水利施工高壓噴射灌漿技術(shù)問(wèn)題探討

蔣立山

（杭州市余杭區(qū)苕溪堤防河道管理所，浙江 杭州 311100）

高壓噴射灌漿技術(shù)簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是利用高壓射流的沖擊力破壞被灌土體，使?jié){液與土粒摻和并凝結(jié)，從而形成防滲板墻的一種工程施工技術(shù)。在土木工程施工中，作為一種較為常見(jiàn)的重要建筑土體防滲固化方法，其技術(shù)大體上容易實(shí)施，但是在技術(shù)細(xì)節(jié)上較容易出現(xiàn)問(wèn)題，這樣就容易影響工程的整體質(zhì)量水平和安全指數(shù)，就好像千里之堤毀于蟻穴一樣。

1 高壓噴射灌漿技術(shù)原理

1.1 工程振動(dòng)棒原理

工程振動(dòng)棒的工作是由在棒體殼內(nèi)的一個(gè)偏心轉(zhuǎn)子在電動(dòng)機(jī)上高速旋轉(zhuǎn)從而帶動(dòng)棒體外殼進(jìn)行頻率震動(dòng)。在施工中，工人會(huì)用工程用的隔板組成一個(gè)方形槽道，再向其中注入泥沙漿（由泥沙漿泵射車(chē)向施工處泵射運(yùn)輸），由于泥沙漿中有石子和泥沙，所以在填充的地方就會(huì)有細(xì)小的空隙，這就需要工程振動(dòng)棒插入其中對(duì)沒(méi)有填實(shí)的泥沙漿進(jìn)行工作，在高頻振動(dòng)下，細(xì)小空隙就會(huì)被填實(shí)，這樣就提升了工程的質(zhì)量，提高了工程的安全指數(shù)。

1.2 高壓噴射灌漿技術(shù)

高壓噴射灌漿技術(shù)，你可以理解為傳統(tǒng)灌漿技術(shù)的升級(jí)與改進(jìn)版，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是由高壓水泵將通過(guò)水管大量的直徑約2～3 mm的水流從小孔泵出，此時(shí)形成的高壓水流具有極高的能量，就會(huì)使泥沙漿細(xì)化并且粘合，填補(bǔ)細(xì)小的空隙，將泥沙漿和土粒石子摻攪混合，形成凝結(jié)塊體，使工程質(zhì)量提高，達(dá)到加固防滲的目的。高壓噴射灌漿技術(shù)設(shè)施分為單管、二管和三管構(gòu)件，其各有不同。單管法：?jiǎn)喂芊ǖ母邏簢娚涔酀{技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是單管法需要條件少，容易實(shí)施，在要求不高的工程中使用十分經(jīng)濟(jì)有效，雖然形成的凝結(jié)塊體相對(duì)于其他兩種方法來(lái)說(shuō)較小（形成凝結(jié)塊體較小意味著整體性較差，對(duì)環(huán)境對(duì)其形成的損害抵抗能力較弱），但較易施行。二管法：二管法使用高壓氣泵泵出高壓空氣用來(lái)保護(hù)泥漿射液束，這樣一來(lái)由于有高壓氣幕保護(hù)，可形成較穩(wěn)定的泥漿射液束，所以排量較第一種方法高，形成凝結(jié)塊體約為單管法形成的凝結(jié)塊體的一倍，但技術(shù)難度和設(shè)備要求較單管法稍高。三管法：可以說(shuō)是二管法的升級(jí)版，更加貼合泥漿射液束的高壓氣幕，使泥漿射液束的威力更強(qiáng)大，形成的凝結(jié)塊體更大，并且這樣還不容易磨損機(jī)器，但是技術(shù)難度比單管發(fā)和二管法更大些，一般中小型施工團(tuán)隊(duì)無(wú)法實(shí)施。一般水電工程防滲固化灌漿中常使用三管法。

1.3 高壓噴射灌漿技術(shù)噴射分類(lèi)

按照高壓泥漿射液束噴射的形式，高壓噴射灌漿技術(shù)可分為定噴式、擺噴式和旋噴式3種。（1）定噴式：定噴式即在單位位置內(nèi)固定位置角度的泥漿射液束的噴射方式，這種方式可形成薄板狀泥沙漿凝結(jié)塊體，一般適用于水位較低的防滲固化工程，適用地質(zhì)：砂土、粉土。（2）擺噴式：擺噴式即在單位位置內(nèi)一定角度內(nèi)搖擺噴射，可以形成較厚的泥沙漿凝結(jié)塊體，一般適用于水位中低的防滲固化工程，適用地質(zhì)：卵石層、碎石層和礫石層。（3）旋噴式：旋噴式可以形成螺旋柱狀的泥沙漿凝結(jié)塊體，一般用于高水位的防滲固化工程，同時(shí)可以用來(lái)對(duì)地基進(jìn)行加固防滲，適用地質(zhì)：均適用，但造價(jià)高。

2 高壓噴射灌漿技術(shù)所需要的條件

2.1 應(yīng)對(duì)不同種類(lèi)配比的泥沙漿需不同考慮

（1）淤泥質(zhì)黏土：淤泥質(zhì)黏土本身黏性較高，但集合體缺乏強(qiáng)度和韌度，一旦自身凝結(jié)成塊體，那么雖然防滲目的能達(dá)到，但容易被沖刷和硬物損壞，所以對(duì)此類(lèi)地質(zhì)情況應(yīng)選用含有中等大小約3～8 mm的顆粒物泥沙漿進(jìn)行強(qiáng)化加固作業(yè)。（2）碎石：碎石一般塊狀且個(gè)體較大，容易形成較大空隙，且黏結(jié)性不好，較松散，整體結(jié)構(gòu)易破壞，那么應(yīng)選用較細(xì)膩且黏性較大泥沙漿進(jìn)行強(qiáng)化加固作業(yè)。（3）粉土：粉土質(zhì)地質(zhì)條件與淤泥質(zhì)泥土有相似之處，粉土質(zhì)材質(zhì)較細(xì)膩，但粘性和強(qiáng)度不夠，可在應(yīng)對(duì)淤泥質(zhì)黏土基礎(chǔ)上，增大水配比，并選用合適的高壓泥漿射液束噴射方式，比如擺噴式，這樣就可達(dá)到加固防滲強(qiáng)化效果。（4）卵石：卵石較碎石個(gè)體稍小，其形成空隙也較小，且卵石一般表面圓滑，如果加入細(xì)小顆粒可能會(huì)使其卵石之間的結(jié)合變得不穩(wěn)定，所以應(yīng)選用材質(zhì)細(xì)膩且自體凝結(jié)性較好的泥沙漿，使卵石在其中充當(dāng)骨架，強(qiáng)化、加固建筑。（5）砂土：砂土相對(duì)于其他材質(zhì)的地質(zhì)情況還是較易的，一般的泥沙漿即可，砂土自身顆粒較小，并具有一定黏結(jié)性，所以，易形成固化物且致密性較好。（6）礫石：礫石一般具有較好的幾何外形，其加固方法與碎石類(lèi)似，需要泥沙漿的類(lèi)型也相似，礫石常用來(lái)強(qiáng)化夯實(shí)水渠的地基和大壩的護(hù)坡等。

2.2 合理的使用不同型號(hào)的鉆機(jī)

對(duì)于不同地形，鉆孔的深度不同，一般來(lái)說(shuō)采用地質(zhì)鉆機(jī)，鉆孔深度不超過(guò)100 m，一般常用的鉆機(jī)有GQ——80型、XY——4型、GJ——150等。類(lèi)似卵石較松散的地層一般用SH——30型鉆機(jī)，或者用和SH——30類(lèi)似的具有沖擊功能的沖擊鉆機(jī)。如果在地質(zhì)堅(jiān)硬的地層造孔，則使用GQ——80型或者SPJ——300型液壓鉆機(jī)進(jìn)行沖擊造孔，這類(lèi)鉆機(jī)沖擊力大，穩(wěn)定性好而且鉆頭硬度較高。

2.3 高壓噴射灌漿技術(shù)中的壓力機(jī)械

（1）高壓水泵：高壓水泵是高壓噴射灌漿技術(shù)中的主體，用強(qiáng)大的壓力將水泵上高空或者地下。一般用3D2——S高壓柱塞泵，其具有60 MPa左右的高壓力，電機(jī)功率為75 kW，流量可達(dá)50 L/min。（2）高壓泥漿泵：高壓泥漿泵泵出高壓泥漿，由于泥漿中顆粒物相對(duì)較多，大量顆粒物在高壓下容易損壞泵體。一般用SNC——H300水泥注漿車(chē)上的高壓泥漿泵或者PP——120高壓注漿泵。（3）空壓機(jī)：空壓機(jī)是用高壓壓進(jìn)空氣的高壓泵，高壓空氣在高壓泥漿射液束和高壓水流周?chē)纬杀Ｗo(hù)氣幕，用以保護(hù)水流和泥漿射液束的壓力穩(wěn)定，增加能量、減少損失。（4）攪漿機(jī)：攪漿機(jī)和攪拌機(jī)類(lèi)似，分為立式、臥式和噴射式。立式有JJS——2B和JJS——10型攪漿機(jī)。臥式有JS300和WJ80型攪漿機(jī)。噴射式一般指ZJ——400噴射式攪漿機(jī)。（5）高噴臺(tái)車(chē)。

2.4 高噴灌漿主要工藝流程

定位放樣→試鉆孔→高噴機(jī)就位→高噴機(jī)試噴→噴管出口入井底→泵水、泥沙漿、高壓氣體→進(jìn)行慢擺噴→穩(wěn)壓噴射灌漿→降壓灌漿回填→管路沖洗

3 漿液的種類(lèi)

（1）普通型漿液：普通型漿液采用硅酸鹽水泥，水泥固態(tài)和水比為5：3，適用于一般工程。（2）素凝型漿液：素凝型漿液是在水泥漿的基礎(chǔ)上加入氯化鈣、三乙醇胺等素凝物質(zhì)，適用于需要快速成型的工程。（3）高強(qiáng)型漿液：高強(qiáng)型漿液是在水泥漿的基礎(chǔ)上加入高效能擴(kuò)散劑和無(wú)機(jī)鹽組成的復(fù)合物質(zhì)，使其具有高能效高強(qiáng)度，適用于對(duì)強(qiáng)度有高要求的工程。（4）柔性漿液：柔性漿液一般在水泥漿中加入膨潤(rùn)土或水玻璃使其具有柔性，應(yīng)用于相應(yīng)方面。

4 結(jié)語(yǔ)

高壓噴射灌漿技術(shù)是一個(gè)在工程建筑上應(yīng)用廣泛的技術(shù)，為了保證施工質(zhì)量，特別是在水利方面，需要積極結(jié)合現(xiàn)實(shí)進(jìn)行調(diào)查研究，除了注意高壓噴射灌漿技術(shù)上的細(xì)節(jié)和相應(yīng)問(wèn)題以外，還要認(rèn)真勘探各個(gè)類(lèi)型的地形，合理的選擇使用的器械等，并做好環(huán)保處理工作，使高壓噴射灌漿技術(shù)在水利工程上發(fā)揮最大作用。