水利工程基础防渗处理高喷灌浆技术应用

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【摘要】水利工程施工过程中经常遇到土质比较差、承载力较低、渗透性太强等地基问题，对施工稳定性造成了严重影响，因此必须做好相关基础防渗处理工作。论文重点分析高喷灌浆施工技术的原理和实施方法，探析该技术在水利工程有关基础防渗处理方面的应用。

【关键词】水利工程；高喷灌浆；基础防渗

1引言

对水利工程而言，基础防渗处理工作是其施工过程中的关键环节，如果基础土质不好且渗透性太强，那么水流便会给基础带来较大的危害。因此，施工之前需结合现场水文地质等自然条件，计算旋喷桩具备的承载力，并对其进行试验校核，以此符合其技术要求和经济要求。施工过程中需注意注浆压力方面、水灰比方面等参数的合理性，并按照相关工艺要求进行施工，以确保成桩强度符合规定要求。由此可知，对水利工程而言，探析高压喷射类型灌浆机工作原理及其相关施工工艺，对提升其基础防渗成效具有十分重要的现实意义。

2高喷灌浆技术简析

2.1施工工艺原理

高压喷射灌浆技术的施工工艺原理主要体现在以下几方面：1）冲切掺搅的施工作用。此技术主要通过高压射流产生冲击切割以及剧烈扰动，使浆液在土层中扩散，和土石粒进行掺混搅合，待其硬化以后便成为凝结体，原地层结构也因此发生了改变，进而实现防渗目的。2）升扬作用和转换作用。进行高喷施工的时候，喷嘴中会喷出水、气、浆3种介质，压缩空气可使水或者浆液射流形成升扬作用，被射流切削后的碎屑和细粒会在升扬作用下带出孔外，然后由浆液填补空位，以此实现转换作用。3）挤压作用和渗透作用。对于高喷射流而言，射流距离如果增加则其强度便会减弱，虽然可以冲切地层，但对地层仍然会形成挤压作用。喷射完成后，继续静压灌浆，不但能够让凝结体同其周边土体部分的结合更牢固、密实，还能形成渗透凝结层，提升其防渗性能。4）握裹作用。施工地层中体积较小的石块在升扬作用和转换作用下，可在其周围空隙中填满浆液，在强烈冲击下，石块会出现位移和松动现象，浆液便会沿其空隙或孔隙不断渗入，形成凝结体，进而提升其防渗效果。

2.2基本喷射种类

根据喷射介质的不同及其管路数量可将其划分为单管旋喷法、二管旋喷法、三管旋喷法3种类型（见图1）。1）单管旋喷法。采取单根管路，用压强为20～30MPa的高压浆液对土体进行喷射冲切，其成桩直径需在40～50cm。此方法不仅加固质量比较好，且施工速度十分快，有效降低了施工成本。2）二管旋喷法。以单管法为基础施加压缩空气，并采用双通道形式的二重灌浆管。高压浆液通常以约20MPa压力从管底的喷嘴中以较高速度喷出，在其射流外围施加约0.7MPa的压缩空气将其喷出，并在土体之中形成柱状固结体，其直径可以达到80～150cm【1】。3）三管旋喷法。此法采用三重灌浆管，可以对水、气、浆3种形式介质进行分别输送。利用高压水射流以及其外部环绕的气流进行同轴喷射以达到破坏土体的目的，其中，同轴喷射2种介质能够有效降低水射流过程中和周围介质产生的摩擦，以此避免水射流提前雾化，进而提升其切割能力。此外，喷嘴一边进行旋转喷射一边提升，可增大固结体的直径和强度，使地基更加坚固。

3高压喷射形式灌浆技术的主要应用流程

3.1钻孔环节

对水利工程而言，基础防渗处理工作十分重要。基础土质如果渗透性较强且土质较差，那么就难以抵御水流冲击下所带来的破坏。钻孔施工主要通过泥浆固壁冲击形式钻进，确保泥浆在孔内部可以正常循环，以此达到堵漏效果。其中，在钻进过程中要使钻机始终保持垂直状态，并将其偏斜率控制在1%之内。高喷技术主要采用强烈扰动形式和冲击切割形式，利用高压射流将泥浆扩散，并将其和土石粒进行混合搅拌，用于填充其周边土层。待其硬化后，形成的凝结体便可以有效提升承载力，并达到防渗目的。

3.2下入喷射杆环节

钻孔过程中采用泥浆固壁技术可以将喷射杆一直下入至孔底。通过跟管钻进法进行钻孔，一般分为2个方面：（1）拔管前将密度较高的塑性泥浆注入套管之中，然后用注入相同的速度起拔至注满位置，同时使浆面高度和孔口高度保持一致。拔出套管之后迅速将喷射杆下入至孔内底部。（2）先将PVC塑管下放至其套管底部，起到护壁作用，完全拔出套管以后再将喷射杆下至管底。其中，PVC塑管必须管壁均匀。

3.3高喷环节

在具体施工过程中，由于灌浆压力和提升速度均不相同，采取的高喷方法也各不相同，因此其技术参数也各异。若施工方法一样，浆压不变、气压不变、水压不变，则可通过提升速度来控制高压喷射技术的施工质量。此外，在采用高压喷射法之前，需做好以下4点准备：（1）设备准备。高喷灌浆在水利工程中的应用主要采取三管旋喷法，其主要设备包括高压形式泥浆泵设备、高喷台车设备以及液压形式地质钻机设备等。（2）材料准备。实施三管旋喷法时要先利用高压气水喷射，再采用水灰比小于1∶1的材料压力灌浆。（3）流程准备。高喷施工过程中，喷射浆液或喷射水时，其射流的升扬作用会使其透入地层，产生较大压力，将地层结构进行破碎【2】。喷射杆中间的环状间隙会将地层中的各种细粒及土石产生的碎屑带出，并在其空余部位填充浆液。喷射后需持续静压灌浆，以达到渗透土体的作用。（4）注意事项。采用高压形式喷射灌浆时，需控制地层差异以及相应的速度，如此才可以充分发挥其作用。此外，灌浆过程中需避免断浆问题和离析问题。一旦出现停机或堵塞问题，必须及时进行抢修。

3.4凝结体成形环节

喷射时会产生较大的能量，利用块石的相互转换作用将其空隙填满。施工时如果某些区域块石比较集中或者块石较大，则需提升其比能值，同时降低其提升速度。并在高压喷射法的渗透作用、挤压作用等共同作用下，形成密度较高的凝结体。其中，块石遭遇较强冲击力时，会出现松动现象和位移现象，此时浆液可顺着空隙慢慢渗入。

4高喷灌浆法控制要点

4.1明确墙体位置

确保场地平整，在此工作中需根据设计要求，不仅要清除场地地下区域的障碍物，保持其清洁，还必须重点关注难以平整和易发生事故的地基。

4.2喷墙管理控制

提高掘进速度、把控灌浆压力。其中，送气量需使浆液处于沸腾状态。实际操作时还需防止浆液产生离析问题。

4.3窜浆、回浆处理

对水利工程而言，利用高喷灌浆方法进行基础防渗处理，当其施工过程中遇到土质较差、地层空隙较大等情况时会出现窜浆现象，严重影响其防渗效果。处理此问题时需先停止喷水，并堵住窜浆口，然后再重开设备注入水泥浆液，待窜浆停止后方可继续施工。此外，利用高喷灌浆技术进行施工时还可能因浆液浓度太低而产生回浆问题。针对此问题可对浆液进行检测，确保水灰比在0.5∶1～0.8∶1，进浆密度保持在1.6～1.8【3】。对此，可通过注入高浓度浆液以及降低提升速度的方式来处理此问题，待正常回浆后再降低其泥浆浓度。

5结语

综上所述，高喷灌浆法在水利工程中的实用性非常强，其在基础防渗处理方面的效果十分显著。在基础防渗处理的应用过程中，对高喷灌浆技术的每一道工序进行严格控制，不仅可以有效提升其防渗处理的效果，还可以解决工程施工过程中出现的各种问题，使基础渗透更加稳定，进而确保工程的安全性和稳定性。

【参考文献】

【1】陈杰.水利工程基础防渗处理中高喷灌浆技术应用探讨[J].珠江水运,2019(11):22-23.

【2】魏伟,李婧.高喷灌浆和水泥灌浆在东山水利枢纽船闸基础处理中的应用[J].广东土木与建筑,2011(7):26-28.

【3】张涵钊.高喷灌浆技术在水利工程建设及基础防渗处理中应用研究[J].中国新技术新产品,2013(13):115-116.

作者：苏李刚 单位：中国水电基础局有限公司