高噴灌漿技術在水利工程基礎防滲處理中的應用

蘇李剛

（中國水電基礎局有限公司，天津301700）

1 引言

對水利工程而言，基礎防滲處理工作是其施工過程中的關鍵環節，如果基礎土質不好且滲透性太強，那么水流便會給基礎帶來較大的危害。因此，施工之前需結合現場水文地質等自然條件，計算旋噴樁具備的承載力，并對其進行試驗校核，以此符合其技術要求和經濟要求。施工過程中需注意注漿壓力方面、水灰比方面等參數的合理性，并按照相關工藝要求進行施工，以確保成樁強度符合規定要求。由此可知，對水利工程而言，探析高壓噴射類型灌漿機工作原理及其相關施工工藝，對提升其基礎防滲成效具有十分重要的現實意義。

2 高噴灌漿技術簡析

2.1 施工工藝原理

高壓噴射灌漿技術的施工工藝原理主要體現在以下幾方面：

1）沖切摻攪的施工作用。此技術主要通過高壓射流產生沖擊切割以及劇烈擾動，使漿液在土層中擴散，和土石粒進行摻混攪合，待其硬化以后便成為凝結體，原地層結構也因此發生了改變，進而實現防滲目的。

2）升揚作用和轉換作用。進行高噴施工的時候，噴嘴中會噴出水、氣、漿3 種介質，壓縮空氣可使水或者漿液射流形成升揚作用，被射流切削后的碎屑和細粒會在升揚作用下帶出孔外，然后由漿液填補空位，以此實現轉換作用。

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度便會減弱，雖然可以沖切地層，但對地層仍然會形成擠壓作用。噴射完成后，繼續靜壓灌漿，不但能夠讓凝結體同其周邊土體部分的結合更牢固、密實，還能形成滲透凝結層，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作用和轉換作用下，可在其周圍空隙中填滿漿液，在強烈沖擊下，石塊會出現位移和松動現象，漿液便會沿其空隙或孔隙不斷滲入，形成凝結體，進而提升其防滲效果。

2.2 基本噴射種類

根據噴射介質的不同及其管路數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，用壓強為20～30MPa 的高壓漿液對土體進行噴射沖切，其成樁直徑需在40～50cm。此方法不僅加固質量比較好，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體，其直徑可以達到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種形式介質進行分別輸送。利用高壓水射流以及其外部環繞的氣流進行同軸噴射以達到破壞土體的目的，其中，同軸噴射2 種介質能夠有效降低水射流過程中和周圍介質產生的摩擦，以此避免水射流提前霧化，進而提升其切割能力。此外，噴嘴一邊進行旋轉噴射一邊提升，可增大固結體的直徑和強度，使地基更加堅固。

3 高壓噴射形式灌漿技術的主要應用流程

3.1 鉆孔環節

對水利工程而言，基礎防滲處理工作十分重要?；A土質如果滲透性較強且土質較差，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，確保泥漿在孔內部可以正常循環，以此達到堵漏效果。其中，在鉆進過程中要使鉆機始終保持垂直狀態，并將其偏斜率控制在1%之內。高噴技術主要采用強烈擾動形式和沖擊切割形式，利用高壓射流將泥漿擴散，并將其和土石粒進行混合攪拌，用于填充其周邊土層。待其硬化后，形成的凝結體便可以有效提升承載力，并達到防滲目的。

3.2 下入噴射桿環節

鉆孔過程中采用泥漿固壁技術可以將噴射桿一直下入至孔底。通過跟管鉆進法進行鉆孔，一般分為2 個方面：（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，同時使漿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底部。（2）先將PVC塑管下放至其套管底部，起到護壁作用，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 高噴環節

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，因此其技術參數也各異。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的施工質量。此外，在采用高壓噴射法之前，需做好以下4 點準備：（1）設備準備。高噴灌漿在水利工程中的應用主要采取三管旋噴法，其主要設備包括高壓形式泥漿泵設備、高噴臺車設備以及液壓形式地質鉆機設備等。（2）材料準備。實施三管旋噴法時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）流程準備。高噴施工過程中，噴射漿液或噴射水時，其射流的升揚作用會使其透入地層，產生較大壓力，將地層結構進行破碎【2】。噴射桿中間的環狀間隙會將地層中的各種細粒及土石產生的碎屑帶出，并在其空余部位填充漿液。噴射后需持續靜壓灌漿，以達到滲透土體的作用。（4）注意事項。采用高壓形式噴射灌漿時，需控制地層差異以及相應的速度，如此才可以充分發揮其作用。此外，灌漿過程中需避免斷漿問題和離析問題。一旦出現停機或堵塞問題，必須及時進行搶修。

3.4 凝結體成形環節

噴射時會產生較大的能量，利用塊石的相互轉換作用將其空隙填滿。施工時如果某些區域塊石比較集中或者塊石較大，則需提升其比能值，同時降低其提升速度。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體。其中，塊石遭遇較強沖擊力時，會出現松動現象和位移現象，此時漿液可順著空隙慢慢滲入。

4 高噴灌漿法控制要點

4.1 明確墻體位置

確保場地平整，在此工作中需根據設計要求，不僅要清除場地地下區域的障礙物，保持其清潔，還必須重點關注難以平整和易發生事故的地基。

4.2 噴墻管理控制

提高掘進速度、把控灌漿壓力。其中，送氣量需使漿液處于沸騰狀態。實際操作時還需防止漿液產生離析問題。

4.3 竄漿、回漿處理

對水利工程而言，利用高噴灌漿方法進行基礎防滲處理，當其施工過程中遇到土質較差、地層空隙較大等情況時會出現竄漿現象，嚴重影響其防滲效果。處理此問題時需先停止噴水，并堵住竄漿口，然后再重開設備注入水泥漿液，待竄漿停止后方可繼續施工。此外，利用高噴灌漿技術進行施工時還可能因漿液濃度太低而產生回漿問題。針對此問題可對漿液進行檢測，確保水灰比在0.5∶1～0.8∶1，進漿密度保持在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 結語

綜上所述，高噴灌漿法在水利工程中的實用性非常強，其在基礎防滲處理方面的效果十分顯著。在基礎防滲處理的應用過程中，對高噴灌漿技術的每一道工序進行嚴格控制，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的各種問題，使基礎滲透更加穩定，進而確保工程的安全性和穩定性。