淺談高壓旋噴灌漿技術在滴水湖水庫防滲加固中的應用

陳德令，范永斌

（1.云南水利水電職業學院，云南 昆明 650400；2.云南省曲靖市師宗水務局，云南 曲靖 655700）

0 前言

水庫經過長期運行，壩基與壩體經常會出現滲漏問題，直接影響工程運行和安全，需要及時進行防滲加固施工，促使水庫能夠充分發揮其重要作用。

高壓旋噴灌漿技術主要是利用工程鉆機進行鉆孔作業，在高壓設備作業下，保證鉆孔孔深達到設計深度，再利用固定安裝在鉆桿頂部的特殊噴嘴，對水庫壩基以及壩體以高壓形式進行固化漿液的噴射。目前，對高壓旋噴灌漿技術實踐應用方法，主要有3種不同的噴射，即三管法、雙管法和單管法。作為水庫防滲加固施工中常用的技術之一，高壓旋噴灌漿技術不僅操作簡單、經濟性好，還能有效提升壩基防滲和壩體截滲性能，促使水庫在運行中具有更強的抗沖擊能力和安全性[1]。本文針對高壓旋噴灌漿技術在滴水湖水庫防滲加固中的應用展開分析。

1 工程概況

滴水湖水庫位于沾益區炎方鄉劉麥地村委會珠江源風景區內，距離炎方鄉政府駐地18 km，距離沾益區城約51 km。滴水湖水庫擔負著重要的防洪任務，保證下游3300人的生命安全，并且滴水湖水庫也是珠江源景區的一大亮點。目前，水庫庫水大部分從庫區右岸溶洞及壩體滲漏，水庫全年三分之二的時間處于干庫狀態；溢洪道泄槽段未襯砌，局部邊坡垮塌，正常運行無法保障，對珠江源風景區及下游村莊構成威脅。

2 應用原理及形式

2.1 應用原理

高壓旋噴灌漿技術是高壓噴射灌漿法應用的一種基本形態。主要以鉆機為基礎，對預加固土層進行深度測量，在保證帶有噴嘴的注漿管充分深入的基礎上，實現漿液或水噴出。在該步驟中，高壓設備是其漿液射流的基本支撐，高壓射流而出的漿液會實現土體的沖擊和切割。當這種高能量、高速度、脈動狀態的射流超過土體強度時，土體上的土粒會漸漸脫落，并與噴入的漿液融合，在地基中形成均勻、密實且連續的凝結體，提升漿液注入體的穩定性和防滲加固質量。

2.2 應用形式

近年來，人們對于水利工程堤壩的建設和應用提出了較高指標要求，施工技術也漸漸成熟。對應高壓旋噴灌漿技術，單管法、雙管法和三管法是其常用的3種形式。單管法應用，土體結構的破壞僅僅受到噴射水泥漿的作用。在雙管法應用中，為實現噴射流動能損失的合理控制，主要以水泥漿液噴射為基礎，在其周圍進行高壓空氣的包裹處理，從而使得土體結構破壞能力再次加強，實現破壞土粒的有效填充和置換，并保證其與水泥漿充分結合對應的基礎上，實現結構穩定性的有效提升。在三管高壓旋噴灌漿施工中，包裹高壓空氣的水流會對土體進行破壞性切割，再通過水泥漿液進行置換和填充。從本質上講，3種方式都是通過高壓噴射流的方式呈現出土體機構的破壞，并進行水泥漿液與土體的結合。而在實際應用過程中，三管高壓旋噴灌漿容易在噴射區域形成壓縮空氣，從而提升土體的切割破壞能力，并保證后期漿液噴射的緊密，因此具有更加優越的噴射加固質量，應用范圍極廣。

3 在水庫防滲加固中的應用

3.1 施工準備

（1）地質勘察

實際施工前，充分做好勘探與實驗工作，需要全面的了解滴水湖水庫防滲加固工程的施工現場與水文地質條件，清楚的掌握施工現場地形走勢，結合考察資料合理規劃工程建設范圍。

確定好施工范圍之后，詳盡、科學的分析區域內不良地質情況，對壩體施工位置進行科學設定，確定有可能出現滲漏的部位。通過鉆孔進行勘探處理，全面掌握壩基施工中材料類型與密度等，檢查壩基有無裂縫、空洞問題[2]，為高壓旋噴灌漿技術的合理應用奠定堅實基礎。

另外，施工前做好抬動實驗，科學、詳細的分析壩體和壩基實際承受壓力狀況，結合相關結構的承壓能力，開展壓水試驗。

（2）設備和材料選擇

通過高壓旋噴灌漿技術對滴水湖水庫進行壩體截滲和壩基防滲施工中，需要使用到一些機械設備，如供漿設備、高壓旋噴機等。

高壓旋噴機需配置配套的記錄儀器，有效的記錄整體高壓旋噴機運行和操作過程，按照記錄的轉速、漿壓還有氣壓等參數加強施工監測。通過在熒光屏上投射這些機器運行參數，幫助人員更加科學、便捷、有效的監督高壓旋噴機實際運行情況，同時操作人員可以結合實際施工情況，適當調整施工參數。

供漿設備需要配置2臺及以上的攪拌機，至少有1臺攪拌水泥砂漿，有一臺攪拌膨潤土漿液。在壩體截滲以及壩基防滲施工期間，需要使用到的灌漿材料其原材料主要有水泥、粉煤灰、水還有石英粉等[3]。

3.2 施工工藝

水滴湖水庫防滲加固施工中應用高壓旋噴灌漿技術工藝流程圖，見圖1。

圖1 高壓旋噴灌漿施工工藝流程示意圖

（1）測量放線。先對施工場地進行平整作業，結合施工設計挖好排漿溝，并按照設計需求開展測量放線工作，合理確定孔位，并將孔位偏差控制在5 cm范圍[3]。測量中需同步測量地面高程，全面認可之后，方可進入下一施工工序。

（2）準備鉆機，結合施工現場的需求，在合理位置放置合格的鉆機設備。

（3）科學選孔。通過鉆機合理進行鉆孔作業，同時做好泥漿護壁處理工作，在充分固定并保證鉆機水平位置之后，才能進行后續選孔與鉆孔作業。在進行鉆孔施工過程中，必須保證鉆至設計深度，并把孔內的殘渣清理干凈，做好泥漿護壁工作。施工時必須做好原始班報表填寫工作，對鉆孔的深度、鉆速變化以及回水顏色等進行詳細的記錄。鉆孔施工完畢后需要由現場值班技術人員進行驗收，驗收通過后才能進行后續施工。

（4）下噴射管。在鉆孔作業之后，需要在現場合適位置放置高噴臺車，先進行試噴作業，結合實際情況合理調整壓力[4]。使用膠布全面包扎水嘴和氣嘴部位，防止出現堵塞等問題。

（5）制作漿液。按照施工設計要求，根據一定比例進行漿液制作，確保水灰比與實際需求相符。

（6）噴射注漿。在進行噴射注漿施工之前，需要通過壓水試驗對灌漿壓力值進行確定，試驗成果確定之后才能夠確定鉆孔深度，灌漿壓力值，見表1。在噴射管噴入預設土體深度之后，逐步送入空氣、水流和泥漿。

表1 灌漿壓力值

（7）提升旋轉。在完成注漿噴射工作后，逐漸開展提升以及旋轉處理，最終順利提出噴射管。

（8）成柱。逐漸形成防滲墻。

（9）回灌。在灌漿作業之后，水泥漿會出現一定程度的回灌，在漿液面不再出現下沉情況，即可停止灌漿。在整個施工環節，需要著重設定施工參數：漿液比重需要設定在1.4 g/cm3～1.5 g/cm3范圍之內；水泥漿液流速需要保持在70 L/min～100 L/min范圍之內；灌漿壓力需要設定在24 MPa～40 MPa區間之內；旋桿提速需要保持在10 cm/min～20 cm/min之間；轉動速度需要保持在8 r/min～16 r/min之間；鉆孔孔斜率需要在1%及以內；樁徑設定成60 cm；樁之間搭接長度要在10 cm及以內；不同旋噴樁之間設定50 cm的間距。

3.3 施工檢查

（1）開挖檢驗。嚴格的檢驗固結體垂直度、形狀以及質量。

（2）鉆孔檢驗。通過取芯對其力學性能加以檢查，同時進行壓水或者抽水試驗[5]。

（3）貫入試驗。對固結體中心質量加強檢驗。

（4）荷載試驗，對其受力情況進行全面分析。

（5）圍井試驗，對井體防滲效果進行觀測。

通過觀測和檢驗，確保工程截滲與防滲效果良好。

4 結語

我國很多水庫存在老化現象，導致壩體、壩基部位存在不同程度的滲透現象，嚴重威脅水庫的安全運行。為了有效提升水庫運行的可靠性和安全性，有必要運用高壓噴射灌漿技術對水庫進行防滲加固處理，充分把握技術應用要點，切實提升加固效果，全面提升水庫防滲水能力。