基于農(nóng)業(yè)發(fā)展的水利水電工程高壓噴射灌漿施工探究

姬慧娟

摘要：水利水電工程在農(nóng)業(yè)發(fā)展當(dāng)中始終扮演著重要角色，一方面，水利水電工程能夠?yàn)檗r(nóng)作物生長(zhǎng)提供充足的灌溉用水，進(jìn)而達(dá)到增產(chǎn)增收的目的。另一方面，水利水電工程能夠有效降低干旱、洪澇、水土流失等災(zāi)害的發(fā)生概率，這就為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)設(shè)置了一道堅(jiān)固的防護(hù)屏障。尤其在進(jìn)入二十一世紀(jì)后，隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展速度的逐年加快，水利水電工程建設(shè)數(shù)量也呈現(xiàn)出逐年遞增態(tài)勢(shì)，由于水利水電工程所處的地域多為砂類土、黏性土、淤泥土等軟弱土層，因此，施工單位多采用高壓噴射灌漿技術(shù)來(lái)開展施工活動(dòng)，該技術(shù)能夠提高基礎(chǔ)承載力，形成有效防滲體，這就為水利水電工程質(zhì)量的提升提供強(qiáng)大的技術(shù)支持。本文將緊緊圍繞高壓噴射灌漿技術(shù)發(fā)揮的重要作用以及施工技術(shù)要點(diǎn)予以全面闡述。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)發(fā)展;水利水電;高壓噴射灌漿;技術(shù)要點(diǎn)

高壓噴射灌漿技術(shù)具有適用性廣、可控性好、施工工藝簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，而被廣泛應(yīng)用于水利水電工程的堤壩、圍堰等結(jié)構(gòu)的施工當(dāng)中。由于該技術(shù)針對(duì)軟弱土層具有良好的加固作用，因此，對(duì)提高水利水電工程的整體質(zhì)量與穩(wěn)定性起到?jīng)Q定性作用。近年來(lái)，隨著高壓噴射灌漿技術(shù)的日漸成熟，水利水電施工單位也將該技術(shù)列為施工過(guò)程中的首選應(yīng)用技術(shù)類型，通過(guò)施工實(shí)踐證明：應(yīng)用該技術(shù)修建的水利水電工程在對(duì)抵御洪水侵蝕以及蓄水等方面，其自身的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)均得到切實(shí)體現(xiàn)。

1 高壓噴射灌漿技術(shù)概述

高壓噴射灌漿技術(shù)主要是將裝有特制合金噴嘴的注漿管下到孔洞當(dāng)中的預(yù)定位置，然后利用高壓水泵或者高壓泥漿泵，將水或者漿液直接噴射到土層當(dāng)中，在高壓作用下，下層土體將被直接沖擊和破壞，被沖散的土體顆粒利用沖擊力、離心力與重力，與噴嘴噴射出的漿液混合攪拌到一起，待漿液凝固以后，土體中的分散顆粒便與漿液形成了一個(gè)堅(jiān)固的凝結(jié)體，進(jìn)而對(duì)土層起到良好的加固作用。目前，高壓噴射灌漿技術(shù)多適用于砂類土、黏性土、黃土、淤泥土等軟弱土層當(dāng)中，并且均可以收到良好的加固效果[1]。

根據(jù)不同的噴射介質(zhì)與管路，高壓噴射灌漿技術(shù)主要包括單管法、二管法以及三管法。其中，單管法所采用的是一根管路，并利用20～30Mpa的高壓漿液，向鉆孔當(dāng)中進(jìn)行噴射作業(yè)，這種方法的成樁直徑一般在40～50cm，該技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)是加固質(zhì)量好，施工速度快，投入成本少，但是，固結(jié)體的直徑較小，因此，僅適用于一些小型的水利水電工程施工當(dāng)中。二管法主要使用雙通道的二重灌漿管，并在管的底部側(cè)面設(shè)置一個(gè)同軸雙重噴嘴，從噴嘴噴出的高壓漿液，瞬間壓力值達(dá)到20Mpa以上，而固結(jié)體的最大直徑也能夠達(dá)到150cm。而三管法則是采用水、氣、漿三種介質(zhì)的三重灌漿管，利用這種方法，可以有效減少水射流與周圍介質(zhì)的摩擦力，進(jìn)而使水射流的切割能力大幅提升，在這種情況下，被噴射出去的漿液將在地層下形成一個(gè)較大的負(fù)壓區(qū)，進(jìn)而形成直徑較大、強(qiáng)度較高的固結(jié)體，因此，三管法在一些大型水利水電工程當(dāng)中得到普遍推廣和應(yīng)用。在放孔階段，施工單位主要根據(jù)施工圖紙要求，對(duì)孔位進(jìn)行放樣，放樣時(shí)，每一個(gè)孔位的偏差不得超過(guò)5cm，如果孔位需要變更，則應(yīng)當(dāng)征得建設(shè)單位與設(shè)計(jì)單位同意后，方可修改孔位的具體位置。在鉆孔階段，施工單位可以利用回轉(zhuǎn)式地質(zhì)鉆機(jī)進(jìn)行鉆進(jìn)作業(yè)，或者利用沖擊回轉(zhuǎn)偏心鉆進(jìn)行跟管鉆進(jìn)，鉆孔必須和孔的方向保持垂直，并且保證鉆機(jī)安裝穩(wěn)固牢靠。鉆孔工序結(jié)束以后，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)對(duì)鉆孔的斜率以及孔內(nèi)沉碴厚度等參數(shù)進(jìn)行檢查驗(yàn)收，保證鉆孔斜率在1.5%以下，孔內(nèi)沉碴厚度不得大于10cm，孔深誤差應(yīng)保持在1%以內(nèi)。當(dāng)鉆孔檢驗(yàn)完畢，技術(shù)人員需要檢查管路的暢通性，以及各項(xiàng)參數(shù)是否與設(shè)計(jì)值相符，當(dāng)確定滿足施工標(biāo)準(zhǔn)要求后，方可下噴射管，當(dāng)噴射管下放到與鉆孔深度相吻合后方可進(jìn)入到噴射工序。一般情況下，噴射的漿液采用425號(hào)普通硅酸鹽水泥，為了保障漿液的和宜性，在制作漿液時(shí)，可以向漿液當(dāng)中加入細(xì)砂、粉煤灰等摻合料。另外，在拌和漿液過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)按照標(biāo)準(zhǔn)水灰比進(jìn)行攪拌，每次攪拌的最低時(shí)間不得小于3min，如果利用高速攪拌機(jī)，攪拌時(shí)長(zhǎng)應(yīng)當(dāng)在30s以上，以確保漿液的均勻度能夠滿足施工要求。在噴射漿液時(shí)，高壓泵用水不得含有雜質(zhì)或者贓物，以避免堵塞噴嘴。當(dāng)孔口位置出現(xiàn)返漿現(xiàn)象以后，應(yīng)當(dāng)及時(shí)進(jìn)行提升作業(yè)，并對(duì)提升速度進(jìn)行有效控制，當(dāng)漿液噴射工序結(jié)束后，應(yīng)當(dāng)利用壓實(shí)設(shè)備對(duì)鉆孔進(jìn)行靜壓，然后對(duì)缺漿部位進(jìn)行補(bǔ)漿處理，直到鉆孔內(nèi)漿液不再下沉為止。

2 高壓噴射灌漿技術(shù)在水利水電工程中發(fā)揮的重要作用

2.1 加固防滲作用

在水利水電工程施工過(guò)程中，應(yīng)用高壓噴射灌漿技術(shù)首先可以對(duì)工程所在位置的地下土層產(chǎn)生巨大的沖擊作用，對(duì)土體產(chǎn)生切割與擾動(dòng)作用，在強(qiáng)烈沖擊力的作用下，土體的整體結(jié)構(gòu)將被割離，在這種情況下，噴嘴噴射出的漿液直接填充到被割散的土壤顆粒當(dāng)中，同時(shí)，與這些土壤顆粒進(jìn)行充分混合，當(dāng)噴射的漿液固化以后，將共同與土壤顆粒形成一個(gè)堅(jiān)固的凝結(jié)體，這時(shí)，地下土體結(jié)構(gòu)將發(fā)生質(zhì)的變化，進(jìn)而使噴射漿液的部位變得更加堅(jiān)固，這樣可以有效防止?jié)B漏現(xiàn)象的發(fā)生[2]。

2.2 置換土層作用

伴隨著強(qiáng)烈的沖擊力，高壓噴嘴在噴射漿液時(shí)，同時(shí)也會(huì)噴出壓縮空氣氣流，這一氣流可以快速將鉆孔內(nèi)的水分吹干蒸發(fā)，并將地下土層與被切散的土壤顆粒直接帶到鉆孔的上緣部分，這時(shí)，鉆孔的下緣部分將處于空余狀態(tài)，而噴射出來(lái)的漿液恰恰占據(jù)了這一空間，并將原土層取代，由此可見，這種置換土層的作用為后續(xù)整體堅(jiān)固結(jié)構(gòu)的形成創(chuàng)造了一個(gè)有利條件。

2.3 擠壓滲透作用

噴嘴噴射出的漿液隨著鉆孔深度的增加，其沖擊力也逐漸下降，當(dāng)漿液到達(dá)鉆孔底端時(shí)，漿液的沖擊力達(dá)到最小值，在這種情況下，雖然高壓沖擊力已經(jīng)無(wú)法對(duì)地下土層產(chǎn)生切割作用，但是，由上至下的沖擊氣流仍然可以對(duì)土層施加擠壓力，這時(shí)，土層的致密性也將進(jìn)一步提升。另外，由于漿液本身的性狀屬于液態(tài)，當(dāng)漿液與鉆孔底端土層接觸以后，這些液體將沿著土層縫隙直接滲透到土層當(dāng)中，當(dāng)漿液凝固以后，依然可以和土體形成一個(gè)堅(jiān)固的凝結(jié)體。D835DEFB-699A-4AC6-8C60-F3CDBD649531

2.4 包覆位移作用

由于地下土層當(dāng)中含有大量的微小顆粒與小石子，一旦漿液滲透到土體當(dāng)中以后，漿液將四處擴(kuò)散，直至將這些微小顆粒與小石子緊緊包裹成一個(gè)團(tuán)狀物，這就加快了地下土層的固化速度。與此同時(shí)，在遇到塊石的集中區(qū)域時(shí)，如果操作人員降低提升速度，提高噴射能量，那么在巨大沖擊力的作用下，這些塊石將在土層當(dāng)中發(fā)生位移，在塊石移動(dòng)過(guò)程中，自然會(huì)留下一些縫隙，這就給漿液滲透提供了一個(gè)便利條件。

3 水利水電工程高壓噴射灌漿技術(shù)要點(diǎn)

3.1 鉆孔技術(shù)要點(diǎn)

在水利水電工程施工開始之前，施工單位應(yīng)對(duì)工程概況予以詳細(xì)了解，包括工程周邊的地質(zhì)情況、水文信息、氣象信息等。然后進(jìn)入鉆孔工序，在利用鉆進(jìn)設(shè)備鉆孔時(shí)，跟管施工應(yīng)當(dāng)與鉆進(jìn)工序保持同步，為了提高鉆進(jìn)穩(wěn)定性，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)事先調(diào)整好鉆孔機(jī)的角度，并在機(jī)體的底部鋪設(shè)一些墊塊，確保機(jī)體在鉆進(jìn)施工時(shí)不出現(xiàn)搖晃現(xiàn)象。當(dāng)鉆頭進(jìn)入到土層以后，測(cè)量人員需要每間隔一段時(shí)間對(duì)孔深、孔徑等參數(shù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，在確保各項(xiàng)數(shù)據(jù)滿足施工標(biāo)準(zhǔn)后，方可繼續(xù)鉆進(jìn)。一般情況下，孔位的偏差應(yīng)當(dāng)控制在50mm左右，鉆孔灌漿率誤差也需要控制在0.5%以內(nèi)，鉆孔深度不得小于設(shè)計(jì)的底高程。為了防止鉆進(jìn)角度出現(xiàn)傾斜現(xiàn)象，鉆頭每鉆進(jìn)3m時(shí)，測(cè)量人員都需要及時(shí)獲取各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)，以避免孔距過(guò)大或者孔深超限情況的發(fā)生。

3.2 噴射桿下入技術(shù)要點(diǎn)

在下入噴射管時(shí)，施工人員應(yīng)當(dāng)注意以下幾點(diǎn)：第一，如果采用套管跟管鉆進(jìn)，可以在技術(shù)人員的指導(dǎo)下，選擇最為優(yōu)化的方法，一般情況下，套管跟管鉆進(jìn)常用的方法有兩種，一種是終孔工序結(jié)束后，將鉆桿取出，然后下入噴射桿，拔出套管。另一種方法是終孔后取出鉆桿，并向鉆孔內(nèi)注入護(hù)臂泥漿或者下入PVC管護(hù)臂，這種方法的可靠性更高。第二，如果施工單位采用泥漿護(hù)臂鉆孔的方法，那么在鉆孔工序結(jié)束后，應(yīng)當(dāng)直接將噴射桿下入鉆孔當(dāng)中。第三，如果采用旋轉(zhuǎn)振動(dòng)鉆進(jìn)法和射水法進(jìn)行鉆進(jìn)作業(yè)時(shí)，施工單位可以將鉆桿直接作為噴射桿使用。第四，在下入噴射管道之前，技術(shù)人員應(yīng)在地面進(jìn)行試噴試驗(yàn)，如果發(fā)現(xiàn)管路堵塞，應(yīng)當(dāng)及時(shí)予以疏通，并對(duì)各個(gè)部件的工作運(yùn)轉(zhuǎn)情況進(jìn)行仔細(xì)檢查，在下入噴射管道后，應(yīng)當(dāng)及時(shí)調(diào)整管道的下放角度，以確保漿液能夠準(zhǔn)確的噴射到鉆孔當(dāng)中[3]。

3.3 高壓噴射技術(shù)要點(diǎn)

以三管旋噴法為例，管路當(dāng)中包含高壓水、水泥漿與壓縮空氣三種介質(zhì)，當(dāng)噴射管下放到鉆孔的指定位置后，可以遵循這三種介質(zhì)的排布順序進(jìn)行噴射作業(yè)。首先，在噴射作業(yè)開始以后，需要采取靜噴的方法，靜噴時(shí)間介于1～3min，當(dāng)發(fā)現(xiàn)鉆孔當(dāng)中有漿液冒出以后，開始啟動(dòng)高壓噴射模式，在漿液噴射過(guò)程中，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)對(duì)提升速度、噴射壓力值、漿液的流量等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)，以保證各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)符合施工設(shè)計(jì)圖紙要求。

4 高壓噴射灌漿固結(jié)體質(zhì)量檢測(cè)要點(diǎn)與施工注意事項(xiàng)

4.1 質(zhì)量檢測(cè)要點(diǎn)

針對(duì)高壓噴射灌漿固結(jié)體進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)時(shí)，應(yīng)當(dāng)著重采取以下檢測(cè)方法：第一，開挖檢驗(yàn)，即地下土體與漿液的固結(jié)體達(dá)到一定強(qiáng)度值以后，施工人員應(yīng)當(dāng)采取挖掘土體的方式，對(duì)地層當(dāng)中的固結(jié)體的形狀、硬度、質(zhì)量、垂直度等參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，并與施工設(shè)計(jì)圖紙標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比對(duì)。第二，鉆孔檢驗(yàn)，即當(dāng)灌漿施工結(jié)束以后，為了檢驗(yàn)固結(jié)體的強(qiáng)度，施工人員可以利用鉆孔的方式，在固結(jié)體表面鉆出一個(gè)巖芯，然后將其運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室，對(duì)巖芯的物理性能進(jìn)行檢測(cè)，在鉆孔過(guò)程中，為了檢測(cè)固結(jié)體的抗?jié)B性，可以利用壓水與抽水的方式，來(lái)測(cè)定抗?jié)B能力是否達(dá)標(biāo)。第三，載荷試驗(yàn)，該試驗(yàn)主要為了驗(yàn)證固結(jié)體的強(qiáng)度是否滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，具體操作方法主要包括水平靜載法與垂直靜載法，即在固結(jié)體的受力位置澆筑厚度為0.2～0.3m的混凝土層，然后對(duì)固結(jié)體的強(qiáng)度值進(jìn)行檢測(cè)。第四，圍井試驗(yàn)，即在板墻的一側(cè)增加噴孔，進(jìn)而與板墻形成一個(gè)封閉的圍井，這時(shí)，技術(shù)人員可以在圍井當(dāng)中做壓水與抽水試驗(yàn)，并通過(guò)對(duì)圍井中水位的觀察來(lái)檢查固結(jié)體的防滲效果。

4.2 高壓噴射灌漿施工的注意事項(xiàng)

4.2.1 防止發(fā)生塌孔事故

由于水利水電工程施工區(qū)域的地下土層結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，土質(zhì)性狀也呈現(xiàn)出多樣化特點(diǎn)，尤其對(duì)于塊石較為集中的區(qū)域來(lái)說(shuō)，鉆孔難度相對(duì)較大，如果當(dāng)?shù)氐牡叵滤S富，降水量大，那么也將給鉆孔工作帶來(lái)更多阻礙與困擾。比如在塊石集中區(qū)域進(jìn)行鉆孔作業(yè)，鉆頭一旦與塊石長(zhǎng)時(shí)間接觸，則極易發(fā)生卡鉆、斷鉆、掉鉆的情況。另外，如果鉆孔過(guò)深，那么土層上方的塊石則極易滑落，在這種情況下，如果沒(méi)有護(hù)壁管的保護(hù)作用，則極易發(fā)生塌孔事故，進(jìn)而給工程進(jìn)度造成嚴(yán)重影響[4]。

4.2.2 規(guī)避極端天氣

極端天氣主要是指暴雨、大風(fēng)或者酷暑天氣，在采用高壓噴射灌漿技術(shù)時(shí)，施工單位應(yīng)當(dāng)做好充分的事前準(zhǔn)備工作，尤其應(yīng)當(dāng)掌握當(dāng)?shù)氐臍庀笮畔?，其中，影響高壓噴射灌漿的最為主要的天氣因素是暴雨的侵蝕，如果雨量過(guò)大，那么鉆孔內(nèi)部將出現(xiàn)大量的積水，在這種情況下，施工單位需要立即停工，等大雨過(guò)后，施工人員需要及時(shí)清理孔洞中的積水，以避免影響固結(jié)體的整體強(qiáng)度。

4.2.3 均勻攪拌漿液

在拌和漿液時(shí)，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)做好技術(shù)交底工作，在保證水灰比滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的前提下，應(yīng)對(duì)漿液進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，如果出現(xiàn)攪拌不均勻的情況，那么在噴射過(guò)程中，漿液當(dāng)中的大顆粒與土壤顆粒的結(jié)合度也將受到嚴(yán)重影響，進(jìn)而使固結(jié)體的整體強(qiáng)度大幅下滑。

4.2.4 嚴(yán)把材料質(zhì)量關(guān)

在高壓噴射灌漿施工中，除了配制漿液的基礎(chǔ)原材料以外，還需要大量的裂縫封口材料以及外摻劑等材料，如果這些材料存在質(zhì)量缺陷，那么則極易影響固結(jié)體本身的強(qiáng)度性能。比如在拌制水泥漿液時(shí)，由于技術(shù)人員疏忽而使外加劑的摻入比例失衡，當(dāng)拌和好的漿液進(jìn)入到土體以后，漿液與土體本身也不容易結(jié)合，進(jìn)而嚴(yán)重影響固結(jié)體的加固性能，因此，施工單位應(yīng)當(dāng)對(duì)嚴(yán)把材料質(zhì)量關(guān)，對(duì)所有進(jìn)場(chǎng)材料進(jìn)行細(xì)致檢測(cè)，對(duì)不符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的材料應(yīng)當(dāng)堅(jiān)決予以剔除。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上，水利水電工程是推動(dòng)我國(guó)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)快速穩(wěn)步發(fā)展的先決保障，而決定水利水電工程質(zhì)量的關(guān)鍵要素是施工技術(shù)的先進(jìn)性，基于這一思想，高壓噴射灌漿技術(shù)作為水利水電工程施工中應(yīng)用頻率相對(duì)較高的技術(shù)類型，其施工技術(shù)水平的高低與工程質(zhì)量有著必然聯(lián)系。因此，在高壓噴射灌漿施工中，施工單位應(yīng)當(dāng)嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，并始終秉持“與時(shí)俱進(jìn)”的態(tài)度，不斷對(duì)施工技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，為我國(guó)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)振興注入源源不斷的驅(qū)動(dòng)力。

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