高压喷射灌浆技术作用机理及其在水利工程中应用论文

浅析高压喷射灌浆技术的作用机理及其在水利工程中的应

用

【摘要】高压喷射灌浆（高喷灌浆）技术在地下和基础工程防渗加固工程中的应用十分广泛。由于高压喷射灌浆施工技术的优越性，在实际水利工程施工中常采用此技术进行防渗漏处理，本文介绍了高压喷射灌浆施工技术的作用机理、特点、流程以及施工质量控制工艺要求。

【关键词】高压喷射灌浆；水利工程；质量控制；防渗加固

高压喷射灌浆防渗墙技术于20世纪70年代首先由日本和瑞典分别提出，我国于20世纪80年代在堤坝、涵闸的防渗工程中应用推广并逐步发展。高压喷射注浆（高喷灌浆）技术在地下和基础工程防渗加固工程中的应用十分广泛。例如，高压喷射注浆技术应用于增加地基强度，减少或整治建筑物的沉降或不均匀沉降；应用于挡土围堰及地下工程建设、坝体的加固及防水帐幕、边坡加固及隧道顶部加固等。

1 工艺原理

1.1 冲切掺搅作用

高喷技术主要是借助于高压射流，通过冲击切割和强烈扰动，使浆液在射流作用范围内扩散、充填周围土层，并与土石粒掺混搅合，硬化后形成凝结体，从而改变原地层结构和组成，借以达到防渗或提高承载力的目的。

1.2 升扬、转换作用

高喷施工时，水、气、浆由喷嘴中喷出，压缩空气除能对水或浆液构成外包气层，使水或浆液射流能透入地层较远距离并维持较大压力破碎地层结构外，还可产生升扬作用，浆经射流冲击切削后的土石碎屑和地层中细粒，由孔壁和喷射杆的环状间隙中升扬带出孔外，空余部位由浆液替代，同时也起到了转换作用。

1.3 挤压、渗透作用

高喷射流强度随射流距离的增加而较快地衰减至射流束末端，虽能再冲切地层，但对地层仍产生挤压作用。同时，喷射结束后，静压灌浆持续进行，这对周围土体产生渗透作用，这样不仅可以促使凝结体与周围土体结合更加密实，还在凝结体外侧产生明显的渗透凝结层，具有较强的防渗性能。

2 施工技术的特点与流程

2.1 高压喷射灌浆施工技术的特点

高压喷射灌浆有摆喷、旋喷及混合喷等多种工艺。也可根据施工条件和土质情况采用微型摆喷。高压喷射注浆法可以穿透已施工完毕的路基、结构物等，对其基础进行加固处理时，占用地上水利工程施工工作面小，不用对基础上面的结构进行破开处理，具有很大的灵活性和可操作性。但是高压喷射注浆法时必须充分考虑到它对水利工程的扰动作用，并要有稳妥的施工方案及预防措施方可使用此工法进行施工，否则不但不能起到加固作用，还会危及水利结构的安全。

2.2 高压喷射灌浆施工的基本方法

高压喷射灌浆施工技术常见的有两种：一种为无损贴嘴灌浆法；另一种为打孔埋管灌浆法。其中无损贴嘴灌浆法将是今后推广的方法。

3 水利工程高压喷射灌浆施工的质量控制措施

3.1 施工前的质量控制

1.组建素质较高的质量控制队伍。高压喷射灌浆施工参数不是一成不变的，这就需要安排一名有地质勘测经验的质量控制工程师，落实好监理人员各自的职责，根据施工强度配备相应质量控制人员。

2.编制详细的专项控制细则。控制细则应包括：质量控制的组织机构，现场监理人员的职责分工；控制程序、方法和措施；关键工序质量控制点的设置，工序质量检查方法和验收标准；旁站方案；可能出现的质量问题和预防措施。

3.审查施工单位的资质及技术水平，协助建设单位认真选好施工队伍。由于高压喷射灌浆施工工艺有一定的特殊性，工程总承包单位往往会分包给专业施工单位进行施工。这时，质量控制单位就要审查分包施工单位的资质等级和业务范围是否与本工程相适应，并且要了解有无同类工程的施工经验、企业的技术水平、质量管理措施以及已竣工工程的施工效果。

4.对直接影响工程进度和工程质量的施工机械设备进行重点审查。包括：钻机、高压泵、搅拌机、储液罐、输浆管等的型号、性能参数以及使用要求，必须满足高压喷射灌浆施工工艺需要。为了

保证施工的连续，还应备有足够的备配件。

3.2 施工中的质量控制

1.位置。根据设计要求，布设防渗刺墙，墙高技设计标准，墙厚与设计要求一致。子距l一般为

2.0m，有效半径达1.8m，摆角一般为15°（与钢盘堤接触处喷射摆角增大为26°左右）。提升速度一般为10cm/min.喷嘴型号为2mm，气嘴7mm，水压为29.4～34.3mpa，空气压735kpa.

2.测压管的要求：管口为2英寸的pvc管，管底1.1m高为透水部分，外用400g/m2土工布包裹，管子四周用黄沙做漏层。

3.材料。对工程中使用的材料质量进行控制，主要控制水泥质量。需复试的材料经监理人员现场见证取样后送专门检测部门进行复试，当需要在水泥浆液中掺入外加剂时，应通过试验确定合适掺量。

4.钻孔的冲洗。钻孔经检验合格后，进行孔内和缝面冲洗。采用风、水轮换进行，冲洗时孔口敞开，将风（水）管插入孔底，风（水）反复冲洗，直至回清水后即可结束。

5.压水（气）检查。压水检查在裂缝缝口材料达到一定强度后进行。采用单孔压水（气），逐孔检查，并详细记录各孔的外漏情况和漏水率大小。

6.吹于钻孔、缝面。灌浆前，用压缩空气将孔内、缝内的积水吹挤干净。

7.灌浆。为防止在灌浆压力作用下，裂缝两侧混凝土产生有害

的应力和变形，在灌浆施工中应布置仪器对裂缝进行观测。灌浆应按由深到浅、由下至上、由一侧向另一侧的顺序依次进行。灌浆结束标准为单孔吸浆率趋于零，再继续灌注20～30min结束。同时建议实行分序喷射工艺，以减少施工对桩基产生不利的影响，同时可防止因窜孔而破坏已喷射注浆的固结体。

3.3 施工后的质量控制

工程全部施工完成后，质量控制工程师应根据设计图纸对照施工记录进一步复核现场施工桩位是否有遗漏；审查检测单位的资质等级和技术装备，协助建设单位确定检测单位。同时为及时掌握处理部位或结构物的动态变化，应从工程开始起每天或每一施工部位开始及完成时均应对施工部位进行沉降的观测，对一些重要的施工部位如对大坝桩基础的处理时，甚至每次喷射前及完成喷射后均应进行观测，以便及时调整处理方案以及分析处理效果能否达到设计的要求。

4 施工中出现的问题及处理措施

4.1 钻孔难度大

因该工程的施工地层是由大量块石及山坡土回填而成，且地下水、地表水均很丰富，故虽然采用300型油压钻机钻孔，但进尺仍然缓慢，经常出现场孔、卡钻及掉钻头现象。针对钻孔难度大的特点，采取及时抽排地表水，遇到块石及时更换潜孔钻、下护壁管防止塌孔等一系列措施。

4.2 气候条件的影响