水利工程施工中高壓噴射灌漿技術的應用研討

【摘要】高壓噴射灌漿技術并不是近幾年才發展起來的，在20世紀70年代，日本和瑞典就已經提出來高壓噴射灌漿的技術。本文就簡要探討了高壓噴射灌漿技術的施工工藝，并分析了它在壩基防滲處理中的實際應用過程。

【關鍵詞】高壓噴射灌漿；工藝原理；工藝流程；水庫壩基

1、關于高壓噴射灌漿技術

1.1 定義

高壓噴射灌漿技術在工程領域中簡稱“高噴”，它是一種利用高壓漿液或高壓水來形成高速率噴射流束，對地層土體進行切割、沖擊的強力工程技術。在水利水壩工程中，高噴可以為壩基形成墻狀凝結體，進而提升壩基的承載能力與防滲水能力。

1.2 高噴技術對于病險水庫防滲加固的意義

對庫容在10萬m3以上的水壩而言，其失事的主要因素就是壩體壩基漏水管涌，特別是對我國一些上世紀60～70年代修建的老水庫，由于它們普遍采用的是土石壩結構，由于當時的施工技術能力有限，所以在壩基防滲方面處理措施并不完善，如今年久老化后出現壩基滲漏現象也非常正常。在面對這樣存在安全隱患的病壩，為了解除它對水庫所存在的潛在危機，恢復水庫的最大效益發揮，就有必要對水庫壩基進行防滲漏方面的加固維修。

從技術角度講，高噴技術實質上是對水庫壩體壩基形成一道防滲墻，這道防滲墻主要通過鉆機鉆孔到需要處理的薄弱位置，再利用高壓射流沖擊來實施攪拌，最后由水泥漿與地層土石顆粒共同混合形成最終的防滲凝結體，實現對壩基的防滲加固作用。嚴格來說，高噴技術對原壩體的結構影響非常小，而且其工程造價也相對低廉，在針對這樣年久失修的病險水庫修復來說是具有很明顯的優越性的。

2、高壓配射灌漿技術的工藝原理

2.1 沖切摻攪作用

高壓噴射灌漿技術的工藝原理主要是利用高壓射流，并在強裂的沖擊下，使漿液在有效范圍內快速擴散，填充土層，與土石粒混合硬化后形成凝結石，從而改變原有的地層結構及組成，提高防滲能力和承載力。

2.2 升揚、轉換作用

不同于其他水利工程施工技術，高壓噴射灌漿技術具有很大的獨特性，施工速度快，節省了施工時間，可以在極大程度上提高水利工程質量。高壓噴射灌漿技術的施工原理是在空氣的作用下將水、氣、漿等從噴嘴中噴出，經過一定的反應后達到破壞地層結構的目的，并對其起到升揚的作用。另外，高壓噴射灌漿施工技術還可以將土石碎屑等填入地層中，填充土層，剩余的空隙由漿液進行補充，起到轉換的作用。

2.3 擠壓、滲透作用

除了起到升揚及轉換作用之外，高壓噴射灌漿技術還起到擠壓和滲透的作用，這也是被廣泛用于水利建設施工中的重要原因。由于高噴射流強度與射流距離成反比例關系，距離越大，強度反而越小，當距離達到一定時，強度就會衰減至射流束的末端，從而對底層起到擠壓的作用。在噴射環節完畢之后，接下來就進行靜壓灌漿，對有效范圍內的土層起到滲透作用，最終使凝結體與周圍土體緊密結合，在外側形成滲透凝結層，提高防滲性能。

2.4 位移握裹作用

由于地層結構復雜，含有很多較小的塊石，在大能量的噴射之下，加之升揚、轉換作用，將漿液填滿塊石的周圍縫隙。需要注意的是，在遇到較大的塊石或者塊石區域時，要降低噴射速度，提高噴射強度，將大塊石進行位移及松動，同時，重復填滿漿液的步驟，將漿液滲入塊石空隙中。通過高壓噴射擠壓、余壓及滲透等綜合方式，產生握裹凝結作用，從而形成連續的、密實的凝結體。

3、高噴的施工工藝流程

高噴的施工工藝流程主要分為以下幾個步驟，本文將作出一一解析。

3.1 鉆孔

鉆孔首先要利用水平尺來衡量機身水平，在墊穩墊平機架的基礎上實施鉆孔。鉆孔的偏差不應該大于1～3cm，而且其鉆入基巖的深度應該保持在1.0～1.2m左右，最終的終孔要在現場監理的檢查允許下才算完成。在鉆孔過程中應該考慮對孔斜率的嚴格控制，理論上來說鉆孔的孔深如果大于15m時，就應該考慮采用磨盤鉆實施鉆孔，每鉆進5m左右就用斜測儀進行一次孔斜率測量，如果發現測量結果超出標準就要立即進行修正，有必要時需要重新鉆孔。

3.2 下噴射管

噴射管應該按照設計方案被下放到一定深度，并保持噴嘴對準噴射方向，這也是確保防滲墻質量的重要環節。為了防止噴射管在下放過程中出現噴嘴堵塞，可以適當利用低壓送水、送漿、送氣來輔助下管，這也是在為下放噴射管加裝臨時防護措施。

3.3 噴射灌漿

噴射灌漿是整個高噴工藝流程中最關鍵的一步，在噴射管下放到設計深度并完成安裝以后，就可以按照要求進行1～3mm的噴射。在噴射過程中應該按照預定標準對噴射速度、旋轉角度進行隨時調整，例如在提升過程中設計噴射高度，保證送水送氣送漿的穩定實施。噴射之后要對管內進行清潔沖洗，避免超重殘渣遺留在管路中，同時也是為了避免下次高噴實施時孔內堵管現象的出現。

3.4 充填

在凝結體的形成過程中，其頂部很容易形成因漿液析水現象而導致的自然凹陷。所以在高噴施工結束以后要對鉆孔孔位進行灌漿充填，保證孔口漿液面不會繼續出現凹陷下沉現象。以下為壩基高噴的整個施工工藝流程，如圖1。

圖1高壓噴射灌漿施工工藝流程圖

總體而言，高噴工藝在病險水庫壩基的防滲處理方面主要采用的定噴、旋噴和擺噴三種方式，而且三者在耗漿量、噴射速度和噴射范圍上各有優勢，能夠形成較好的互補配合施工效果，對壩基具有良好的防滲加固作用。

4、水庫壩基防滲處理施工工藝

4.1 高噴技術的施工工藝

在施工前首先要對墻體的位置進行確定，要保證施工建立墻體的地方無障礙，且平整。還要對軟土進行土質改造，降低施工過程中地基不穩造成建筑坍塌的隱患，要時刻清除障礙，為能順利進行施工做好一切準備工作。

在墻體的位置確定后，要對噴墻做好管理，要控制好灌漿的壓力，速度等問題，最后使漿液達到沸騰的狀態。從而保證墻體密度均勻，無夾層、蜂洞。一旦有管道堵塞的現象發生，應當立即停止施工，進行維修防護工作。

在施工前首先要選擇一組經驗豐富，素質較高的隊伍，正所謂良好的開端是成功的一半，一個好的工作隊伍，才能創造出色的工作業績。隨后要制定詳細的施工計劃，責任到人，要進行詳細的分工，還要對可能出現的問題進行預防，建立完善的預防措施。人員安排好后，需要對使用的機械進行檢測，確保機械能正常使用，并備好機械的相關配件，防止各種突發事件。

在施工過程中，首先應該對材料進行檢測，尤其是對水泥要進行詳細的檢測。存放過久或者受潮結塊的水泥不宜再使用。其次，是對鉆孔的沖洗，鉆孔應使用風水輪流沖洗，直至無堵塞物，水源清澈后停止。并且，還要通過壓水壓氣檢查，防漏防滲。最后，在進行灌漿的過程中要對儀器的裂縫進行實時的關注，防止凝固體被損壞。

在施工之后，工程師應該對照圖紙，進行逐一的核對和檢查。同時，還要及時掌握地層內部的動態變化。

5、結束語

高噴灌漿屬于地下隱蔽工程，對施工參數必須嚴格控制，才能保證工程的施工質量。其中高噴管的提升速度、高壓水的壓力、水泥漿液的比重、回漿量等是高噴施工質量控制的關鍵。

控制好鉆孔偏斜度是高噴成墻的關鍵工序。若孔斜過大，會造成搭接錯位或搭接不上等。為此，在鉆孔前必須做好各項準備工作，首先鉆機安裝必須牢固平穩，且須用水平儀找平；然后對鉆桿進行垂直度檢查，保證鉆桿順直；鉆進過程中鉆機操作必須輕壓慢鉆，確保鉆孔孔斜率不大于1%。

參考文獻：

[1] 盧曉鵬.高壓噴射灌漿技術在云南病險水庫加固工程中的應用[J].水利水電科技進展，2012，32（5）：82-85.

[2] 徐有前.高壓噴射灌漿技術在大壩防滲加固中的應用[J].合肥工業大學學報（自然科學版），2003，26（3）：436-440.