高噴灌漿技術(shù)在水利工程基礎(chǔ)防滲處理中的應(yīng)用

蘇李剛

（中國水電基礎(chǔ)局有限公司，天津301700）

1 引言

對水利工程而言，基礎(chǔ)防滲處理工作是其施工過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，如果基礎(chǔ)土質(zhì)不好且滲透性太強(qiáng)，那么水流便會(huì)給基礎(chǔ)帶來較大的危害。因此，施工之前需結(jié)合現(xiàn)場水文地質(zhì)等自然條件，計(jì)算旋噴樁具備的承載力，并對其進(jìn)行試驗(yàn)校核，以此符合其技術(shù)要求和經(jīng)濟(jì)要求。施工過程中需注意注漿壓力方面、水灰比方面等參數(shù)的合理性，并按照相關(guān)工藝要求進(jìn)行施工，以確保成樁強(qiáng)度符合規(guī)定要求。由此可知，對水利工程而言，探析高壓噴射類型灌漿機(jī)工作原理及其相關(guān)施工工藝，對提升其基礎(chǔ)防滲成效具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2 高噴灌漿技術(shù)簡析

2.1 施工工藝原理

高壓噴射灌漿技術(shù)的施工工藝原理主要體現(xiàn)在以下幾方面：

1）沖切摻攪的施工作用。此技術(shù)主要通過高壓射流產(chǎn)生沖擊切割以及劇烈擾動(dòng)，使?jié){液在土層中擴(kuò)散，和土石粒進(jìn)行摻混攪合，待其硬化以后便成為凝結(jié)體，原地層結(jié)構(gòu)也因此發(fā)生了改變，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)防滲目的。

2）升揚(yáng)作用和轉(zhuǎn)換作用。進(jìn)行高噴施工的時(shí)候，噴嘴中會(huì)噴出水、氣、漿3 種介質(zhì)，壓縮空氣可使水或者漿液射流形成升揚(yáng)作用，被射流切削后的碎屑和細(xì)粒會(huì)在升揚(yáng)作用下帶出孔外，然后由漿液填補(bǔ)空位，以此實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換作用。

3）擠壓作用和滲透作用。對于高噴射流而言，射流距離如果增加則其強(qiáng)度便會(huì)減弱，雖然可以沖切地層，但對地層仍然會(huì)形成擠壓作用。噴射完成后，繼續(xù)靜壓灌漿，不但能夠讓凝結(jié)體同其周邊土體部分的結(jié)合更牢固、密實(shí)，還能形成滲透凝結(jié)層，提升其防滲性能。

4）握裹作用。施工地層中體積較小的石塊在升揚(yáng)作用和轉(zhuǎn)換作用下，可在其周圍空隙中填滿漿液，在強(qiáng)烈沖擊下，石塊會(huì)出現(xiàn)位移和松動(dòng)現(xiàn)象，漿液便會(huì)沿其空隙或孔隙不斷滲入，形成凝結(jié)體，進(jìn)而提升其防滲效果。

2.2 基本噴射種類

根據(jù)噴射介質(zhì)的不同及其管路數(shù)量可將其劃分為單管旋噴法、二管旋噴法、三管旋噴法3 種類型（見圖1）。

圖1 高壓噴射灌漿施工類型

1）單管旋噴法。采取單根管路，用壓強(qiáng)為20～30MPa 的高壓漿液對土體進(jìn)行噴射沖切，其成樁直徑需在40～50cm。此方法不僅加固質(zhì)量比較好，且施工速度十分快，有效降低了施工成本。

2）二管旋噴法。以單管法為基礎(chǔ)施加壓縮空氣，并采用雙通道形式的二重灌漿管。高壓漿液通常以約20MPa 壓力從管底的噴嘴中以較高速度噴出，在其射流外圍施加約0.7MPa 的壓縮空氣將其噴出，并在土體之中形成柱狀固結(jié)體，其直徑可以達(dá)到80～150cm【1】。

3）三管旋噴法。此法采用三重灌漿管，可以對水、氣、漿3種形式介質(zhì)進(jìn)行分別輸送。利用高壓水射流以及其外部環(huán)繞的氣流進(jìn)行同軸噴射以達(dá)到破壞土體的目的，其中，同軸噴射2 種介質(zhì)能夠有效降低水射流過程中和周圍介質(zhì)產(chǎn)生的摩擦，以此避免水射流提前霧化，進(jìn)而提升其切割能力。此外，噴嘴一邊進(jìn)行旋轉(zhuǎn)噴射一邊提升，可增大固結(jié)體的直徑和強(qiáng)度，使地基更加堅(jiān)固。

3 高壓噴射形式灌漿技術(shù)的主要應(yīng)用流程

3.1 鉆孔環(huán)節(jié)

對水利工程而言，基礎(chǔ)防滲處理工作十分重要?；A(chǔ)土質(zhì)如果滲透性較強(qiáng)且土質(zhì)較差，那么就難以抵御水流沖擊下所帶來的破壞。鉆孔施工主要通過泥漿固壁沖擊形式鉆進(jìn)，確保泥漿在孔內(nèi)部可以正常循環(huán)，以此達(dá)到堵漏效果。其中，在鉆進(jìn)過程中要使鉆機(jī)始終保持垂直狀態(tài)，并將其偏斜率控制在1%之內(nèi)。高噴技術(shù)主要采用強(qiáng)烈擾動(dòng)形式和沖擊切割形式，利用高壓射流將泥漿擴(kuò)散，并將其和土石粒進(jìn)行混合攪拌，用于填充其周邊土層。待其硬化后，形成的凝結(jié)體便可以有效提升承載力，并達(dá)到防滲目的。

3.2 下入噴射桿環(huán)節(jié)

鉆孔過程中采用泥漿固壁技術(shù)可以將噴射桿一直下入至孔底。通過跟管鉆進(jìn)法進(jìn)行鉆孔，一般分為2 個(gè)方面：（1）拔管前將密度較高的塑性泥漿注入套管之中，然后用注入相同的速度起拔至注滿位置，同時(shí)使?jié){面高度和孔口高度保持一致。拔出套管之后迅速將噴射桿下入至孔內(nèi)底部。（2）先將PVC塑管下放至其套管底部，起到護(hù)壁作用，完全拔出套管以后再將噴射桿下至管底。其中，PVC 塑管必須管壁均勻。

3.3 高噴環(huán)節(jié)

在具體施工過程中，由于灌漿壓力和提升速度均不相同，采取的高噴方法也各不相同，因此其技術(shù)參數(shù)也各異。若施工方法一樣，漿壓不變、氣壓不變、水壓不變，則可通過提升速度來控制高壓噴射技術(shù)的施工質(zhì)量。此外，在采用高壓噴射法之前，需做好以下4 點(diǎn)準(zhǔn)備：（1）設(shè)備準(zhǔn)備。高噴灌漿在水利工程中的應(yīng)用主要采取三管旋噴法，其主要設(shè)備包括高壓形式泥漿泵設(shè)備、高噴臺車設(shè)備以及液壓形式地質(zhì)鉆機(jī)設(shè)備等。（2）材料準(zhǔn)備。實(shí)施三管旋噴法時(shí)要先利用高壓氣水噴射，再采用水灰比小于1∶1 的材料壓力灌漿。（3）流程準(zhǔn)備。高噴施工過程中，噴射漿液或噴射水時(shí)，其射流的升揚(yáng)作用會(huì)使其透入地層，產(chǎn)生較大壓力，將地層結(jié)構(gòu)進(jìn)行破碎【2】。噴射桿中間的環(huán)狀間隙會(huì)將地層中的各種細(xì)粒及土石產(chǎn)生的碎屑帶出，并在其空余部位填充漿液。噴射后需持續(xù)靜壓灌漿，以達(dá)到滲透土體的作用。（4）注意事項(xiàng)。采用高壓形式噴射灌漿時(shí)，需控制地層差異以及相應(yīng)的速度，如此才可以充分發(fā)揮其作用。此外，灌漿過程中需避免斷漿問題和離析問題。一旦出現(xiàn)停機(jī)或堵塞問題，必須及時(shí)進(jìn)行搶修。

3.4 凝結(jié)體成形環(huán)節(jié)

噴射時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的能量，利用塊石的相互轉(zhuǎn)換作用將其空隙填滿。施工時(shí)如果某些區(qū)域塊石比較集中或者塊石較大，則需提升其比能值，同時(shí)降低其提升速度。并在高壓噴射法的滲透作用、擠壓作用等共同作用下，形成密度較高的凝結(jié)體。其中，塊石遭遇較強(qiáng)沖擊力時(shí)，會(huì)出現(xiàn)松動(dòng)現(xiàn)象和位移現(xiàn)象，此時(shí)漿液可順著空隙慢慢滲入。

4 高噴灌漿法控制要點(diǎn)

4.1 明確墻體位置

確保場地平整，在此工作中需根據(jù)設(shè)計(jì)要求，不僅要清除場地地下區(qū)域的障礙物，保持其清潔，還必須重點(diǎn)關(guān)注難以平整和易發(fā)生事故的地基。

4.2 噴墻管理控制

提高掘進(jìn)速度、把控灌漿壓力。其中，送氣量需使?jié){液處于沸騰狀態(tài)。實(shí)際操作時(shí)還需防止?jié){液產(chǎn)生離析問題。

4.3 竄漿、回漿處理

對水利工程而言，利用高噴灌漿方法進(jìn)行基礎(chǔ)防滲處理，當(dāng)其施工過程中遇到土質(zhì)較差、地層空隙較大等情況時(shí)會(huì)出現(xiàn)竄漿現(xiàn)象，嚴(yán)重影響其防滲效果。處理此問題時(shí)需先停止噴水，并堵住竄漿口，然后再重開設(shè)備注入水泥漿液，待竄漿停止后方可繼續(xù)施工。此外，利用高噴灌漿技術(shù)進(jìn)行施工時(shí)還可能因漿液濃度太低而產(chǎn)生回漿問題。針對此問題可對漿液進(jìn)行檢測，確保水灰比在0.5∶1～0.8∶1，進(jìn)漿密度保持在1.6～1.8【3】。對此，可通過注入高濃度漿液以及降低提升速度的方式來處理此問題，待正常回漿后再降低其泥漿濃度。

5 結(jié)語

綜上所述，高噴灌漿法在水利工程中的實(shí)用性非常強(qiáng)，其在基礎(chǔ)防滲處理方面的效果十分顯著。在基礎(chǔ)防滲處理的應(yīng)用過程中，對高噴灌漿技術(shù)的每一道工序進(jìn)行嚴(yán)格控制，不僅可以有效提升其防滲處理的效果，還可以解決工程施工過程中出現(xiàn)的各種問題，使基礎(chǔ)滲透更加穩(wěn)定，進(jìn)而確保工程的安全性和穩(wěn)定性。