高壓噴射灌漿技術在水閘加固施工中的應用

曹松寶 陳家榮 趙國彬

(儀征市水利工程總隊 211400)

以高壓水射流切割技術為原理，并在化學注漿法的基礎上產生的高壓旋噴注漿法在水利工程方面得到廣泛應用。所謂的高壓噴射注漿就是利用鉆機鉆孔，在預先固定的地方插上帶有噴嘴的注漿管，使漿液在高壓設備的強壓下形成高壓射流，在壓力不低于20MPa、漿體在20MPa 以上的高壓沖擊下，從噴嘴中噴出，破壞土體結構。浮出水面的是一些顆粒細小的土料，其余的在多重外力的情況下與漿液混合攪拌，在人為的情況下，漿土會呈現一定的規律排列。待這些漿液充分干透結塊后，便在土中形成一個由固結體與樁間土一起構成的復合地基，這種高壓下形成的地基，更具有承受能力，可為接下來的建設打好基礎。

1 高壓噴射灌漿技術

1.1 以高壓噴射為原理的灌漿技術

在對軟弱地基進行加固以及透水層的防滲工作等方面運用高壓噴射灌漿技術，能起到滲透凝結、位置移動等作用。具體的工作原理如下:將帶有噴嘴的灌漿管利用鉆機打入土層規定的深度后，從噴嘴中噴射出來漿液在40MPa的壓力下形成噴射流，噴射流的沖擊力破壞土層，達到預定形狀的空間，當噴射流的壓力達到一定強度和速度后，土顆粒便與上層分離，一部分細粒土隨漿液冒出地面，其余土顆粒在外力的作用下，與漿液混合，形成一定比例，并且按一定規律排列在一起。

1.2 高壓噴射灌漿技術的優點分析

a.為施工帶來方便。該設備輕巧，反應速度快，施工簡便易學，只需一個小孔便可操作，不會浪費過多的資源。所以在已有建筑物的基礎上建新建筑物簡單方便。

b.具有垂直、傾斜和水平噴射多方位的功能。一般垂直噴射灌漿用于在地面進行的施工建設，傾斜和水平噴射灌漿的方法一般用于隧道、地下鐵道等建設中。

c.具有較強的耐久性。對于一些永久性的工程可采用高壓噴射灌漿，因為運用高壓噴射灌漿加固的地基工程，能達到人們預期估計的效果，且耐久性顯著。

d.可回收漿液。采用高壓噴射灌漿法施工，大概有10%～20%的漿液沿著管壁冒出，如果不回收，將是一種浪費。采用三重管法可以對一部分漿液進行回收再利用。

2 具體施工過程

2.1 鉆孔

首先做好準備工作，確保鉆孔對準鉆孔，機身的水平程度用水平尺測量，穩固機架。將鉆孔偏差控制在某一范圍。鉆孔要達到要求。整個記錄過程要完整，終孔還要有關負責人現場監督簽字，自己不得擅自決定。一般要求使用磨盤鉆造孔，具體有一定的要求，要每鉆進5m，進行測試一次，如有偏差，馬上改正。造孔過程中若出現泄漏，應及時補漏，確保孔內泥漿正常運轉，應盡量在操作時使鉆機處于垂直狀態。

2.2 下噴射管的注意事項

下噴射管前應對漿、氣嘴是否暢通進行檢查，不堵塞;準確地將噴射管下放至設計深度，決定防滲墻質量的關鍵在于將噴嘴對準噴射方向，不出現偏斜的狀況。若噴管未能下到要求的孔深，是不能達到要求的，應作一些調整，重新安放。

2.3 噴射灌漿

水、氣、漿三重管高壓噴射，是將1800 雙嘴噴頭的噴管下至要求的深度后，按要求進行水、氣、漿，噴射的設計;直到灌入的漿液從孔口冒出后，將提升、旋轉、擺動三結合，這樣就會進行自上而下的操作，這三者會配合得有條不紊，直到達到要求。

2.4 清洗充填

管路在噴射完畢后，應保證它的清潔，不能有殘留物，避免為下次工作帶來困擾。高噴灌漿噴至設計頂部高程后，應進行一下操作，首先將噴頭提出孔口，繼續向孔內注入水泥漿，應一直確保孔內漿液保持在某個高度，隨沉隨補，直到不出現下沉狀況為止。有時施工是在一些地形較平坦的位置進行的，在灌漿孔孔口附近根據施工需要挖溝槽，產生的回漿能填補周圍以前的孔口，也能確保回填的及時進行。為避免頂部的凝結體地方出現漿液析水凹陷的狀況，應進行持續噴射，直到飽和。

3 灌漿工藝

3.1 高壓下的長樁噴射工藝

在高壓下噴射長樁形成的固結體必須滿足直徑大小均勻、旋噴樁直徑一致的要求。但是現在以之前單一的噴射技術參數來噴射長樁，是達不到該要求的。此外，一些外在因素，如:天然地基的地質多種多樣;同一片土地，深度不同，土層各異;密實度、含水量等方面不一致等情況，都會導致承載力降低，旋噴樁之間交聯不上等狀況。所以在噴射上對于一些硬上、深部土層和土粒大的卵礫石要適當地增加噴射時間，或者在提升和旋轉速度上作一些調整。

3.2 復噴工藝

以原有的噴射技術參數為依據，采用重復噴射技術。重復噴射就是對某一部位進行多次噴射，這樣能加大固結體的直徑或長度，以便提高固化強度。復噴包括兩種，一種是先噴水最后一次噴漿，另一種是全部噴漿。固結體增徑加長的效果好不好取決于復噴的次數。

3.3 冒漿處理工藝

在旋噴過程中，對于地層狀況的判斷、對旋噴參數合理性的審核等方面都是通過冒漿來觀察的。冒漿是指在旋噴過程中產生的，隨著漿液沿著灌漿管管壁冒出地面的為數不多的土粒。通過觀察冒漿得來的信息更及時。據經驗總結，以灌漿量的20%為標準，冒漿量低于20%的為正常現象，超過標準應先查明原因，一旦查清應及時想辦法補救。還會出現一些其他的狀況，比如:灌漿管密封性不好會導致流量不變而力突然下降;有時候出現不冒漿或斷續冒漿時，應看上質是否松軟，如果是上質疏松屬正常現象，可進行適當的復噴來補救;如果周圍有空洞、通道，可采取以下措施，比如:先拔出灌漿管等待漿液凝固，然后重新灌漿直至冒漿停止等。

3.4 固結體控形工藝

固結體的形狀，可以通過調節噴射壓力和灌漿量，改變噴嘴移動方向和速度予以控制。根據工程需要，可噴射成如下幾種形狀的固結體:圓盤狀——只旋轉不提升或少提升;墻壁狀——只提升不旋轉，噴射方向固定;圓柱狀——邊提升邊旋轉;大底狀在底部噴射時，加大噴射壓力、做重復旋噴或減低噴嘴的旋體提升速度;葫蘆狀——在底部噴射時，加大噴射壓力、做重復旋噴或減低噴嘴的旋轉提升速度;大帽狀——到土層上部時加大壓力或做重復旋噴或減低噴嘴旋轉提升速度;扇形狀——邊往復擺動，邊提升。在做完控形工藝后，要求固結體達到勻稱，粗細和長度差別不大。

3.5 防縮工藝

當采用純水泥漿液進行噴射時，在漿液與土粒攪拌混合后的凝固過程中，由于漿液析水作用，一般均有不同程度的收縮，造成在固結體頂部出現一個凹穴，凹穴的深度隨地層性質、漿液的析出性、固結體的直徑和全長等因素不同而不同，噴射長固結體一般凹穴深度在0.3～1m，單管施噴的凹穴深度最小，約0.1～0.3m;二重管旋噴次之;三重管旋噴最大，約0.3～1m，這是極為不利的，必須采取有效措施予以消除。

3.6 提高樁身強度工藝

采用單管分噴或多重管新工藝，其特點是高壓切割與中壓灌漿分兩步進行。高壓切割后孔內是深泥漿，實質上是成孔，再經中壓灌漿，形成的固結體含土量低，強度高。這樣雖然施工時間增加了近一倍，但從根本上保證了樁身強度。及時補漿，由于水泥的收縮離析作用，注漿后必須及時補漿，才能保證樁長及不斷樁。一般在灌漿后2h 以內補漿，甚至可補入干水泥。

4 結 語

高壓噴射灌漿技術對水閘上部結構影響較小，具有施工簡便、可控性強、安全性高、工程造價低等特點，進行水閘地基加固和糾偏具有明顯的優越性，具有廣泛的推廣應用價值。高壓噴射灌漿用于水利工程地基糾偏尚屬首創。

1 林樂英.水閘工程施工技術分析［J］.科技創新與應用，2012(08).

2 薛躍輝.水閘主體結構的施工技術［J］.技術與市場，2012(05).

3 樓孟華.水利工程中水閘工程施工實踐與技術探討［J］.中國水運(下半月)，2011(04).