，且須用水平儀找平；然后對鉆桿進(jìn)行垂直度檢查，保證鉆桿順直；鉆進(jìn)過程中鉆機(jī)操作必須輕壓慢鉆，確保鉆孔孔斜率不大于1%。

參考文獻(xiàn)：

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