水利水電工程施工中高壓噴射灌漿技術(shù)

徐歡

摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)水平的不斷提升，各項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)施工程正如火如荼的加緊建設(shè)，水利水電工程作為重要的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程，在保障民生，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面起到了重要作用。基于此，文章論述了水利水電工程中高壓噴射灌漿技術(shù)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：水利水電；高壓噴射灌漿；技術(shù)應(yīng)用

為提高水工建筑物的防滲水平，找出一種經(jīng)濟(jì)合理且技術(shù)可行的防滲措施，在我國的水利工程領(lǐng)域，必須做好基礎(chǔ)防滲工作。結(jié)合工程實(shí)踐，對高壓噴射灌漿施工技術(shù)的具體應(yīng)用進(jìn)行分析，以探明該技術(shù)應(yīng)用方法和要點(diǎn)。

一、高壓噴射灌漿施工技術(shù)的簡介

水利水電施工過程中最常見的施工技術(shù)之一便是高壓噴射灌漿技術(shù)，其滲透在施工的各個(gè)環(huán)節(jié)中。該施工技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)主要有：第一，在實(shí)施高壓噴射的同時(shí)需在地面預(yù)設(shè)一定深度的鉆孔，通過高壓噴射灌漿改善土體的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，使其與工程更適應(yīng)。在對土體利用高壓噴射進(jìn)行固化時(shí)，可采用不同的噴嘴進(jìn)行漿液噴射，實(shí)現(xiàn)土體的高效糅合與固化，提升地質(zhì)的使用性能，保證其滿足水利水電工程對土體的硬度要求，進(jìn)一步強(qiáng)化土體性能。第二，采用高壓噴射灌漿方式凝固土體時(shí)，其固結(jié)方向與性狀受噴射方向與力度的影響。采用不同的噴射方式可形成不同的土體固結(jié)，如固定方向噴射、螺旋式、擺動(dòng)式噴射等，形成不同的土體固結(jié)形狀。采用固定方向噴射式，可形成壁狀固結(jié)；利用螺旋式噴射則可形成柱狀固結(jié)，大大增強(qiáng)了地基可承受的剪切強(qiáng)度，強(qiáng)化地基穩(wěn)定性。利用螺旋式固結(jié)可對地質(zhì)土質(zhì)有所改善。當(dāng)?shù)鼗枰惺茌^大荷載時(shí)，可增強(qiáng)地基的耐受度，保證地基平穩(wěn)不易損壞。通過螺旋式噴柱可強(qiáng)化地基的負(fù)重能力，尤其是通過噴動(dòng)式擺設(shè)可保證地基不變形，形成較厚的扇形，增強(qiáng)地基的防滲能力，實(shí)現(xiàn)對水利水電工程邊坡的固定。

二、水利水電工程施工中高壓噴射灌溉技術(shù)的應(yīng)用

（一）鉆孔

施工人員對施工現(xiàn)場全面掌握，對施工現(xiàn)場危險(xiǎn)因素的正確處理都影響著施工鉆孔的進(jìn)展情況，決定著其內(nèi)部泥漿的可循環(huán)性，因此，在進(jìn)行鉆孔施工時(shí)，施工人員不僅要科學(xué)地運(yùn)用鉆孔技術(shù)，合理的鉆機(jī)，還需要調(diào)整鉆孔機(jī)的角度保證其垂直鉆孔，合理測定鉆孔的相關(guān)物理參數(shù)，保證鉆孔質(zhì)量。通常，應(yīng)控制實(shí)際鉆孔位置與設(shè)計(jì)孔位不超過50mm的偏差，保證灌漿率最少為0.5%，高于設(shè)計(jì)孔位的預(yù)期深度底高。在進(jìn)行實(shí)際鉆孔作業(yè)時(shí)，隨著深度的增加，應(yīng)及時(shí)測量水平情況，即每3m用水平尺測量一次，保證鉆孔角度滿足設(shè)計(jì)的基本要求。施工的進(jìn)度和經(jīng)濟(jì)效益會(huì)受到鉆孔間距的影響，不僅如此，鉆孔質(zhì)量還關(guān)系到凝結(jié)固體的強(qiáng)度，進(jìn)而影響其整體性能，由此可見，為提升水利工程的施工質(zhì)量，需要合理布控鉆孔的間距，以現(xiàn)場的實(shí)際地質(zhì)結(jié)構(gòu)為依據(jù)進(jìn)行施工技術(shù)的選擇，充分應(yīng)用高壓噴射技術(shù)，同時(shí)在應(yīng)用此技術(shù)時(shí)，綜合考量可能存在的影響因素。通?，F(xiàn)階段的水利水電施工中，多使用直徑1.8m、擺角15°的鉆孔形式，孔距布置通常為2m，并在具體施工中進(jìn)行不斷的調(diào)整。在進(jìn)行鉆孔的檢驗(yàn)時(shí)，要充分敞開孔口的水輪、實(shí)現(xiàn)通風(fēng)，并對鉆孔底部的管道進(jìn)行充分沖洗清潔。

（二）下入噴射桿

在進(jìn)行泥漿固壁鉆孔時(shí)，應(yīng)同時(shí)進(jìn)行噴射桿下底施工作業(yè)。其主要施工步驟為，利用鉆進(jìn)套管跟管，取出孔終后的鉆桿，下入噴射桿，隨后拔出套管，也可直接在完成鉆孔后進(jìn)行取桿，利用PVC護(hù)管壁或是泥漿護(hù)壁向鉆孔處進(jìn)行灌注。完成泥漿護(hù)壁鉆孔后，可直接進(jìn)行噴桿下入；鉆桿以旋轉(zhuǎn)式振動(dòng)前進(jìn)、或是以射水法進(jìn)行鉆進(jìn)。利用噴桿充分發(fā)揮其作用，注意作業(yè)施工前充分測試檢驗(yàn)應(yīng)用設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行情況，利用試噴完成質(zhì)量檢測，進(jìn)而保證下入后設(shè)備可高質(zhì)量作業(yè)；

（三）高壓噴射

高壓噴射的常見物質(zhì)為壓縮空氣、水泥漿、高壓水等，其主要通過下入噴射管至預(yù)設(shè)土層，同時(shí)靜噴3分鐘左右，以設(shè)計(jì)參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行漿液灌注，進(jìn)行漿液噴射時(shí)要保證勻速前進(jìn)、符合壓力設(shè)計(jì)要求、滿足噴射流量的標(biāo)準(zhǔn)，并準(zhǔn)確全面的記錄數(shù)據(jù)。由此可見，各項(xiàng)施工技術(shù)的參數(shù)影響高壓噴射灌注技術(shù)，因此要注意鉆孔的前期準(zhǔn)備、噴射管下入施工等，都需要滿足各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)基本要求，加強(qiáng)各個(gè)施工細(xì)節(jié)環(huán)節(jié)的控制，降低外界因素對水利工程施工的影響，提升高壓噴射灌漿技術(shù)質(zhì)量。

三、工程概況

（一）水庫工程特性

某水庫總庫容448萬m3，最大壩高45m，壩頂高程192.5m。大壩為均質(zhì)土壩，溢洪道為開敞式實(shí)用堰型，壩下涵管位于大壩中底部，鋼筋混凝土管內(nèi)套Φ0.4m鑄鐵鋼管。工程等別為IV等，主要建筑物為4級，次要建筑物5級，水庫按30年一遇洪水設(shè)計(jì)、1000年一遇洪水校核。

（二）地質(zhì)條件及病險(xiǎn)情況

壩區(qū)出露地層有混合花崗巖和第四系松散堆積層，壩址區(qū)構(gòu)造線方向主要呈NE向，巖體的片麻理構(gòu)造較清晰，產(chǎn)狀也比較穩(wěn)定，主要呈NE45°～55°，傾SE傾角40°～62°。壩區(qū)斷裂構(gòu)造主要呈陡傾角閉合狀。壩區(qū)斷層不很發(fā)育，僅見5條裂隙狀斷層。壩址區(qū)裂隙中等發(fā)育，發(fā)育比較明顯的裂隙有4條。工程區(qū)無活動(dòng)性斷裂及區(qū)域大構(gòu)造通過，區(qū)域構(gòu)造相對穩(wěn)定?；鶐r裂隙潛水存于壩基混合花崗巖體節(jié)理裂隙中，接受大氣降水和區(qū)域地下水補(bǔ)給，排泄于河谷低洼處。壩體土體不均一，填筑質(zhì)量大部分較好，總體呈稍密-中密狀，土體含粉、黏粒偏少。壩基為全-強(qiáng)風(fēng)化混合花崗巖；右岸壩肩巖體單薄，裂隙較發(fā)育；左岸山體為強(qiáng)風(fēng)化山梁。壩基及兩岸壩肩均具中等透水性，存在壩基、壩肩滲漏及繞壩滲漏問題。壩體最大水平滲透坡降及壩體逸出坡降均大于允許滲透坡降，滲透性態(tài)不安全。

（三）噴射施工

放樣鉆機(jī)就位，水平調(diào)校，使鉆桿軸線垂直對準(zhǔn)鉆孔中心。膨潤土護(hù)壁，鉆孔達(dá)設(shè)計(jì)深度后移開鉆機(jī)，移入高噴臺車，安裝好噴射管，對中、調(diào)平，同時(shí)確定擺噴角度。

下注漿管：將三重噴射灌漿管插入孔內(nèi)預(yù)定深度，為防止泥沙堵塞噴嘴，使用低壓水和少量壓縮空氣，邊射水邊插管?？椎壮猎^多時(shí)，先噴泥漿和用旋提擺裝置配合掃孔，直至噴射管完全到達(dá)孔底。

旋擺提升：噴射管達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，送空氣、高壓水，送水泥漿（P.O32.5普通硅酸鹽水泥漿）靜噴5min，待孔口回漿的比重>1.3g/cm3后開始提升噴射，控制好提升速度自下而上邊噴射邊轉(zhuǎn)動(dòng)邊提升，直到設(shè)計(jì)高度?？紤]到漿液凝固收縮，停漿位置提高0.5～1.0m；在發(fā)現(xiàn)孔口漿下降后進(jìn)行回灌補(bǔ)漿或二次注漿。

回灌：頂部2m空樁，進(jìn)行普通注漿后，在鄰近孔施工前應(yīng)進(jìn)行回灌。

（四）防滲效果

抽芯取樣檢測：三個(gè)防滲墻抽芯取樣孔，均未采集到自上而下連續(xù)分布的混凝土巖芯。

鉆孔注水試驗(yàn)：3個(gè)鉆孔均采用降水頭注水試驗(yàn)法，鉆孔中所揭露到的混凝土巖芯孔段，滲透系數(shù)為4.5×10-8～4.0×10-7cm/s，具微透水性。從抽檢情況看，防滲墻滲透系數(shù)符合設(shè)計(jì)要求（小于1.0×10-6cm/s），質(zhì)量合格。

挖開察看：現(xiàn)場開挖了2處觀測，擺噴成墻明顯，泥結(jié)厚度31～78cm。

實(shí)際觀測滲流量：工程實(shí)施后，2014—2018年五年間對壩后量水堰滲水量觀測，與灌漿前相比，滲水量大為減少。加固前正常蓄水位190m，滲水量為825.4m3/d，加固后實(shí)測滲水量168.7m3/d（設(shè)計(jì)滲水量152.9m3/d），壩內(nèi)最大水平滲透坡降及浸潤線出逸坡降均在規(guī)范要求之內(nèi)。

總而言之，水利工程的具體施工當(dāng)中，受到諸多因素影響會(huì)造成工程施工的質(zhì)量問題，所以在應(yīng)用高壓噴射灌漿技術(shù)時(shí)，需要嚴(yán)格按照規(guī)范流程，確保各項(xiàng)指標(biāo)符合規(guī)范設(shè)計(jì)要求，確保整體工程的施工質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]甄新娟.高壓噴射灌漿防滲墻技術(shù)在水庫壩體防滲中的應(yīng)用[J].吉林水利，2018（08）

[2]郭寧.水利水電工程施工中高壓噴射灌漿技術(shù)[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2018（22）：