水利水電工程施工中高壓噴射灌漿技術研究

戴智偉

摘 要：高壓噴射灌漿技術是建筑工程加固中的常用技術，在水利水電工程加固中有著較為廣泛的應用，對于提高水利水電工程的施工質(zhì)量、延長工程壽命、簡化灌漿施工的流程有著重要的作用。本文介紹了高壓噴射灌漿技術的優(yōu)勢、施工原理及特征，分析了水利水電工程施工中高壓噴射灌漿技術，以陽澄湖中西湖連通工程一標段工程為例分析了高壓噴射灌漿技術的應用，旨在研究水利水電工程中高壓噴射灌漿技術的應用內(nèi)容。

關鍵詞：水利水電工程 高壓噴射灌漿技術 液壓站

水利工程是人類為了去除水害或提高水資源的利用率而興修的水工建筑，現(xiàn)代水利水電工程是在傳統(tǒng)水利工程基礎上發(fā)展而來的，同時建筑水利功能與發(fā)電功能的水工建筑及其附屬設施?，F(xiàn)代水利水電工程是社會經(jīng)濟發(fā)展的重要組成部分。水利水電工程的施工質(zhì)量對于工程周邊的城鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)、工業(yè)及民生的安全有著很重要的影響，為了保證水利水電工程的安全性，水利水電工程施工中有些基礎較差的地方就需要采用地基加固施工技術。高壓噴射灌漿技術就是水利水電工程基礎加固的技術之一，它的應用對于延長水利水電工程基礎工程應用的生命周期有著重要的意義，因此本文研究高壓噴射灌漿施工技術。

1.高壓噴射灌漿技術概述

1.1定義

利用鉆孔技術打孔，將帶有特制噴嘴的注漿管送到需要灌漿的位置，借助壓力為20～40MPa的高壓水泵將水泥拌合物漿噴射到特定位置，這種應用高壓噴射流沖擊土體的方法就叫高壓噴射灌漿技術。它利用的是沖擊力、離心力和重力等協(xié)同作用的效果。灌漿的水泥漿拌合物需要按照規(guī)定的比例配比，灌漿凝結(jié)后就形成了加固層。

1.2施工優(yōu)勢

采用灌漿技術加固土體的施工技術施工工藝簡單，被加固的土體耐用性強，加固施工的限制較小，因此應用范圍較廣，可普遍使用于水利水電工程施工加固中。

1.3施工原理及特征

高壓噴射灌漿技術依靠高壓噴射流使水泥漿拌合物和土體充分融合，其根本目的在于提升水泥漿和鉆孔土體的混合度及凝結(jié)效果，使鉆孔內(nèi)壁形成一層具有保護作用的加固層，這層加固層將鉆孔與土體隔絕，進而起到防滲的效果。因此施工的原理就是通過提升水泥漿和土體結(jié)合層的阻隔效果來加強防滲作用。其特征是適用性強、成本低、加固效果好。

2.高壓噴射灌漿技術分析

2.1單管法施工技術

單管法高壓噴射灌漿技術是應用20～25MPa的單獨通道的噴灌進行灌漿施工的技術，該技術的施工延展性較小，適用于加固需求較小、鉆孔孔徑為0.5～0.9m的水利水電工程土層的加固。單管法應用的是水泥漿材料，該材料具有板結(jié)速度快、施工成本低的優(yōu)勢。

2.2二管法施工技術（如圖1）

二管法是在單管法的之上增加了一個壓力為0.7～0.8MPa的壓縮空氣通道，通過水泥漿通道和壓縮空氣通道同時噴射高壓泥漿和空氣，加強噴射的壓力和沖擊力，用于加固需求較強、鉆孔孔徑為0.8～1.5m的水利水電工程土層的加固。

2.3三管法施工技術

三管法是在二管法施工技術的之上增加了輸送壓力為30～50MPa的高壓水流的通道，通過水、氣、漿通道同時噴射壓力為0.7～0.8MPa的圓狀氣流，共同作用于土體結(jié)構來沖擊和破壞土體，達到較大的破壞程度，用以擴大灌漿加固的面積和程度，提高加固作用。三管法施工技術用于水利水電工程中加固需求特大的土體結(jié)構，通常泥漿量為80～100L/min、密度1.6～1.8g/cm3，使用與鉆孔孔徑為1.0～2.0m的工程，加固效果要比單管法、二管法大2倍。

3.水利水電工程中高壓噴射灌漿技術的應用

3.1工程概況

陽澄湖中西湖連通工程一標段位于蘇州市陽澄湖中西湖北部湖灣連接處，建設內(nèi)容為重建跨徑13米橋梁1座；新建活動堰2座，均為單孔凈寬10米；新建凈寬20米節(jié)制閘1座，雙孔布置，每孔凈寬10米。工程主體結(jié)構、主要設備特征值如下：（1）嚴家港閘地基加固464根，水泥攪拌樁∮60@110，樁長13-15m；基礎防滲墻526根，水泥攪拌樁∮60@50，樁底▽-11.0m；（2）中心港堰地基加固水泥土、158根木樁∮20@50，樁長4-5m；（3）東廳港堰地基加固水泥土；（4）上字圩西閘地基加固92根，水泥攪拌樁∮60@110，樁長14m，基礎防滲墻199根，水泥攪拌樁，∮60@50，樁底▽-14.40m；（5）直立擋墻基礎加固1308根，水泥攪拌樁∮60@100，樁長12.5m。

3.2施工設備

液壓泵、驅(qū)動用電動機、油箱、方向閥、節(jié)流閥、溢流閥等組成的液壓裝置，也就是液壓站。為了保證該工程高壓噴射灌漿技術的施工質(zhì)量，工程隊采用液壓機組自組裝的施工設備，機組設備組裝后進行了相應的實驗檢測。液壓泵站采45 鍛件GB/T699的材料制作的閥塊，不銹鋼1Cr18Ni9制作的油箱，油管采用不銹鋼1Cr18Ni9材料制作，泵站系統(tǒng)的清潔度為系統(tǒng)清潔度達NAS1638標準中的8級。鉆孔采用數(shù)控刨臺臥式銑鏜床TKP6513或數(shù)控落地鏜銑床TJK6920，上安裝有傳感器，可用于監(jiān)測鉆孔狀態(tài)。液壓泵站設備在油口、液壓閥件、管路走向、油泵-電機轉(zhuǎn)向、壓力表等處均設置有醒目銘、標牌，以幫助識別和觀測。液壓泵站組裝工序如下：零件、標準件、外購件出庫 → 去毛刺 → 清洗 → 油箱就位 → 油泵底座就位 → 閥臺就位 →油箱附件組裝 → 油泵電機組組裝 →閥臺組裝 → 泵站管路配制 → 管路清洗 → 管道循環(huán)沖洗裝置循環(huán)沖洗→ 泵站自循環(huán)沖洗 → 液壓泵站試驗→ 表面涂漆 → 入庫。

3.3施工工藝

3.3.1沖擊切割及摻混攪合

該工藝是高壓噴射灌漿技術中的擴大噴射范圍、提高灌漿延伸的技術，主要通過高壓射流的沖擊力來切割土體，使土體與水泥漿摻混攪合，凝結(jié)后形成板塊固體，加固土層結(jié)構，起到拱頂?shù)淖饔?。沖擊切割的力度和高壓射流的速度、射漿壓力有極大的關系，一般壓力越大、射漿流量速度越快，切割的作用越大。水利水電工程一般選擇0.5-0.7米的孔徑灌漿。

3.3.2升揚、轉(zhuǎn)換

升揚、轉(zhuǎn)換與轉(zhuǎn)化作用是三管噴射灌漿施工中空氣通過噴射桿的間隙作用升揚出孔徑之外，進而將空氣壓力轉(zhuǎn)化為噴射壓力的作用，用以提高高壓噴射灌漿對原土層的破壞作用。

3.3.3擠壓與滲透

高壓噴射的水泥漿通過擠壓與滲透進入到地層結(jié)構中，滲透到地層結(jié)構中的水泥漿與土層結(jié)合，凝結(jié)后就會形成牢固的保護層，對地層結(jié)構起到牢固的加固作用。

4.高壓噴射灌漿施工（如圖2）

高壓噴射灌漿技術施工前需要先鉆孔，然后下入噴射管道，指導射桿接觸到鉆孔底部，然后設定高壓射漿的相關參數(shù)，如水壓、氣壓、漿壓、速度等，最后根據(jù)施工流程實施噴射灌漿。需要注意的是，高壓噴射灌漿技術需要提前對施工場地進行清理，清除所有的障礙物，防治引起安全事故的發(fā)生。

5.結(jié)語

綜上所述，高壓噴射灌漿技術的加固效果較好，將其應用于水利水電工程施工中可以提升管水壩、水閘底部的防滲效果，確保水利水電工程地基結(jié)構的穩(wěn)性。根據(jù)不同水利水電工程的施工需求，高壓噴射灌漿技術選擇單管、雙管及三管，滿足水利水電工程中不同的加固與防滲需求，保證水利水電工程施工質(zhì)量。而高壓灌漿機械設備的自動化與智能化的提升，則全面保證了高壓灌漿施工的效率。現(xiàn)階段，施工企業(yè)及其施工隊伍應該加強對高壓噴射灌漿技術的研究與改進，促進這一技術施工工藝的改進和加固作用的提升，保證高壓噴水關鍵技術在信息化水利水電工程中應用的可行性。

參考文獻：

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