高噴防滲技術在水利工程技術中的運用

馬雪峰 倪雙雙

湖北省水利水電規(guī)劃勘測設計院有限公司 湖北 武漢 430064

隨著社會主義基礎設施的不斷完善，水利工程的規(guī)模也在不斷擴大，采用高壓噴灌注漿的方式，加強水利工程結構的穩(wěn)定性和防滲技術性能，為我國水利工程的質量提供了有力的保護。水利工程施工中，防滲技術已成為一種重要的手段。本文將對水利工程技術中高噴防滲技術的防水堵漏技術進行分析，探討其應用的措施，將理論與實踐有機結合，為水利工程職工提供參考。

1 高噴防滲技術運用原理及噴射形式

1.1 高噴防滲技術應用原理

防滲技術的發(fā)展大大加快了我國水利工程的發(fā)展。利用高噴裝置的壓強，可以破壞原有的土體結構，將水、水泥等材料的混合物注入當前的土體結構中。新型防滲技術施工技術在水利工程施工中發(fā)揮了重要作用，也是當今先進的施工技術之一。在水利工程施工中，采用了三重和單管法、二管法三種方式，即在構造物土體結構內部埋設噴嘴，利用高壓噴淋裝置的壓強破壞原有的土體結構鏈，使松散紊亂后將水呢水泥等材料的混合漿物注入到當前土體結構中。

1.2 高噴防滲技術噴射形式

在高壓噴淋裝置的運行過程中，將水泥漿液與土體結合起來，形成復合防滲效果，隨著高速旋轉的噴頭滲入土網結構，沿著管道進行滲透。高壓噴射裝置的噴頭運動可根據高噴凝結體運動軌跡和漿液凝固后形成的固結形態(tài)分為3種形式，即為旋噴、定噴和擺噴。在水利工程技術應用于高噴防滲時，應根據現場結構特點，選擇合適的噴頭。同時要注意，如果管路在高壓噴射裝置噴射時移動速度過快，可能會導致澆筑層出現真空現象。

2 高噴防滲技術應用過程中的弊端分析

2.1 技術參數設定

在水利工程灌注過程中，采用高噴防滲技術進行處理。高壓噴射的效果會受到技術參數的影響。高壓注漿需要控制壓力、動力、泥漿流速、攪拌速率等，但技術參數設置不夠完善，容易影響注漿穩(wěn)定性和固化質量。水利工程的質量要求不同，設備型號也存在差異，忽略了相關輔助工具的參數設計，如標高、施工工槽、排水溝和泥漿沉淀池等，在設定注漿技術參數時，會對注漿質量和后續(xù)施工效率產生直接影響。對高壓水泥漿流或者高壓水射流，壓力通常選擇在25MPa左右,氣流壓力受空氣壓縮機最高壓力限制一般低壓水泥漿灌注壓力在0.7MPa左右，最好在1.0 m/min～0.25 m/min之間，旋噴速度宜取25 cm/min。

2.2 材料攪拌機制設定

水泥與混合材料的聯(lián)合攪拌機制存在明顯差異，普通攪拌時間需控制在90s以上，而高速攪拌則需要控制在30s以上，這是一項基本工作，確保了泥漿顆粒的均勻密度。泥漿沉淀和角質層過高會導致材料混合機制的忽略，從而影響噴射的頻率控制和壓力調節(jié)。

2.3 高噴防滲技術的注意事項

采用高噴防滲技術進行注漿時，由于孔位不是垂直方向，噴管的注漿頻率、注水均勻度等因素也會發(fā)生變化，而孔位、鉆速和孔位穩(wěn)定性也會影響注漿質量。當出現冒漿現象時，如果注漿管孔的氣密性降低，噴漿壓力就會降低，從而導致鉆孔內的水、泥漿就會出現涌出的現象[1]。采用高噴防滲技術可以控制泥漿的氣密性和顆粒密度，但容易出現注漿泵與高壓泵之間的協(xié)調性下降，從而導致注漿外泄，嚴重影響水利工程施工質量。

3 水利工程施工中高噴防滲技術應用要點分析

3.1 場地平整施工要點

在水利工程施工中，施工單位應用高噴防滲技術時，首先要確保施工場地平整。施工過程中，可以利用推土機等設備，為碾壓場地提供便利，使其平整。

3.2 放線測量要點

施工人員在完成場地平整后，必須嚴格按照設計標識對施工軸線進行放線測量，確保定位精度，定位孔的誤差值不得超過允許范圍，所有定位孔必須統(tǒng)一編號標注，并統(tǒng)一標定，以確保定位精度。在施工過程中，應將孔樁打到地面，深度控制在0.1m以內，并采取有效措施防止孔樁受損。

3.3 鉆進成孔施工技術要點

鉆孔是一項前期準備工作，施工效果與采用高噴防滲墻技術的效果息息相關。施工人員鉆進前應了解鉆機工作情況、定位是否準確、水平度和固定是否牢靠等作了細致檢查，為了避免鉆進時失效。要確保鉆具能夠安全地到達預定位置并保持正確的角度和方向，同時還要保證鉆桿與鉆頭之間具有良好的密封性。鉆進時孔徑應精確控制、鉆孔的深度和垂直度。使用地質鉆孔時，應當確保施工人員得到妥善的保護。施工人員完成孔后，應密切關注鉆孔管線的狀況，確保管線暢通。鉆孔機在進行鉆孔作業(yè)時，常用的方式有正循環(huán)鉆孔和反循環(huán)鉆孔。施工人員在進行施工時，應根據施工情況選擇合適的鉆機行進方式。施工人員應及時檢查鉆位、鉆桿、垂直度以及傾斜度，每鉆進5米就要檢查一次。

3.4 制漿施工技術要點

水利工程灌漿施工前，按灌漿目的，與地基條件相結合，選擇合適漿液構成原料，以及漿液中各種材料的配合比的確定，對于水利工程所需灌漿地質條件較為有利，常用的灌漿方法和材料均可，即可滿足要求，并要求基礎有防滲性能，外加劑必須與灌漿材料混合使用，使之形成漿液具有較好的防滲性能和較高強度。為了確保水利工程的質量，根據水利工程所在的地質、水文等情況灌漿方案等。灌漿前，應根據灌漿技術要求選擇灌漿材料，并嚴格按照設計要求進行稱量，攪拌時確保漿液均勻，如果在灌漿過程中地質條件發(fā)生變化，可采用摻粉煤灰與速凝劑同步，根據施工時節(jié)做好夏季放熱工作，冬防寒的措施確保水利工程的基礎安全等等。

3.5 漿液灌注施工技術要點

施工人員在進行灌漿時，應對高壓水泵、空壓機、攪拌機等設備的運行狀況，以及施工過程中需要使用的泥漿泵等設備，進行高噴防滲技術的檢測，以確保其正常運行。在進行噴油作業(yè)之前，應進行現場測試，以驗證技術參數的合理性，以確保施工質量。施工人員應按照從下往上的順序，逐步完成防滲板墻的噴涂作業(yè)，直至發(fā)現鉆孔出現返漿現象，再將噴涂管道提升。施工人員應加強對孔口冒漿的檢測，一旦發(fā)現有冒漿現象出現，就表明該孔位存在集中漏水通道或地層較大的空隙，應立即暫停施工，并采取補砂等方式進行返漿，以確保防滲墻的連續(xù)完整，同時保證冒漿位置的連續(xù)性。施工單位應加強對設備在注漿施工過程中運行狀態(tài)的檢測，以提高施工環(huán)節(jié)的協(xié)調性。在施工過程中，如果受到客觀條件的限制，必須中斷噴油，且間隔時間超過24小時，噴頭插入深度控制在50cm以上，然后重新投入使用。

3.6 回漿利用技術要點

在施工過程中，采用高噴防滲技術時，經常會出現水泥漿從鉆孔中冒出，這不僅會浪費資源，還會影響施工區(qū)域的自然環(huán)境。在進行高噴防滲施工時，應首先開挖沉淀池，然后從中提取出水泥漿液，以促使沉淀池中的水泥漿液析出。當水泥漿沉降完畢后，再進行攪拌機重新攪拌，不僅可以提高資源的循環(huán)利用率，還可以減少廢料的排放，從而防止嚴重污染環(huán)境。

3.7 回灌施工技術要點

施工人員在采用高噴防滲技術時，應加強對噴管的質量和性能的檢測，并按照設計高程標準逐步提升。在回灌過程中，應確保水泥漿液的連續(xù)性，并及時停止回灌，直至水泥漿停止下沉。

3.8 封孔施工技術要點

完成回灌作業(yè)后，應立即進行封孔施工。施工人員在封孔時，必須嚴格控制水泥漿泵的壓力，以確保防滲能力和密實度達到設計要求。完成高噴防滲施工后，施工單位應將廢棄泥漿集中收集，并利用專用運輸工具，如汽車，在廢棄泥漿坑內進行晾曬處理，最后將廢漿坑內的廢棄泥漿集中收集起來。

4 高噴防滲技術在水利工程技術中的運用

4.1 提前對水利工程施工圖紙進行檢驗

在水利工程施工中，由于缺乏收集土體和地層資料，大多數高噴防滲技術出現了灌注失敗的情況，因此不能盲目相信經驗。在決定采用高噴防滲技術的情況下，應針對水利工程周邊的環(huán)境特點和土質條件，組織相關專業(yè)人員進行專項的土體試驗，并結合規(guī)范施工，將水利工程的高噴防滲技術與其他工法結合起來，進行綜合試驗。

4.2 強化高噴防滲技術設計人員理論計算水平

許多水利工程的設計者在設計時，都是根據過去的施工經驗來制定方案，但由于各種原因，很少按照高噴防滲技術的理論來計算施工作業(yè)的精細數據。為了提高水利工程中高噴防滲技術的應用效果，設計人員需要不斷學習加強理論計算，對相關理論數據的計算不太熟悉，并對其進行規(guī)范化、精準化和規(guī)范化。只有采取有效措施，才能有效提升水利工程的質量。

4.3 加強材料攪拌機控制

材料攪拌機的正常運行是確保水泥漿液質量的關鍵，因此需要有專人對其進行監(jiān)控，并根據材料特性控制混合液的流速和攪拌時間。根據水利工程圖紙、高壓噴射裝置的噴射情況以及高壓管的型號，選擇合適的材料時，需要根據材料的特性進行選擇。為了防止材料攪拌機內的泥漿在未正式投入施工之前就加速固化，應根據施工現場情況及時添加適量的硬化劑，以免影響整體性能。

4.4 優(yōu)化高壓灌漿方案

為了充分利用高噴防滲技術的優(yōu)勢，確保水利工程結構的整體防滲性能，根據水利工程施工參數和地質條件，確定合理的注漿處理方案，優(yōu)化高噴防滲技術參數，延長使用壽命，采取防滲性能優(yōu)化措施。采用高噴防滲技術，可以反復試驗材料、氣密性、力學性能等，并通過橫向對比高壓噴射注漿液，把握噴射參數，進行可行性分析。要確保注漿孔間距的合理性，就必須根據水利工程周圍的土壤狀況，為水利工程主體提供可靠的防滲技術保障。

使用高噴防滲技術時，很可能會出現灌注不暢的情況，因為水利工程施工的土體地層資料沒有組織相關人員進行詳細勘察。水利工程設計人員未按照高噴防滲技術的理論，在規(guī)劃時沒有對施工作業(yè)進行數據測算，也可能存在效果不佳的情況，因此，在設計時，工程設計人員對施工作業(yè)的數據進行了測算。為了更好地控制材料攪拌機，應在水利工程施工中采用高噴防滲技術，提前檢測施工圖紙，加強理論計算水平[2]。通過優(yōu)化高壓注漿方案，可以實現高噴防滲技術的創(chuàng)新。

4.5 嚴控工程質量

因為在施工過程中會受到各種不利因素的影響。所以要在施工過程中實施監(jiān)督管理。施工中使用的混凝土和砂漿都需要經過嚴格檢測才能投入使用。由專業(yè)鉆機鉆孔，根據測量結果及，進行樁端土的檢驗，以及上報工程管理部門，布設若干控制點，對孔位偏差及鉆孔深度進行控制。在施工過程中對可能出現問題的地方加以處理或采取其他措施，以保證工程質量。對不合規(guī)定者，要及時行動。采用氣動潛孔錘對樁端土層實施沖擊鉆進，利用壓縮空氣產生壓力差使鉆頭前進。采用豎線對鉆孔垂直度進行調整控制。保證每一個孔都能達到設計位置，同時保證每個孔內有一定數量的泥漿量，避免泥漿流失，從而提高了工作效率。噴嘴的升速以8cm/min為宜，高壓水泵的控制范圍為35MPa～38MPa，高壓泥漿泵壓力以0.6MPa為宜，空壓機控制在0.4MPa至0.8MPa，保證各項參數均滿足施工標準。對泥漿配比進行調整時必須遵守相關規(guī)范。嚴格按要求標準配制原料。根據配比進行配制，然后將其注入鉆頭內。密度測量用于配合比測量。配制好的砂漿必須滿足一定的流動性和保水性。水灰比控制為0、9～1.0，溶液，密度達到1.5g/cm3以上。

4.6 做好準備工作

在水利工程方面，要建立起一套行之有效的管理體系，進行科學施工，是一個重大課題。為了提高工程施工質量和效率，就需要加大管理力度，并對施工現場進行合理規(guī)劃與組織，以保證工程能夠順利完工。施工前，準備工作一定要到位。（1）對施工現場進行詳細勘察和規(guī)劃，明確工程范圍內可能存在的各種問題。明確施工地點，正確掌握施工情況，及時清除現場雜物，保證場地平整。要選擇合適的材料，保證質量合格，同時還應注意防止?jié)B水現象的發(fā)生。在施工中，要避免場地因素造成防滲性能達不到標準。（2）保證設備，原材料和其他施工要求完備，以及檢驗是否滿足規(guī)格要求，為了保證工程的順利進行。（3）保證施工團隊的專業(yè)技能。施工人員要有較好的職業(yè)素養(yǎng)，并且具有較好的專業(yè)技能。（4）開展高噴試驗，分析所得數據并擬訂、對可能發(fā)生的意外情況進行預測并規(guī)避。

4.7 對地質材料進行分析

進行高噴防滲墻前，要結合施工經驗來決定方案，確定了技術參數，查明加固部位地質情況、地形及水文狀況，從現實的角度出發(fā)。通過布置形式及技術參數的確定，進行現場試驗。在進行孔位選擇時，必須嚴格按照設計要求進行，并結合當地具體情況進行分析計算。經高噴孔測量放樣，地質先導孔應沿防滲墻軸線方向以10～20m的距離設置，并取芯，識別地層巖性，編制地質柱狀圖，對施工起到了指導作用，為了準確地把握地層巖性，合理設置防滲墻底線高程等[3]。通過分析孔位分布及巖層走向等信息，可以得出不同位置處漿液擴散范圍以及灌漿壓力的大小，從而制定相應的施工技術。在進行高噴注漿的過程中，必須正確掌握地質變化情況，合理設置鉆孔深度，強化冷凝體和基巖面之間的聯(lián)系，結合高噴注漿的實際施工情況，提高旋擺速度，保證了全部透水層均可達到優(yōu)質施工，有效地控制了材料消耗。

5 結語

在水利工程施工的過程當中，提高防滲墻密實度與完整性，高噴防滲技術是否有效，合理是關鍵。由于高噴防滲技術具有造價低，效果好等優(yōu)點，目前已經被廣泛地應用于水利堤壩工程之中。所以施工單位要加大防滲技術研究力度，增強有效性。文章從實際出發(fā)，分析了高噴防滲施工技術應用于水利工程中的重要性與可行性。在施工中，一定要嚴格按照高噴防滲施工技術規(guī)范進行，正確掌握施工環(huán)節(jié)中技術要點，規(guī)范了施工作業(yè)，為了保證水利工程結構質量與安全，促進高噴防滲施工質量與效率的提高。本文分析了我國水利工程高噴防滲技術存在的問題，并提出相應的解決措施，希望能夠推動中國水利工程良性發(fā)展。