水利水電工程施工中高壓噴射灌漿技術

趙燕平

（中國水利水電第八工程局有限公司 湖南長沙 410004）

1 高壓噴射灌漿技術背景及特點

我國水利水電工程項目繁多，一般來說，高質(zhì)量的工程建設能最大程度的滿足人們實際需求，并提升生活質(zhì)量。但若在環(huán)境惡劣、地質(zhì)條件差的地方開展水利水電工程，就會增加工程項目的施工難度，此時就需要更高的工程技術來保證工程的整體質(zhì)量。例如在水利水電工程中常用的高壓噴射灌漿技術，其具體作用是為了提高項目基礎的安全穩(wěn)定性、防滲性及實用性。

高壓噴射灌漿技術在使用過程中，首先需要使用各類鉆機進行鉆孔，待鉆孔的深度達到設計要求后，利用高壓水或高壓水泥漿來破壞土地內(nèi)部結(jié)構(gòu)；其次，在鉆桿螺旋上升中，及時向周圍土地噴射固化漿液，便可以產(chǎn)生穩(wěn)定性及防滲性都較好的固結(jié)體。另外，向周圍土地噴射固化漿液時，可以通過控制噴射速度以及噴射方向來調(diào)整出需要的固結(jié)體硬度、質(zhì)量及形態(tài)等。常用的噴射方式包括定向噴射、旋轉(zhuǎn)噴射以及擺動噴射。高壓噴射灌漿技術的具體特點有以下兩點：①高壓噴射法。利用工程鉆機鉆孔至設計深度后，使用高壓泥漿泵，通過安裝在鉆桿桿端置于孔底的特殊噴嘴，向周圍土地高壓噴射水泥漿液。同時，高壓噴射設備的噴桿采取一定的速度一邊旋轉(zhuǎn)一邊慢慢提升，這樣形成的高壓射流能有效破壞一定范圍內(nèi)的土體結(jié)構(gòu)，并與噴射出的水泥漿液強制混合。兩種物質(zhì)結(jié)合凝固后就能在土體中形成具有一定形狀和性能的固結(jié)體。②噴射流的速度和移動方向決定著固結(jié)體的形狀。旋轉(zhuǎn)噴射的方式主要應用于加固地基，增強地基抗剪強度，優(yōu)化地基土的變形性能，使地基不容易在荷載作用下過大變形或破壞。另外，定向噴射方式噴射出的固結(jié)體呈壁狀，擺動噴射方式噴射出的固結(jié)體呈厚度較大的扇狀。這兩種噴射方式主要應用于地基防漏以及改善水利條件、穩(wěn)定邊坡等工程上。

2 水利水電工程中高壓噴射灌漿技術分類

就目前來說，我國高壓噴射灌漿技術在水利水電工程中的技術分類主要有三種，分別為單管法、二管法和三管法，具體使用情況如下：①單管法。單管法在使用的過程中選取的注漿管一般為準42mm或50mm規(guī)格的地質(zhì)鉆桿，然后在20～30MPa的氣壓作用下進行灌漿噴射。噴射過程中原有的土地結(jié)構(gòu)被氣壓破壞，并形成直徑在40～50cm左右的噴射樁。單管法的施工效率和經(jīng)濟效益相對來說較為理想，因此廣泛應用于水利水電工程中；②二管法。二管法在使用過程中，首先要將軸距相同的兩個噴嘴設置在單管法所應用的注漿管底側(cè)面，然后噴射20MPa左右的氣壓，使?jié){液快速噴出。二管法中的壓縮空氣在輕微氣壓下噴出，可以形成0.8～1.5m左右的樁孔，因此漿液加固并凝結(jié)的效果更為突出一些；③三管法。在三管法的使用過程中，首先采用高壓水和外圍環(huán)繞氣流在高壓環(huán)境下破壞原有土層內(nèi)部結(jié)構(gòu)，之后在高壓水射流噴嘴中放置樁孔空氣射流，這時水、氣壓以及其它細小物質(zhì)在壓力較小的情況下定向噴射。三管法的應用好處就是在噴射過程中可以結(jié)合實際情況及時調(diào)整噴嘴位置，并形成質(zhì)量、形狀以及強度更加理想的樁體，這種方法效率更進一層，加固防滲效果也更為理想。

3 高壓噴射灌漿施工技術在水利水電施工中存在的通病及處理辦法

3.1 斷樁質(zhì)量通病

在我國水利水電施工過程中，應用高壓噴射灌漿技術通常會出現(xiàn)很多常見通病，其中斷樁質(zhì)量通病就是最常見問題之一。斷樁問題最常出現(xiàn)在高壓噴射灌漿中斷時或者拆管過程中，當管路的接頭搭接長度過短時，就會出現(xiàn)搭接處理不當?shù)膯栴}，從而引發(fā)斷樁。因此，為了有效處理或者防止此類問題，技術人員在灌漿中斷的時候要及時對灌漿管路進行標記，并按照施工規(guī)范標準對管路進行搭接，然后再開始進行高壓噴射灌漿。

3.2 噴嘴以及噴漿管堵塞的質(zhì)量通病

在應用高壓噴射灌漿技術時，當噴漿管中堵塞了碎渣硬物或噴嘴保護不當，就會出現(xiàn)噴嘴以及噴漿管堵塞的質(zhì)量通病。具體防治措施為：①操作工人要定期并認真檢查噴嘴；②使用較為干凈的水源進行噴射灌漿；③安裝具有清潔水泵功能的過濾網(wǎng)；④及時拆除檢查注漿管路內(nèi)部情況，并在噴射注漿完成后徹底清除殘留污垢；⑤杜絕使用過期結(jié)塊水泥，有條件的盡量使用散裝水泥，散裝水泥很容易流通和過濾，從而避免噴漿管堵塞現(xiàn)象；⑥在進行噴射前。設備的噴嘴部位可以采取一定的保護措施，注意不能將噴管強行放置孔底等。

3.3 噴水壓力驟升、驟降質(zhì)量通病

在高壓噴射灌漿技術使用時，噴水壓力驟升或驟降問題也時常出現(xiàn)，這是由于高壓水泵工作出現(xiàn)了問題，具體表現(xiàn)為：①噴嘴被殘留物或者水泥漿堵塞。應對措施為：將噴嘴處的密封工作做好，并定期檢查或更換噴嘴設備；②吸水管進行不正常。應對措施為：檢查管路或泵體，排除故障原因，及時修整設備，保證工作正常進行。

4 常見高壓噴射灌漿技術在水利水電施工中的應用

4.1 鉆孔技術的具體應用

在水利水電工程施工過程中，鉆機操作人員的全面掌控能力以及對危險因素的警覺和處理能力都影響著鉆孔工程的正常進展，鉆孔質(zhì)量的好壞也決定著內(nèi)部泥漿的可循環(huán)性。因此，在進行鉆孔施工時，鉆機操作人員首先要具備成熟的鉆孔技術，并嚴格執(zhí)行工程規(guī)范。一般來說，合理的鉆孔位置與設計孔位偏差不應超過50mm，最好高于預期設計的深度和底高。在實際的鉆孔作業(yè)中，鉆機操作人員應注意觀察和測量隨深度增加而變化的水平情況，例如每鉆孔3m就用水平尺測量一次，并將數(shù)據(jù)記錄下來，保證鉆孔無論是質(zhì)量、角度還是水平度都滿足工程設計需求。另外，鉆孔間距容易影響鉆孔施工進度的快慢以及項目經(jīng)濟效益。因此，合理設置和維持鉆孔的間距有著非常重要的意義。鉆機操作人員可以根據(jù)施工現(xiàn)場的地質(zhì)結(jié)構(gòu)以及環(huán)境選擇合適的高壓噴射灌漿技術，并依據(jù)土質(zhì)情況及設計要求，采用適宜的孔徑和孔距，在進行高壓噴射灌漿過程中，再依據(jù)施工情況對鉆孔規(guī)格和間距進行調(diào)整，保證高壓噴射灌漿的施工質(zhì)量。

4.2 高壓噴射技術

在高壓噴射灌漿技術中，高壓噴射技術是應用的核心。高壓水、高壓空氣以及水泥漿在噴射管下入預期深度后，三種成分需要按照順序進行噴射輸送，噴射完畢后在高壓的作用力下進行2min左右的靜噴，當漿液冒出時應按照提前設計好的參數(shù)數(shù)據(jù)進行灌漿噴射，并保證噴射壓力值、速度以及流量值與設計的參數(shù)基本相同。由此可見，應用高壓噴射技術時需要用到各種精準的工程參數(shù)，前期的工作與技術應用非常重要。所有操作和技術都要嚴格實施，高壓噴射灌漿技術的高標準、高效率以及高技術都保證著水利水電工程施工的穩(wěn)定性和防滲性，因此該技術值得廣大工程推廣和使用。