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【摘要】針對水利水電工程基礎(chǔ)常用防滲技術(shù)之一——高壓噴射灌漿施工技術(shù)，在明確技術(shù)原理基礎(chǔ)上，結(jié)合貴州水庫工程實(shí)例，對技術(shù)工藝方法及應(yīng)用要點(diǎn)進(jìn)行分析，最后得出基礎(chǔ)工后滲透系數(shù)、防滲體狀態(tài)均滿足設(shè)計要求，技術(shù)有較高推廣使用價值的結(jié)論。

【關(guān)鍵詞】水利水電工程；高壓噴射灌漿施工技術(shù)；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。如果基礎(chǔ)的土質(zhì)條件較差，且具有很強(qiáng)的滲透性，則受到水流作用，會使基礎(chǔ)受到嚴(yán)重的危害。結(jié)合貴州水庫工程實(shí)際情況，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)，驗(yàn)證技術(shù)具有的作用。

1高壓噴射灌漿技術(shù)原理

1.1沖切摻攪。該技術(shù)依靠高壓射流形成劇烈的攪動與沖擊切割，促使?jié){液在有效的射流作用區(qū)間內(nèi)進(jìn)行快速擴(kuò)散，填滿周邊土層中存在的空隙，從而與土石顆粒混合與攪拌，在漿液完成硬化之后產(chǎn)生綜合性凝結(jié)體，以此徹底改變原有的地層組成與結(jié)構(gòu)，起到增大承載能力與防止?jié)B漏的作用。由高壓噴漿形成的綜合性凝結(jié)體實(shí)質(zhì)上是由多種外部因素共同作用產(chǎn)生的結(jié)果，對高壓射流而言，其有效作用區(qū)間的大小主要和能量（E）有關(guān)，可用下列公式表達(dá)：E=（PQ）/（100v）（1）式（1）中：E表示形成射柱所需的機(jī)械能量，單位：MJ/m；P表示灌漿壓力，單位：MPa；Q表示單位時間噴漿量，單位：L/min；v表示噴漿管（口）提升速度，單位：cm/min。隨著E值的不斷增大，射柱直徑明顯變大，通常情況下以50~70cm為宜，需根據(jù)現(xiàn)場試驗(yàn)結(jié)果選定最佳的射柱直徑，即E值的大小[1]。1.2升揚(yáng)與轉(zhuǎn)換。在噴射施工過程中，漿液和水、氣同時噴出，通過對空氣的壓縮，不僅可以在漿液外部形成氣層，還能增強(qiáng)射流穿透能力，進(jìn)而使其更有效的破碎地層，并產(chǎn)生與升揚(yáng)相似的作用。在這種作用下，由射流不斷沖擊和切削形成的細(xì)粒、碎屑，都會從環(huán)狀的間隙中被送出孔外，所有空余部分均由漿液填滿，以此起到轉(zhuǎn)換的作用。1.3擠壓和滲透。高壓噴射柱的強(qiáng)度在射流距離不斷增加的情況下會很快衰減，一直到射流的末尾段，盡管無法再對地層進(jìn)行沖切，但仍然可以發(fā)揮出擠壓地層的作用。與此同時，噴射作業(yè)完成后，繼續(xù)保持靜壓灌漿，可對周邊的土體進(jìn)行滲透，在提高土體和凝結(jié)體之間結(jié)合密實(shí)性的同時，于凝結(jié)體的外部形成凝結(jié)層，從而進(jìn)一步提高防滲能力[2]。1.4位移握裹。因噴射的能力巨大，且存在升揚(yáng)與轉(zhuǎn)換等作用，所以在對塊石周圍孔隙進(jìn)行有效充填的同時，使較小的塊石形成握裹。在噴射至塊石密集層時，應(yīng)適當(dāng)降低提升的速度，并增大能量。由于受到強(qiáng)沖擊與強(qiáng)振動，塊石會發(fā)生松動與位移，使?jié){液可以在松動與位移后形成的空隙中不斷滲入?；诟邏簢娚涔酀{所具有的擠壓作用、滲透作用以及余壓作用，可使塊石與土體握裹凝結(jié)，形成密實(shí)且連續(xù)的綜合凝結(jié)體。

2高壓噴射灌漿凝結(jié)體基本性能與結(jié)構(gòu)布置形式

2.1基本性能。當(dāng)水工建筑物的基礎(chǔ)利用高壓噴射灌漿技術(shù)進(jìn)行防滲技術(shù)時，其形成的凝結(jié)體必須具有足夠的穩(wěn)定性與防滲性，而并沒有對凝結(jié)體的抗壓強(qiáng)度提出較高的要求。對凝結(jié)體而言，其防滲能力和以下因素有關(guān)：地層組分、工藝方法、材料性質(zhì)與顆粒級配。試驗(yàn)表明，由高壓噴射灌漿所產(chǎn)生的綜合凝結(jié)體外形并不規(guī)則，但是可以和地層之間緊密結(jié)合，此外由于綜合凝結(jié)體作用范圍內(nèi)除漿皮層以外，還有在滲透作用下形成的凝結(jié)層，所以可提供一種復(fù)合式的防滲機(jī)理，以此在原有基礎(chǔ)上進(jìn)一步提升防滲能力[3]。2.2結(jié)構(gòu)布置形式。為使防滲墻具有良好的整體性與連續(xù)性，需要使每一個灌漿孔形成的綜合凝結(jié)體在其有效作用區(qū)間內(nèi)進(jìn)行可靠和牢固的連接。為了切實(shí)滿足這一要求，必須注重灌漿孔間距確定與結(jié)構(gòu)布置形式選擇。通過試驗(yàn)可知，由高壓噴射灌漿產(chǎn)生的綜合凝結(jié)體，其形狀主要取決于射流形式，常用的射流形式有三種，分別為定噴、旋噴與擺噴。將形成連續(xù)且穩(wěn)定的綜合凝結(jié)體為基本目標(biāo)，可采用柱擺式結(jié)構(gòu)布置形式、定噴折線結(jié)構(gòu)布置形式或擺噴對接結(jié)構(gòu)布置形式。

3高壓噴射灌漿施工

3.1施工材料。在利用三管法進(jìn)行施工時，通常使用純水泥漿、52.5硅酸鹽水泥?？紤]到利用三管法進(jìn)行施工時，首先進(jìn)行高壓噴水和噴氣，然后在進(jìn)行壓力灌漿，之前噴入到孔中的漿液容易被稀釋，因此所用漿液應(yīng)盡量為濃漿，即將水灰比控制在1：1以內(nèi)。3.2機(jī)具設(shè)備。高壓噴射灌漿可劃分為三種施工方法，即按照灌漿管數(shù)量進(jìn)行分類：單、雙、三管法。其中，三管法應(yīng)用較為普遍，其機(jī)具設(shè)備包括地質(zhì)鉆機(jī)、臺車與泥漿泵等。3.3工藝方法及施工要點(diǎn)。3.3.1造孔。造孔時必須充分考慮充填與堵漏，確?？字械臐{液可以順暢循環(huán)，正常返出孔外，直到終孔。在鉆進(jìn)的同時進(jìn)行套管，保證鉆機(jī)鉆桿始終處于垂直狀態(tài)，要求孔斜率不得大于1%。3.3.2設(shè)置噴射桿桿。采用泥漿進(jìn)行固壁的鉆孔可直接設(shè)置噴射桿，對于鉆進(jìn)與下管同時進(jìn)行的鉆孔，通常分為以下兩種情況：①在進(jìn)行拔管之前向管中注入塑性、高密度泥漿，泥漿與上管口持平后開始拔管，在拔管的同時繼續(xù)進(jìn)行注漿，確保漿液的表面和管口始終保持齊平，直到完全拔出套管，隨后即可在孔中設(shè)置噴射桿。②在套管中先下入PVC管，以此保護(hù)套管的內(nèi)壁，然后拔出套管并設(shè)置噴射桿[4]。3.3.3灌漿施工。施工過程中采用的技術(shù)參數(shù)主要和高壓噴射方式有關(guān)，而且不同灌漿壓力對提升速度有不同要求。在各類地層當(dāng)中，如果施工方法相同，則壓力不會有太大的變化，所以提升速度是決定施工質(zhì)量的重要因素。通常條件下，在選定最佳提升速度時，應(yīng)重點(diǎn)考慮以下問題：（1）不同地層對應(yīng)各自最佳提升速度，如可加快砂層當(dāng)中的提升速度，減慢礫石層與砂卵石層中的提升速度等；（2）不同分序?qū)?yīng)各自最佳提升速度，相比先序孔，后序孔的提升速度一般較快；（3）在施工過程中如果發(fā)現(xiàn)返漿量有明顯的減少趨勢，則需對提升速度進(jìn)行減慢。3.3.4墻體位置選擇。按設(shè)計要求對場地進(jìn)行預(yù)處理，場地中與地下都不能存在障礙物和雜物，對部分不穩(wěn)定或有一定引發(fā)整機(jī)翻倒危險的地段，應(yīng)格外加強(qiáng)防范，在處理好的平整場地上進(jìn)行墻體中心線測放。3.3.5噴墻管理。嚴(yán)格控制掘進(jìn)速度、灌漿壓力及提升速度，且送氣量的確定一般以漿液出現(xiàn)類似沸騰狀時為宜。施工中避免漿液離析與斷漿，確保墻體的連續(xù)性和均勻性，不得存在夾心層，如果由于管道堵塞或機(jī)械故障而停止灌漿，應(yīng)立即維修[5]。

4案例分析

貴州某水庫工程基礎(chǔ)采用高壓噴射灌漿技術(shù)進(jìn)行防滲處理，施工方法為三管法，防滲體總長380m，地層主要為粉細(xì)砂，柱擺式凝結(jié)體布置形式（圖1），防滲體縱深15m，厚度均值在50cm左右，灌漿孔間距2m。由灌漿管、氣管與水管構(gòu)成綜合噴射桿，桿底端安裝噴嘴（噴漿嘴在噴水、噴氣嘴以下），噴射過程中，伴隨桿不斷旋轉(zhuǎn)與上升，借助高壓水流與氣流對土層進(jìn)行沖擊，使其松散，然后低壓注漿進(jìn)行混合攪拌，自然硬化之后即可形成綜合凝結(jié)體。采用該方法的施工質(zhì)量滿足工程設(shè)計要求，且成本低、速度快，可對原土體進(jìn)行充分利用，實(shí)現(xiàn)了就地取材的目標(biāo)，有著極高的機(jī)械化程度。經(jīng)現(xiàn)場檢測可知，高壓噴射灌漿施工后，承載力與密實(shí)度均明顯增大，布設(shè)圍井之后開展注水試驗(yàn)（共兩處），其滲透系數(shù)均在標(biāo)準(zhǔn)要求的1.0×10-5cm/s以內(nèi)（2.44×10-8cm/s與2.32×10-8cm/s），說明該方法防滲作用突出；在此基礎(chǔ)上又進(jìn)行了現(xiàn)場開挖試驗(yàn)，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)墻體的連續(xù)性、厚度以及均勻性都可滿足要求。相比以往的混凝土防滲墻，該工程可有效降低成本，在減少開挖、方便施工、減少占地等方面有顯著優(yōu)勢。

5結(jié)束語

高壓噴射灌漿憑借其強(qiáng)大的沖切摻攪、升揚(yáng)、轉(zhuǎn)換、擠壓、滲透及位移握裹作用，可使原土層與漿液形成綜合凝結(jié)體，提高基礎(chǔ)防滲能力。本工程高壓噴射灌漿防滲施工順利完成，經(jīng)檢驗(yàn)，施工后滲透系數(shù)、防滲體狀態(tài)等都滿足原設(shè)計要求，且大幅降低了成本，縮短工期，發(fā)揮出良好的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益。

作者:姚圖 石丹 單位:貴州恒河生態(tài)水利建設(shè)集團(tuán)有限公司

參考文獻(xiàn)

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[3]馬新余.水利水電施工中的高壓噴射灌漿技術(shù)探討[J].建材與裝飾，2016（32）：267~268.

[4]武力.高壓噴射灌漿施工技術(shù)在水利水電工程施工中的應(yīng)用[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2016（22）：122.

[5]張樹山.水利水電施工中的高壓噴射灌漿施工探析[J].民營科技，2014（02）：186.