高壓噴射灌漿技術在堰基防滲中的施工控制淺析

摘要堰基的防滲處理是水利施工工程中尤為重要的環節，當基礎土質較差，滲透性較強時，在水流的作用下對基礎的危害很大。本文重點介紹高壓噴射灌漿施工工藝及施工控制。

關鍵詞高壓噴射灌漿堰基

中圖分類號:TU7文獻標識碼:A

高壓噴射灌漿基本原理是借助于高壓射流沖擊、破壞被灌地層結構，同時灌入水泥漿或混合漿，使漿液與被灌地層顆粒摻混，形成符合設計要求的凝結體，借以達到加固地基和防滲的目的。高壓噴射灌漿技術具有諸多優勢:(1)可灌性好;(2)可控性好;(3)連接可靠;(4)機動靈活;(5)適應地層廣、深度較大;(6)對施工場地要求不高。

1 高壓噴射灌漿技術的工藝原理

1.1 沖切摻攪作用

高噴技術主要是借助于高壓射流，通過沖擊切割和強烈擾動，使漿液在射流作用范圍內擴散、充填周圍土層，并與土石粒摻混攪合，硬化后形成凝結體，從而改變原地層結構和組成，借以達到防滲或提高承載力的目的。高噴凝結體是多種因素綜合作用的結果，高壓射流對地層結構的影響范圍，取決于比能值E的大小，其表達式為:

E=PQ/100V

E--每米旋噴柱耗用的能量MJ/m;

P--噴射灌漿壓力Map;

Q--射流漿量L/min;

V--提升速度cm/min。

E值大，旋噴柱的直徑大，一般選用50～70cm直徑較好，但最終應通過現場高噴試驗確定。

1.2 升揚、轉換作用

高噴施工時，水、氣、漿由噴嘴中噴出，壓縮空氣除能對水或漿液構成外包氣層，使水或漿液射流能透入地層較遠距離并維持較大壓力破碎地層結構外，還可產生升揚作用，漿經射流沖擊切削后的土石碎屑和地層中細粒，由孔壁和噴射桿的環狀間隙中升揚帶出孔外，空余部位由漿液替代。

1.3 擠壓、滲透作用

高噴射流強度隨射流距離的增加而較快地衰減至射流束末端，雖能再沖切地層，但對地層仍產生擠壓作用。高噴灌泵技術有單管法、雙管法、三管法。用水管、氣管、漿管同軸布設組成噴射桿，桿底部設置有噴嘴，氣、水噴嘴在上，漿液噴嘴在下，高噴時，隨著噴射桿的旋轉和提升，先是高壓水和氣的射流沖擊擾動地層土體，呈翻滾松散狀態，隨后以低壓注入濃漿摻混攪拌，硬化后形成凝結體。

1.4 位移握裹作用

地層中較小的塊石，由于噴射能量大，輔以升揚、轉換作用，最終漿液可填滿塊石四周的空隙并將其握裹，遇到大的塊石或在塊石集中區，應降低提升速度，提高比能值。在高壓噴射擠壓余壓滲透等綜合作用下，產生握裹凝結作用，形成連續密實的凝結體。

2 高噴灌漿施工工藝流程

高壓噴射灌漿施工主要工藝流程如下: 測量放線→鉆孔施工→終孔驗收→噴機就位→地面試噴定向→下噴管→噴射提升→結束移機→孔口補漿→墻體質量檢查。以某工程為例，該工程高壓噴射灌漿施工分二序進行，間隔成孔，間隔高壓噴射，具體施工工藝如下。

2.1 布孔放樣

按照設計圖紙要求，放出高壓噴射防滲墻施工軸線，并在軸線拐點處設置固定樁，間隔25m左右布設控制樁，按設計孔距放出每個高噴孔孔位，并打人編號的木樁。

2.2 鉆孔

高噴作業采用兩臺XP-30型高噴樁機直接成孔，鉆孔作業分左右兩個工作面分兩序進行。鉆孔進人堤基深度樁基垂直度符合設計和規范要求，逐孔進行垂直度檢測，保證成孔質量。

2.3 制漿

高噴灌漿所用水泥為425“早強型普通硅酸鹽水泥，制漿采用內河水。各機組均配備婆美式比重計，制漿過程中隨時進行漿液密度檢測。

2.4 高噴灌漿

(1)下噴射管。鉆孔驗收、高噴臺車就位并對準孔口后，為了直觀檢查高壓系統的完好性，首先進行地面試噴。同時，通過調整液壓轉盤的角度，使高壓噴射流對準設計軸線方向，經過質檢員的校核，各項工藝參數均達到要求后，再下噴射管。

(2)噴射提升。噴射管下到設計深度后，拌制符合要求的水泥漿液開噴。待各壓力參數和流量參數均達到要求，且孔口已返出密度達到要求的漿液時，開始按照既定的提升速度進行噴射灌漿。

(3) 回灌。噴射結束后，立刻在孔口進行靜壓注漿至漿面不再下降，而后再采用下一孔噴射時的孔口回漿進行自流回灌充填，非連續施工時則采用新鮮漿液進行回(下轉第141頁)(上接第139頁)灌，安排專人對每個高噴孔及時進行回灌。

3 高壓噴射灌漿技術在堰基防滲施工中的控制措施

3.1 孔內出現嚴重漏漿

采取以下措施進行處理:(1)降低噴射管提升速度或停止提升;(2)降低噴水壓力、流量進行原地灌漿;(3)噴射水流中摻加速凝劑;(4)加大漿液密度或灌注水泥砂漿、水泥黏土漿;(5)向孔內沖填砂、土等堵漏材料。

在富水地層，宜適當減小風量或降低風壓。如高噴灌漿發生串漿，則首先填堵被串孔，繼續串漿孔的高噴灌漿;待其結束后，盡快進行被串孔的掃孔、噴射或繼續鉆進。高噴灌漿因故中斷后恢復施工時，重復高噴灌漿長度不少于0.50m;停機超過3h應對泵體輸漿管路進行清洗后方可繼續施工。

3.2 防滲質量檢測

(1)防滲墻的滲透性。灌漿施工結束待防滲墻體凝固30d后，將550m的灌漿壩段分為4個檢查段，在這4處設置防滲檢查試驗圍井，用注水試驗測定封閉圍井的滲透性來判斷防滲墻質量。從試驗結果看，防滲墻質量均達到優或良。(2)防滲墻的連續性及厚度。施工結束30 天后，采用地質雷達技術對防滲墻的連續性和厚度進行檢測。設計要求防滲墻體平均厚度20cm，地質雷達檢測表明，高噴防滲體形態為東西雙向齒形，平均厚度37cm，最大厚度74cm，最小厚度16cm，防滲墻體東西方向上連續性好，垂向深度上較連續。(3)防滲墻體結石體的強度。分別在檢查段之間防滲墻交叉接觸位置布置檢查孔，在檢查孔的中部取樣品做物理力學試驗。試驗表明，防滲墻的抗壓強度為0.776MPa～5.07MPa，彈性模量2.20€?03MPa～17€?03MPa，符合設計要求。

總之，高壓噴射灌漿運用于堰基防滲，實踐證明是經濟合理的，跟傳統施工方法相比，不僅大大縮短了工期，而且作業面小，工序簡潔明了，能夠保證質量，在堰基防滲工程中應廣泛推廣。