水利水电施工中的高压喷射灌浆技术论述

严周为

摘要：在现代水利工程以及地下防渗作业中的使用已经十分的成熟，并取得了良好的使用效果。除此之外，高压喷射灌浆技术还被广泛应用于建筑行业，对软土地基进行改造，防止建筑物发生沉降问题，还被用于铁路隧道顶部的加固以及其他的一些地下工程实施中。本文从事相关的行业多年，具有十分丰富的实践经验，对水利工程施工中高压喷射技术的应用展开探讨。

关键词：水利水电施工；高压喷射灌浆；防渗

随着我国经济的快速发展，我国的基础设施建设如火如荼的开展，大量的水利水电工程开始兴建，为我国国民经济的发展打下坚实的基础。水利工程施工过程中常见的高压喷射灌浆技术在整个施工过程中占有十分重要的地位。高压喷射灌浆技术的兴起已经有了比较长的一段时间，但是在我国开始采用的时间还不是很长，在上世纪八十年代，在一些水利工程的堤坝防渗施工中开始使用，并逐渐在其它领域逐渐的扩展使用[1]。

一、高压喷射灌浆技术的特点和工作原理

1.高压喷射注浆法是在注浆法的基础上，应用高压喷射技术而发展起来的一项新的地基加固方法。它与其它地基处理的方法相比，具有适用范围广，施工简便，具有较好的耐久性等特点，不失为众多地基处理方法中的一种好的地基处理方法。

2.高压喷射注浆法机理：高压喷射注浆法是利用高压水或浆液射流切割搅拌地层，同时射入水泥浆或复合浆液，形成新的凝结体，改变了原地层的结构或全置换成新复合材料结构，提高承载力或原地基的防渗能力，达到加固地基和防渗的目的[2]。其工艺是利用钻机或其他造孔设备造孔，然后把带有喷头的注浆管下至土层的预定深度，由高压水泵或高压泥浆泵把浆液以10～25Mpa的高压射流在喷嘴中射出，以冲击和破坏预定深度地层的土体。该射流能量大，速度快，当呈脉动状态的射流动压强度大于土体强度的时候，土粒便从原土体中剥落下来，一部分细小的土粒随着浆液冒出地面，其余较粗的土粒在喷射流的冲击力、离心力和重力作用下，与随之射入的水泥浆等浆液渗搅混合后，按一定的浆土比例和質量大小规律地重新排列，在土体中形成凝结体。喷射时，若一面提升一面旋转，则形成柱状体即旋喷桩，若一面提升一面按一定的方向角度摆动，则形成墙状体。

二、水利水电施工中高压喷射灌浆常见问题及解决方案

1.喷射压力强度不够。一旦出现问题，则无从体现施工中高压喷灌技术的优越性，造成喷灌力度小，范围不均匀等问题。问题的成因一般是高压泵出现故障，或防止距离超出其功能范围，遇上此情况，要立马检查高压泵放置的位置，并且找相关技术人员来及时修整，避免拖慢施工效率和进程。

2.冒浆状况的发生也是常见故障之一。指的在高压喷浆过程中，需要损毁的劣质土层中的细小颗粒不能及时被筛滤，从而跟着高压喷浆的管壁一同从地面喷涌而出，从而影响施工环境，严重的甚至会引起施工现场混乱。要解决这一问题，首先一定要提高喷射压力的强度；第二要在一定程度上减小喷嘴直径。施工中常见问题还体现在固体结构上。首先是固体结构不完整。就是在高压喷射灌浆告一段落后，或在喷射过程中就因故中断。从而导致所需要加固和改善的地基和建筑物的基础贴合密度不够，甚至造成脱落。或者固体结构相对完整，但垂直指数不够，这会导致所需加固的建筑物地基抗压能力被大幅度消减，造成渗漏或降低其抗渗漏的能力[3]。行内人都知道固体结构不完整或不垂直主要是因为钻孔倾斜歪倒所导致，所以在施工开始之际，就应该警醒详细实地勘察和精准评估，列出数据，并计算此工程能接受的最大钻孔偏差值，作为施工的基本参照。

三、水利水电施工中高压喷射灌浆工艺和施工要点

1.钻孔。为了能够保证整个钻孔过程中孔内的泥浆保证循环的正常，在实际的钻孔作业中应该做好堵漏工作。在钻进的过程中要不断的将套管跟进，一直到钻工作业完毕。还要特别注意的是，在钻进的过程中应该保证钻机和钻面呈直角，防止钻孔倾斜。

2.下入喷射杆。泥浆固壁的钻孔可以将喷射杆直接下入孔内，直至孔底。跟管钻进的钻孔，有两种情况：第一，拔管前在套管内注入密度大的塑性泥浆，注满后起拔套管，边起拔边注入，使浆面长期保持与孔口齐平，直至套管全部拔出，而后再将喷射杆下入孔内直至孔底。第二，也可先在套管内下入管壁均匀的PVC 塑管，直到套管底部，起护壁作用，而后将套管全部拔出，再将喷射杆下入到管底部。

3.高喷施工。施工中所用技术参数因使用高喷的方法不同而不同。所用的灌浆压力不同，提升速度也有差异。对各类地层而言，若使用同一种施工方法则水压、气压、浆压的变化不大，而提升速度变化，是影响高喷质量的主要因素[4]。

4.墙体位置的确定。首先对施工现场的场地按照相应的施工标准进行平整，对地下的障碍物进行清理。为了防止施工过程中设备由于地基软而发生倾倒，应该对这些软土地基进行改造，对高低不平的施工现场进行平整，为施工的顺利进行打下坚实的基础。

5.喷墙管理。应控制好掘进速度和灌浆压力、提升速度，送气量的大小应使浆液成沸腾状为宜。灌浆阶段浆液不能发生离析和断浆现象，保证墙体均匀，无夹心层。

四、工程实例

在某水电站枢纽基础防渗施工中，所采用的喷灌方法为三管法定向喷射成墙施工。防冲隔墙长为 68 米，该工程地层为砂砾土，采用凝结体的结构布置形式为柱摆式，成墙深度为30米，墙厚平均为0.8米。孔距2米，喷射中心有直径20 厘米到 30 厘米的圆柱体。首先用水管、气管、浆管同轴布设组成喷射杆，杆底部设置有喷嘴，气、水喷嘴在上，浆液喷嘴在下，高喷时，随着喷射杆的旋转和提升，采用高压水和气的射流冲击扰动地层土体，呈翻滚松散状态，随后以低压注入浓浆掺混搅拌，硬化后形成凝结体。此方法高喷质量可满足设计要求，工效高、造价低，能充分利用原地土体，就地取材，机械化程度高。施工完成后采用挖深坑数米，用电子填土密实度检测仪对周围土体进行现场质量测试。检测结果为土体密实度和承载力均大于原土体，施工过程中有专人负责记录，记录详实准确。

处理对策：（1）冒浆（内有土粒、水及浆液）量小于注浆量20%者为正常现象，超过20%或完全不冒浆时，应查明原因并采取相应措施。减小冒浆的措施有：一是提高喷射压力；二是适当减小喷嘴直径；三是加快提升和旋转速度等。（2）采用超高喷射（喷射处理地基的顶面超过建筑物基础底面，其超高量大于收缩高度）、回灌冒浆或第二次注浆等措施。防止因喷射注浆中断导致的断桩，可在每次卸管及重新下注浆管时，保证停顿部位的搭接长度不小于100mm，以保证固结体的整体性。（3）固结体不垂直主要由钻孔不垂直引起，实际施工时，钻机就位应准确、稳固、垂直，引孔前，采用水平尺校正钻机垂直度，确保钻机就位偏差不大于50mm，垂直度偏差不大于1/100。（4）立即更换高压泵；高压泵摆放距离过远，增加了高压胶管的长度，使高压喷射流的沿程损失增大，导致实际喷射压力降低，实际施工中，钻机与高压泵的距离不宜大于50m；流量较大而压力偏低时，应检查各部位的泄漏情况，必要时拔出注浆管，检查密封性能。

结论

由此可以看出，高压喷射灌浆施工技术的施工在水利水电工程中，由于施工技术很特殊，在施工时难免会有很多因素的干扰，导致很难控制质量，因此，就要求施工技术人员在施工前要熟悉工艺流程，做好各项环节的控制，把好质量关，只有这样，才能建设出好的工程。

参考文献：

[1] 王永辉. 浅析水利水电施工中的高压喷射灌浆技术[J]. 科技创新与应用，2013，09：136.

[2] 刘国庆. 水利工程中高压喷射灌浆施工方案的分析[J]. 中国新技术新产品，2013，20：45.

[3] 刘俊. 堤防工程高压喷射灌浆防渗墙设计与施工[J]. 城市建筑，2013，06：83-84.

[4] 赵娜，赵雯. 浅谈高压喷射灌浆试验[J]. 河南科技，2013，19：45-46.