水利水電工程施工中高壓噴射灌漿技術(shù)

趙燕平

（中國(guó)水利水電第八工程局有限公司 湖南長(zhǎng)沙 410004）

1 高壓噴射灌漿技術(shù)背景及特點(diǎn)

我國(guó)水利水電工程項(xiàng)目繁多，一般來(lái)說(shuō)，高質(zhì)量的工程建設(shè)能最大程度的滿足人們實(shí)際需求，并提升生活質(zhì)量。但若在環(huán)境惡劣、地質(zhì)條件差的地方開(kāi)展水利水電工程，就會(huì)增加工程項(xiàng)目的施工難度，此時(shí)就需要更高的工程技術(shù)來(lái)保證工程的整體質(zhì)量。例如在水利水電工程中常用的高壓噴射灌漿技術(shù)，其具體作用是為了提高項(xiàng)目基礎(chǔ)的安全穩(wěn)定性、防滲性及實(shí)用性。

高壓噴射灌漿技術(shù)在使用過(guò)程中，首先需要使用各類(lèi)鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔，待鉆孔的深度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，利用高壓水或高壓水泥漿來(lái)破壞土地內(nèi)部結(jié)構(gòu)；其次，在鉆桿螺旋上升中，及時(shí)向周?chē)恋貒娚涔袒瘽{液，便可以產(chǎn)生穩(wěn)定性及防滲性都較好的固結(jié)體。另外，向周?chē)恋貒娚涔袒瘽{液時(shí)，可以通過(guò)控制噴射速度以及噴射方向來(lái)調(diào)整出需要的固結(jié)體硬度、質(zhì)量及形態(tài)等。常用的噴射方式包括定向噴射、旋轉(zhuǎn)噴射以及擺動(dòng)噴射。高壓噴射灌漿技術(shù)的具體特點(diǎn)有以下兩點(diǎn)：①高壓噴射法。利用工程鉆機(jī)鉆孔至設(shè)計(jì)深度后，使用高壓泥漿泵，通過(guò)安裝在鉆桿桿端置于孔底的特殊噴嘴，向周?chē)恋馗邏簢娚渌酀{液。同時(shí)，高壓噴射設(shè)備的噴桿采取一定的速度一邊旋轉(zhuǎn)一邊慢慢提升，這樣形成的高壓射流能有效破壞一定范圍內(nèi)的土體結(jié)構(gòu)，并與噴射出的水泥漿液強(qiáng)制混合。兩種物質(zhì)結(jié)合凝固后就能在土體中形成具有一定形狀和性能的固結(jié)體。②噴射流的速度和移動(dòng)方向決定著固結(jié)體的形狀。旋轉(zhuǎn)噴射的方式主要應(yīng)用于加固地基，增強(qiáng)地基抗剪強(qiáng)度，優(yōu)化地基土的變形性能，使地基不容易在荷載作用下過(guò)大變形或破壞。另外，定向噴射方式噴射出的固結(jié)體呈壁狀，擺動(dòng)噴射方式噴射出的固結(jié)體呈厚度較大的扇狀。這兩種噴射方式主要應(yīng)用于地基防漏以及改善水利條件、穩(wěn)定邊坡等工程上。

2 水利水電工程中高壓噴射灌漿技術(shù)分類(lèi)

就目前來(lái)說(shuō)，我國(guó)高壓噴射灌漿技術(shù)在水利水電工程中的技術(shù)分類(lèi)主要有三種，分別為單管法、二管法和三管法，具體使用情況如下：①單管法。單管法在使用的過(guò)程中選取的注漿管一般為準(zhǔn)42mm或50mm規(guī)格的地質(zhì)鉆桿，然后在20～30MPa的氣壓作用下進(jìn)行灌漿噴射。噴射過(guò)程中原有的土地結(jié)構(gòu)被氣壓破壞，并形成直徑在40～50cm左右的噴射樁。單管法的施工效率和經(jīng)濟(jì)效益相對(duì)來(lái)說(shuō)較為理想，因此廣泛應(yīng)用于水利水電工程中；②二管法。二管法在使用過(guò)程中，首先要將軸距相同的兩個(gè)噴嘴設(shè)置在單管法所應(yīng)用的注漿管底側(cè)面，然后噴射20MPa左右的氣壓，使?jié){液快速噴出。二管法中的壓縮空氣在輕微氣壓下噴出，可以形成0.8～1.5m左右的樁孔，因此漿液加固并凝結(jié)的效果更為突出一些；③三管法。在三管法的使用過(guò)程中，首先采用高壓水和外圍環(huán)繞氣流在高壓環(huán)境下破壞原有土層內(nèi)部結(jié)構(gòu)，之后在高壓水射流噴嘴中放置樁孔空氣射流，這時(shí)水、氣壓以及其它細(xì)小物質(zhì)在壓力較小的情況下定向噴射。三管法的應(yīng)用好處就是在噴射過(guò)程中可以結(jié)合實(shí)際情況及時(shí)調(diào)整噴嘴位置，并形成質(zhì)量、形狀以及強(qiáng)度更加理想的樁體，這種方法效率更進(jìn)一層，加固防滲效果也更為理想。

3 高壓噴射灌漿施工技術(shù)在水利水電施工中存在的通病及處理辦法

3.1 斷樁質(zhì)量通病

在我國(guó)水利水電施工過(guò)程中，應(yīng)用高壓噴射灌漿技術(shù)通常會(huì)出現(xiàn)很多常見(jiàn)通病，其中斷樁質(zhì)量通病就是最常見(jiàn)問(wèn)題之一。斷樁問(wèn)題最常出現(xiàn)在高壓噴射灌漿中斷時(shí)或者拆管過(guò)程中，當(dāng)管路的接頭搭接長(zhǎng)度過(guò)短時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)搭接處理不當(dāng)?shù)膯?wèn)題，從而引發(fā)斷樁。因此，為了有效處理或者防止此類(lèi)問(wèn)題，技術(shù)人員在灌漿中斷的時(shí)候要及時(shí)對(duì)灌漿管路進(jìn)行標(biāo)記，并按照施工規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)對(duì)管路進(jìn)行搭接，然后再開(kāi)始進(jìn)行高壓噴射灌漿。

3.2 噴嘴以及噴漿管堵塞的質(zhì)量通病

在應(yīng)用高壓噴射灌漿技術(shù)時(shí)，當(dāng)噴漿管中堵塞了碎渣硬物或噴嘴保護(hù)不當(dāng)，就會(huì)出現(xiàn)噴嘴以及噴漿管堵塞的質(zhì)量通病。具體防治措施為：①操作工人要定期并認(rèn)真檢查噴嘴；②使用較為干凈的水源進(jìn)行噴射灌漿；③安裝具有清潔水泵功能的過(guò)濾網(wǎng)；④及時(shí)拆除檢查注漿管路內(nèi)部情況，并在噴射注漿完成后徹底清除殘留污垢；⑤杜絕使用過(guò)期結(jié)塊水泥，有條件的盡量使用散裝水泥，散裝水泥很容易流通和過(guò)濾，從而避免噴漿管堵塞現(xiàn)象；⑥在進(jìn)行噴射前。設(shè)備的噴嘴部位可以采取一定的保護(hù)措施，注意不能將噴管強(qiáng)行放置孔底等。

3.3 噴水壓力驟升、驟降質(zhì)量通病

在高壓噴射灌漿技術(shù)使用時(shí)，噴水壓力驟升或驟降問(wèn)題也時(shí)常出現(xiàn)，這是由于高壓水泵工作出現(xiàn)了問(wèn)題，具體表現(xiàn)為：①噴嘴被殘留物或者水泥漿堵塞。應(yīng)對(duì)措施為：將噴嘴處的密封工作做好，并定期檢查或更換噴嘴設(shè)備；②吸水管進(jìn)行不正常。應(yīng)對(duì)措施為：檢查管路或泵體，排除故障原因，及時(shí)修整設(shè)備，保證工作正常進(jìn)行。

4 常見(jiàn)高壓噴射灌漿技術(shù)在水利水電施工中的應(yīng)用

4.1 鉆孔技術(shù)的具體應(yīng)用

在水利水電工程施工過(guò)程中，鉆機(jī)操作人員的全面掌控能力以及對(duì)危險(xiǎn)因素的警覺(jué)和處理能力都影響著鉆孔工程的正常進(jìn)展，鉆孔質(zhì)量的好壞也決定著內(nèi)部泥漿的可循環(huán)性。因此，在進(jìn)行鉆孔施工時(shí)，鉆機(jī)操作人員首先要具備成熟的鉆孔技術(shù)，并嚴(yán)格執(zhí)行工程規(guī)范。一般來(lái)說(shuō)，合理的鉆孔位置與設(shè)計(jì)孔位偏差不應(yīng)超過(guò)50mm，最好高于預(yù)期設(shè)計(jì)的深度和底高。在實(shí)際的鉆孔作業(yè)中，鉆機(jī)操作人員應(yīng)注意觀察和測(cè)量隨深度增加而變化的水平情況，例如每鉆孔3m就用水平尺測(cè)量一次，并將數(shù)據(jù)記錄下來(lái)，保證鉆孔無(wú)論是質(zhì)量、角度還是水平度都滿足工程設(shè)計(jì)需求。另外，鉆孔間距容易影響鉆孔施工進(jìn)度的快慢以及項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益。因此，合理設(shè)置和維持鉆孔的間距有著非常重要的意義。鉆機(jī)操作人員可以根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)以及環(huán)境選擇合適的高壓噴射灌漿技術(shù)，并依據(jù)土質(zhì)情況及設(shè)計(jì)要求，采用適宜的孔徑和孔距，在進(jìn)行高壓噴射灌漿過(guò)程中，再依據(jù)施工情況對(duì)鉆孔規(guī)格和間距進(jìn)行調(diào)整，保證高壓噴射灌漿的施工質(zhì)量。

4.2 高壓噴射技術(shù)

在高壓噴射灌漿技術(shù)中，高壓噴射技術(shù)是應(yīng)用的核心。高壓水、高壓空氣以及水泥漿在噴射管下入預(yù)期深度后，三種成分需要按照順序進(jìn)行噴射輸送，噴射完畢后在高壓的作用力下進(jìn)行2min左右的靜噴，當(dāng)漿液冒出時(shí)應(yīng)按照提前設(shè)計(jì)好的參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行灌漿噴射，并保證噴射壓力值、速度以及流量值與設(shè)計(jì)的參數(shù)基本相同。由此可見(jiàn)，應(yīng)用高壓噴射技術(shù)時(shí)需要用到各種精準(zhǔn)的工程參數(shù)，前期的工作與技術(shù)應(yīng)用非常重要。所有操作和技術(shù)都要嚴(yán)格實(shí)施，高壓噴射灌漿技術(shù)的高標(biāo)準(zhǔn)、高效率以及高技術(shù)都保證著水利水電工程施工的穩(wěn)定性和防滲性，因此該技術(shù)值得廣大工程推廣和使用。