水利水电工程施工中高压喷射灌浆技术

赵燕平

（中国水利水电第八工程局有限公司 湖南长沙 410004）

1 高压喷射灌浆技术背景及特点

我国水利水电工程项目繁多，一般来说，高质量的工程建设能最大程度的满足人们实际需求，并提升生活质量。但若在环境恶劣、地质条件差的地方开展水利水电工程，就会增加工程项目的施工难度，此时就需要更高的工程技术来保证工程的整体质量。例如在水利水电工程中常用的高压喷射灌浆技术，其具体作用是为了提高项目基础的安全稳定性、防渗性及实用性。

高压喷射灌浆技术在使用过程中，首先需要使用各类钻机进行钻孔，待钻孔的深度达到设计要求后，利用高压水或高压水泥浆来破坏土地内部结构；其次，在钻杆螺旋上升中，及时向周围土地喷射固化浆液，便可以产生稳定性及防渗性都较好的固结体。另外，向周围土地喷射固化浆液时，可以通过控制喷射速度以及喷射方向来调整出需要的固结体硬度、质量及形态等。常用的喷射方式包括定向喷射、旋转喷射以及摆动喷射。高压喷射灌浆技术的具体特点有以下两点：①高压喷射法。利用工程钻机钻孔至设计深度后，使用高压泥浆泵，通过安装在钻杆杆端置于孔底的特殊喷嘴，向周围土地高压喷射水泥浆液。同时，高压喷射设备的喷杆采取一定的速度一边旋转一边慢慢提升，这样形成的高压射流能有效破坏一定范围内的土体结构，并与喷射出的水泥浆液强制混合。两种物质结合凝固后就能在土体中形成具有一定形状和性能的固结体。②喷射流的速度和移动方向决定着固结体的形状。旋转喷射的方式主要应用于加固地基，增强地基抗剪强度，优化地基土的变形性能，使地基不容易在荷载作用下过大变形或破坏。另外，定向喷射方式喷射出的固结体呈壁状，摆动喷射方式喷射出的固结体呈厚度较大的扇状。这两种喷射方式主要应用于地基防漏以及改善水利条件、稳定边坡等工程上。

2 水利水电工程中高压喷射灌浆技术分类

就目前来说，我国高压喷射灌浆技术在水利水电工程中的技术分类主要有三种，分别为单管法、二管法和三管法，具体使用情况如下：①单管法。单管法在使用的过程中选取的注浆管一般为准42mm或50mm规格的地质钻杆，然后在20～30MPa的气压作用下进行灌浆喷射。喷射过程中原有的土地结构被气压破坏，并形成直径在40～50cm左右的喷射桩。单管法的施工效率和经济效益相对来说较为理想，因此广泛应用于水利水电工程中；②二管法。二管法在使用过程中，首先要将轴距相同的两个喷嘴设置在单管法所应用的注浆管底侧面，然后喷射20MPa左右的气压，使浆液快速喷出。二管法中的压缩空气在轻微气压下喷出，可以形成0.8～1.5m左右的桩孔，因此浆液加固并凝结的效果更为突出一些；③三管法。在三管法的使用过程中，首先采用高压水和外围环绕气流在高压环境下破坏原有土层内部结构，之后在高压水射流喷嘴中放置桩孔空气射流，这时水、气压以及其它细小物质在压力较小的情况下定向喷射。三管法的应用好处就是在喷射过程中可以结合实际情况及时调整喷嘴位置，并形成质量、形状以及强度更加理想的桩体，这种方法效率更进一层，加固防渗效果也更为理想。

3 高压喷射灌浆施工技术在水利水电施工中存在的通病及处理办法

3.1 断桩质量通病

在我国水利水电施工过程中，应用高压喷射灌浆技术通常会出现很多常见通病，其中断桩质量通病就是最常见问题之一。断桩问题最常出现在高压喷射灌浆中断时或者拆管过程中，当管路的接头搭接长度过短时，就会出现搭接处理不当的问题，从而引发断桩。因此，为了有效处理或者防止此类问题，技术人员在灌浆中断的时候要及时对灌浆管路进行标记，并按照施工规范标准对管路进行搭接，然后再开始进行高压喷射灌浆。

3.2 喷嘴以及喷浆管堵塞的质量通病

在应用高压喷射灌浆技术时，当喷浆管中堵塞了碎渣硬物或喷嘴保护不当，就会出现喷嘴以及喷浆管堵塞的质量通病。具体防治措施为：①操作工人要定期并认真检查喷嘴；②使用较为干净的水源进行喷射灌浆；③安装具有清洁水泵功能的过滤网；④及时拆除检查注浆管路内部情况，并在喷射注浆完成后彻底清除残留污垢；⑤杜绝使用过期结块水泥，有条件的尽量使用散装水泥，散装水泥很容易流通和过滤，从而避免喷浆管堵塞现象；⑥在进行喷射前。设备的喷嘴部位可以采取一定的保护措施，注意不能将喷管强行放置孔底等。

3.3 喷水压力骤升、骤降质量通病

在高压喷射灌浆技术使用时，喷水压力骤升或骤降问题也时常出现，这是由于高压水泵工作出现了问题，具体表现为：①喷嘴被残留物或者水泥浆堵塞。应对措施为：将喷嘴处的密封工作做好，并定期检查或更换喷嘴设备；②吸水管进行不正常。应对措施为：检查管路或泵体，排除故障原因，及时修整设备，保证工作正常进行。

4 常见高压喷射灌浆技术在水利水电施工中的应用

4.1 钻孔技术的具体应用

在水利水电工程施工过程中，钻机操作人员的全面掌控能力以及对危险因素的警觉和处理能力都影响着钻孔工程的正常进展，钻孔质量的好坏也决定着内部泥浆的可循环性。因此，在进行钻孔施工时，钻机操作人员首先要具备成熟的钻孔技术，并严格执行工程规范。一般来说，合理的钻孔位置与设计孔位偏差不应超过50mm，最好高于预期设计的深度和底高。在实际的钻孔作业中，钻机操作人员应注意观察和测量随深度增加而变化的水平情况，例如每钻孔3m就用水平尺测量一次，并将数据记录下来，保证钻孔无论是质量、角度还是水平度都满足工程设计需求。另外，钻孔间距容易影响钻孔施工进度的快慢以及项目经济效益。因此，合理设置和维持钻孔的间距有着非常重要的意义。钻机操作人员可以根据施工现场的地质结构以及环境选择合适的高压喷射灌浆技术，并依据土质情况及设计要求，采用适宜的孔径和孔距，在进行高压喷射灌浆过程中，再依据施工情况对钻孔规格和间距进行调整，保证高压喷射灌浆的施工质量。

4.2 高压喷射技术

在高压喷射灌浆技术中，高压喷射技术是应用的核心。高压水、高压空气以及水泥浆在喷射管下入预期深度后，三种成分需要按照顺序进行喷射输送，喷射完毕后在高压的作用力下进行2min左右的静喷，当浆液冒出时应按照提前设计好的参数数据进行灌浆喷射，并保证喷射压力值、速度以及流量值与设计的参数基本相同。由此可见，应用高压喷射技术时需要用到各种精准的工程参数，前期的工作与技术应用非常重要。所有操作和技术都要严格实施，高压喷射灌浆技术的高标准、高效率以及高技术都保证着水利水电工程施工的稳定性和防渗性，因此该技术值得广大工程推广和使用。