一類淺析水利水電工程施工中高壓噴射灌漿技術(shù)

任興貴

摘 要：在我國的水利工程項(xiàng)目中，工程的實(shí)際施工過程是極為重要的環(huán)節(jié)，其重要原因不僅是因?yàn)樗こ炭梢杂行苿?dòng)我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的有效發(fā)展，并且開展水利工程的建設(shè)，可以使其發(fā)揮自身抗洪、蓄水等功能，目前，我國水利水電工程的建設(shè)受到了人們的廣泛關(guān)注。本篇文章在對(duì)貴州普安縣水務(wù)局實(shí)際工作進(jìn)行了解后，首先對(duì)高壓噴射灌漿技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹，對(duì)其應(yīng)用的意義進(jìn)行了具體介紹。并且對(duì)水利水電工程建設(shè)中高壓噴射灌漿施工技術(shù)的各種特點(diǎn)與應(yīng)用原理等進(jìn)行了具體闡述，期望通過相應(yīng)的分析來推動(dòng)高壓灌漿噴射施工技術(shù)在我國水利水電工程建設(shè)過程中的進(jìn)程和改革，使得水利水電能夠在今后獲得更好的發(fā)展，為社會(huì)發(fā)展進(jìn)程供應(yīng)自身的力量。

關(guān)鍵詞：水利水電工程;高壓噴射灌漿;施工質(zhì)量

引言：

站在整體的角度來看，目前，貴州普安縣水務(wù)局在開展水利水電施工活動(dòng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)影響工程質(zhì)量與安全性的重要原因主要是滲透與穩(wěn)定兩方面問題，有關(guān)工作人員應(yīng)該對(duì)其引起高度重視。在過去的水利水電工程建設(shè)中，影響工程質(zhì)量的原因多種多樣，對(duì)其最為關(guān)鍵的兩個(gè)方面是施工人員和施工技術(shù)的影響。在水利水電工程施工中使用高壓噴射灌漿技術(shù)需求工作人員具有較高的專業(yè)技術(shù)與能力，并且應(yīng)對(duì)施工中的各個(gè)細(xì)節(jié)引起重視，應(yīng)該結(jié)合工程的實(shí)際狀況，選出最適應(yīng)的噴射灌漿技術(shù)，這樣才能有效確保水利水電工程建設(shè)的整體質(zhì)量與安全[1]。

1高壓噴射灌漿技術(shù)的簡(jiǎn)介與意義

1高壓噴射灌漿技術(shù)的簡(jiǎn)介

高壓噴射油漿技術(shù)屬于灌漿技術(shù)的一種類型，也可將其看成是灌漿技術(shù)的衍生，也就是在遵守灌漿原理的基礎(chǔ)上，對(duì)高壓噴射技術(shù)進(jìn)行實(shí)際使用的地基加固方法。高壓噴射灌漿技術(shù)主要表示利用高壓射流的沖擊力破壞灌土，讓漿液和土?；旌夏Y(jié)，以此來形成不透水板墻的施工技術(shù)。使用這一技術(shù)對(duì)堤壩工程開展防滲透與墻體加固時(shí)，應(yīng)該首先在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)對(duì)轉(zhuǎn)孔位置進(jìn)行預(yù)訂，并添加高壓注漿管，然后利用管道和高壓水泵、空氣壓縮機(jī)、水泥攪拌機(jī)等設(shè)計(jì)進(jìn)行連接。在實(shí)際操作中，根據(jù)相應(yīng)的規(guī)定與要求在進(jìn)行灌注漿液的同時(shí)，提高高壓注漿管，以此來有效落實(shí)水泥漿與土粒的充分混合，形成凝結(jié)體，孔接孔連續(xù)進(jìn)行，最后連接成板墻帷幕，以此來實(shí)現(xiàn)防滲加固的目的。

1.2應(yīng)用高壓噴射灌漿技術(shù)的重要意義

站在功能方面來講，修建水利水電工程的主要目的是為社會(huì)提供服務(wù)，以此來有效滿足人們的根本用水需求。另外，還可以在干旱的時(shí)候?yàn)檗r(nóng)作物供應(yīng)澆灌的條件，同時(shí)還能在汛期時(shí)發(fā)揮防洪的作用。由于我國地域遼闊，各個(gè)地區(qū)的地形地貌各不相同，因此水利水電工程主要是以中小型為主，并且分布在各個(gè)區(qū)域，為此，水利工程的質(zhì)量會(huì)具有一定的差別。由于工程施工數(shù)理的持續(xù)增長(zhǎng)，我國目前適合建設(shè)水利水電工程的良好地基十分稀少，并且在開展工程建設(shè)時(shí)，工程建設(shè)的穩(wěn)定性與安全性受到了極大的威脅[2]。此外，建筑物在老化以后很容易發(fā)生滲透的狀況，如果出現(xiàn)這一問題，就有可能對(duì)當(dāng)?shù)鼐用竦纳?cái)產(chǎn)造成危害。因此，水利工程部門應(yīng)該有效落實(shí)防滲加固的工作，并對(duì)灌漿工藝技術(shù)的選擇給予充分關(guān)注。

2高壓噴射注漿技術(shù)原理與分類

2.1工作原理

高壓噴射灌漿技術(shù)主要是利用高壓泵將直徑約2～3mm的大量水從水管泵流出，這時(shí)形成的高壓水流擁有非常高的能量，可以讓泥沙漿不斷細(xì)化并緊密粘合，對(duì)細(xì)小的縫隙進(jìn)行填補(bǔ)，通過對(duì)泥沙與土粒的攪拌、混合，以此來形成凝塊，使得工程的質(zhì)量能夠得到改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)防身加固的根本目的。在使用高壓噴射灌漿技術(shù)開展工程建設(shè)時(shí)，通常是在有關(guān)地層中利用高壓水或漿液來實(shí)施射流切割攪拌，然后將水泥漿注射到地層中，以此來重新凝聚成凝結(jié)體。利用這一方式，能夠?qū)σ酝牡貙舆M(jìn)行有效加固，并且還能加強(qiáng)地基的承載作用和抗?jié)B透效果。在開展施工工作時(shí)，必須使用的機(jī)械設(shè)備包含了造孔機(jī)、鉆機(jī)等。進(jìn)行施工活動(dòng)時(shí)，有必要將噴頭注漿管放置到預(yù)設(shè)的地層深度，并使用高壓水泵來射出預(yù)先制備的漿液。在此環(huán)節(jié)中，射出的水泥漿液能夠達(dá)到10Mpa～25Mpa，從而造成對(duì)土體的沖擊和破壞效果。因?yàn)樵谶M(jìn)行射流時(shí)擁有較大的能量，并且速度較快，所以會(huì)對(duì)以往地層中的土粒進(jìn)行剝落。在此其中，漿液在冒出地面時(shí)會(huì)攜帶大量細(xì)小的顆粒，而其余較大的土粒會(huì)因?yàn)槭艿降臎_擊力和重力，隨著離心力的影響，與水泥漿共同進(jìn)行攪拌，并通過重新的排列與組合，來形成全新的凝固體。

2.2高壓噴射灌漿技術(shù)的分類

根據(jù)高壓泥漿噴射的形式，可將噴射灌漿技術(shù)分成以下幾種類型：（1）定噴式。其主要是在固定的單位位置與角度開展的泥漿射液束這一噴射方法，這種方法能夠有效形成薄板狀泥沙漿凝結(jié)塊體，通常適合在水位相比較低的防滲加固工程中進(jìn)行使用，其適合的地質(zhì)為：砂土、粉土;（2）擺噴式。其主要是在固定的單位位置的一定角度進(jìn)行搖擺噴射，能夠有效形成相對(duì)較厚的泥沙漿凝結(jié)塊體，通常適合在水位居中的防滲加固工程中進(jìn)行使用，其主要 適合在碎石、礫石、卵石這些地質(zhì)中進(jìn)行使用;（3）旋噴式。它能夠形成螺旋柱狀的水泥混凝塊，通常適合在水位較高的防滲加固工程中進(jìn)行使用，并且還能用于對(duì)地基的加固與防滲，其在所有地質(zhì)中均能使用，但成本較高。

3高壓噴射灌漿施工技術(shù)在水利水電工程中的應(yīng)用方式

3.1鉆（引）孔

進(jìn)行轉(zhuǎn)孔的主要的目的是為了把噴射注漿管插進(jìn)預(yù)先規(guī)定的地層中，使用轉(zhuǎn)孔的方式應(yīng)該根據(jù)地層中地質(zhì)的具有狀況以及加固深度、機(jī)械設(shè)備等條件來確定。轉(zhuǎn)孔的深度能夠超過30米，在遇到較為堅(jiān)硬的土層時(shí)，應(yīng)該使用地質(zhì)鉆機(jī)鉆孔，通常在開展二重管、三重管噴施工過程中，使用地質(zhì)鉆機(jī)鉆孔。

3.2插管

在實(shí)現(xiàn)鉆孔以后，應(yīng)該及時(shí)把噴射注漿管插進(jìn)地質(zhì)預(yù)定的深度，插管和鉆孔這兩種工藝在這一過程中有效結(jié)合，然而在實(shí)現(xiàn)地質(zhì)鉆孔以后，必須將巖芯管拔出來，插入噴射管。在此過程中，為了避免泥砂堵塞噴嘴，可以采用一邊射水，一邊插管的方式，并且水壓不能大于1MPa，如果水壓太大將會(huì)造成孔壁射塌。

3.3噴漿

結(jié)合土壤質(zhì)量、類型、地下水等有關(guān)的環(huán)境條件，對(duì)注漿壓力、流量、轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)，可自下而上進(jìn)行注漿。結(jié)合工程的需求開展原味復(fù)噴，在進(jìn)行復(fù)噴時(shí)其噴射沖擊的目標(biāo)是第一次噴射泥漿與泥土的混合物，射流遇到的阻力比第一次噴射的阻力小，具有增大膠結(jié)體直徑的作用。

3.4補(bǔ)漿

噴射泥漿和土壤泥漿、攪拌以后，在凝固過程中，因?yàn)樗酀{的析水作用，通常會(huì)出現(xiàn)不同程度的收縮，導(dǎo)致固結(jié)體頂部的凹陷，這是非常不利于地基的加固和防滲的因素。一般情況下，會(huì)使用直接由噴孔處注入漿液來填充縮孔，或者使用二次灌漿的方式對(duì)凝固體的頂部實(shí)施二次灌漿[3]。

4高壓噴射灌漿施工技術(shù)在水利水電工程中的應(yīng)用特征

在開展高壓噴射灌漿工作的過程中，我們一般選擇隔空噴射灌漿這一方式開展施工工作。隔空噴射灌漿主要表示對(duì)需求的灌漿孔實(shí)施編號(hào)，經(jīng)過編號(hào)處理，首先對(duì)單號(hào)編號(hào)的孔進(jìn)行注漿，在其孔灌漿凝固以后，再開展雙號(hào)編號(hào)的孔注漿作業(yè)。高壓噴射注漿施工工作可以良好對(duì)已完成的基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)建筑實(shí)施滲透建設(shè)，并經(jīng)過滲透施工對(duì)已經(jīng)完成的結(jié)構(gòu)建筑開展加固工作，以此來達(dá)到對(duì)建筑工作的加固目標(biāo)。利用高壓噴射灌漿施工工藝的優(yōu)勢(shì)可分為以下幾種：（1）開展高壓噴射注漿工作在整個(gè)施工活動(dòng)中占用的施工面積較少;（2）高壓噴射注漿工作不僅能加固建筑物，并且不會(huì)對(duì)原有的施工結(jié)構(gòu)進(jìn)行破壞，以此來完成建筑物的加固工作;（3）高壓噴射注漿技術(shù)在開展工程建設(shè)時(shí)擁有良好的靈活性;（4）高壓噴射灌注技術(shù)擁有一定的可操作性。與此同時(shí)，還應(yīng)該重視的是，和傳統(tǒng)的灌漿技術(shù)相比較，高壓噴射灌漿技術(shù)可以良好地在不同特點(diǎn)的地質(zhì)工程中進(jìn)行使用，特別是適合在低含水量軟土地基工程中進(jìn)行使用。和以往深層次的攪拌灌漿施工相比較，高壓噴射灌漿施工擁有加大的使用優(yōu)點(diǎn)。然而，在進(jìn)行高壓噴射灌漿施工工作中，還應(yīng)該考慮的問題是高壓噴射灌漿技術(shù)對(duì)水利電力工程項(xiàng)目產(chǎn)生的不良影響。面對(duì)這種狀況，普安縣水務(wù)局在開展灌漿施工工作時(shí)，應(yīng)該引起高度重視，在開展施工工作以前，應(yīng)該對(duì)有關(guān)處理方式和問題的防范措施進(jìn)行充分考慮，只有基于這一狀況，才可以有效落實(shí)高壓噴射灌漿施工的加固效用，與此同時(shí)，這對(duì)水利水電工程的整體建設(shè)安全和質(zhì)量同樣是極為不良的影響。

5對(duì)高壓噴射灌漿施工質(zhì)量的控制

（1）位置：防滲墻的安裝必須符合規(guī)定的設(shè)計(jì)要求，然后墻壁厚度應(yīng)該和設(shè)計(jì)要求相同。子距離L通常是2.0米。有效半徑為1.8m、擺角為15°，此外，提升速度通常是10cm/min，噴嘴類型為2mm，氣嘴是7mm，水壓則是29.4～ 34.3mpa，氣壓735kPa。

（2）在測(cè)壓管周圍應(yīng)該采用黃沙來做漏層，并規(guī)定管口是2英寸的PVC管，在管底1.1m的部分是透水部分，選擇400g/m2土工布進(jìn)行外覆。

（3）在選擇水泥材料時(shí)應(yīng)該通過嚴(yán)格的質(zhì)量檢測(cè)，由專業(yè)人員開展現(xiàn)場(chǎng)取樣，再送往檢測(cè)部門專門開展二次檢驗(yàn)，為此，在需要加入外加劑時(shí)，同樣需要對(duì)添加的計(jì)量進(jìn)行試驗(yàn)再確定。

（4）鉆孔在通過嚴(yán)格檢驗(yàn)以后，可對(duì)鉆孔以及縫面進(jìn)行清洗，并使用風(fēng)和水對(duì)孔口進(jìn)行清洗，可將空氣（水）管插進(jìn)孔底，反復(fù)清洗，直到水清方可結(jié)束。

（5）灌漿：因?yàn)榱芽p兩側(cè)的混凝土受到了注漿的壓力，就會(huì)造成不良變形，因此，在開展注漿施工過程中，應(yīng)該和裂縫的監(jiān)測(cè)應(yīng)安排在一起。此外，在進(jìn)行灌漿技術(shù)施工過程中，應(yīng)維持從淺到深，從一邊到另一邊，從底部到上方的過程。同時(shí)，在注漿建設(shè)結(jié)束以后，其主要標(biāo)準(zhǔn)是在單孔注漿速率接近零后，按順序進(jìn)行注漿20 ～ 30分鐘，為了規(guī)避竄孔對(duì)注漿體的破壞，有必要根據(jù)順序來開展噴射灌漿施工工作[4]。

6水利水電工程中，高壓噴射灌漿技術(shù)存在的難題

6.1冒漿

在進(jìn)行灌漿噴射的時(shí)候，其噴射的破壞力與沖擊力所形成的一些細(xì)小顆粒隨著部分漿液沿注漿管壁面上升到地面。經(jīng)過仔細(xì)觀察冒漿的狀況，能夠及時(shí)了解土層的實(shí)際情況以及噴射效果、參數(shù)等各方面的合理性。

6.2凝固體不完善

在完成高壓噴射灌漿工作以后，或者在注漿噴射時(shí)因?yàn)槟撤N原因中斷，都有可能使地基加固而使建筑物的地基不閉合、脫空，發(fā)生樁體斷連的現(xiàn)象。

6.3固結(jié)體不垂直

這種情況將會(huì)造成固結(jié)體承載能力不斷下降，甚至有可能形成極為嚴(yán)重的防滲堵水失效。

6.4噴射流壓力較低

如果高壓泵的壓力太低，將會(huì)導(dǎo)致噴射流壓力不足，不能實(shí)現(xiàn)預(yù)期的處理效果，這有可能是由于高壓泵性能不完善、距離較遠(yuǎn)、漿液管道等各種因素造成的。

7解決高壓噴射灌漿技術(shù)的措施

7.1有效降低冒漿量

冒漿（包括土壤顆粒、水和漿體）地域20則為正常狀況，當(dāng)冒漿量超過20或者根本不冒漿以后，應(yīng)該對(duì)具體因素進(jìn)行查明，并使用有效的策略。降低冒漿的策略：（1）提升噴射壓力;（2）適當(dāng)降低噴嘴的直徑;（3）提高速度、轉(zhuǎn)速等。

7.2使用超高噴射和回灌冒漿、二次灌注的策略

為了避免因?yàn)閲娚涔嘧⒅攸c(diǎn)而造成的斷樁，可保證每一次卸管或者重新下注漿管的時(shí)候，其搭接長(zhǎng)度不能低于100mm，再次降低注漿管高度，以此來確保固結(jié)體的完整性。

7.3調(diào)節(jié)固結(jié)體的垂直度

固結(jié)體不垂直通常是因鉆孔不垂直造成的，在實(shí)際施工過程中，應(yīng)該明確鉆機(jī)的位置、穩(wěn)固、垂直就位。在進(jìn)行引孔以前，利用水平尺對(duì)鉆機(jī)的垂直度進(jìn)行校正，以此來確保鉆機(jī)就位的偏差不超過50mm，垂直度偏差不超過1/100。

7.4及時(shí)更換高壓泵

高壓泵的放置距離太遠(yuǎn)，加大了高壓膠管的長(zhǎng)度，并且增加了沿高壓射流方向的損失，造成噴射的實(shí)際壓力不斷減少，在具體施工活動(dòng)中，鉆機(jī)和高壓泵之間的距離不能超過50米。在流量太大而壓力較小的時(shí)候，應(yīng)該對(duì)各個(gè)部分的泄漏情況進(jìn)行檢測(cè)，在必要的時(shí)候拔出灌注管，并對(duì)密封效果進(jìn)行檢查。