高壓噴射注漿技術在水利工程中的應用探究

鄭貴亮

（中石化勝利建設工程有限公司，山東 東營257000）

1 引言

在可持續發展理念不斷深化的背景下，水利工程項目數量持續增長，在推動社會經濟綠色發展方面發揮了重要作用。而水利工程建設往往需要面臨相對軟弱的基礎條件，切實做好基礎加固和防滲處理才能保證工程安全穩定運行。將高壓噴射注漿技術應用到水利工程基礎處理中，可以改變地層結構，提高基礎的承載能力和防滲能力。

2 高壓噴射注漿概述

高壓噴射注漿技術是借助專業的鉆機設備在地基上鉆孔，將附帶噴嘴的注漿管插入土層預定位置，通過加壓的方式，使預先配置好的漿液可以在20MPa 以上的壓力下由噴嘴射出，對土體形成剪切破壞，漿液與土料能夠在離心力、重力和沖擊力的作用下充分混合，并依照一定的比例重新排列，待其凝結后，會在原本的地層中形成強度更好的固結體，從而提高基礎承載能力，有效減少地基變形問題。高壓噴射注漿技術對于基礎土體的加固作用非常明顯，其可以應用于工程主體施工前，也可以應用于工程建設完成后，不會對工程上部主體結構造成任何負面影響[1]。

高壓噴射注漿技術的優勢體現在幾個方面：（1）成本低。在高壓噴射注漿技術中，采用水泥漿液搭配部分化學材料，除去部分工程要求漿液速凝超早強時需要用到化學材料，一般工程只使用水泥漿液，因此，材料來源廣泛，成本相對低，有良好的適用性。（2）漿液集中。在噴漿作業過程中，除因噴射參數設置不當導致部分漿液冒出，其余多數漿液會聚集在噴射流沖切通道內，漿液集中程度高，流失較少。（3）管理簡單。高壓噴射注漿技術使用的設備體積小，機動性強，能夠適應狹窄和低矮場所施工，而且施工管理相對簡單，無論是單管噴射還是二重管乃至三重管噴射，都可以通過測量吸漿量、噴射壓力以及觀察冒漿情況，了解噴射效果及存在的問題，及時對噴射參數做出相應的調整。（4）生產安全。在高壓設備上設置有安全閥門和自動停機裝置，一旦檢測到壓力超過規定值，閥門會自動開啟泄壓，可以避免堵孔升壓引發的爆破事故[2]。

3 高壓噴射注漿技術在水利工程中的應用

某水庫建成于2003 年，一直運行良好。在2008 年7 月，巡檢人員發現在水庫左壩肩位置存在滲水問題，分析原因，主要是基礎中的卵石混合土和低液限黏土受地下水影響，出現了失穩問題，因此，需要運用高壓噴射注漿技術對相應位置的壩基進行防滲加固處理，要求注漿軸線與壩軸線重合，采用單排布孔的方式，灌漿頂線和底線分別深入壩體和基巖1m。

3.1 施工形式選擇

高壓噴射注漿技術在實際應用中，有3 種不同施工形式：（1）旋噴，在噴射水泥漿液時，一邊提升噴嘴一邊旋轉，能夠在土體中形成圓柱狀凝結體；（2）定噴，一邊提升一邊噴射，噴射的方向固定，可以在土體中形成板狀凝結體；（3）擺噴，擺噴指一邊提升，一邊將噴嘴依照一定的角度擺動，可以在土體中形成啞鈴狀凝結體?？紤]該工程的地基防滲需求，在對比3 種形式優點的情況下，最終選擇定噴[3]。

3.2 施工參數確定

施工參數主要包括以下內容：（1）應明確噴射范圍。在高壓噴射注漿過程中，噴射范圍會對施工質量產生直接影響，施工技術人員應結合工程的實際情況對噴射范圍進行確定；（2）評估單樁承載力。在地基防滲加固中，需要對單樁承載力進行評估，結合評估結果確定材料性質和成樁數量。通常可以選擇使用高標號硅酸鹽水泥，通過試驗確定外加劑的種類和添加量，并對漿液水灰比進行明確，從降低現場環境因素影響的角度，需要借助相應的現場試驗來對單樁承載力進行明確；（3）確定孔位參數。在水利工程中，高壓噴射注漿需要結合地層的實際情況確定孔位參數，如果處理深度在20cm 以上，需要采用雙排甚至3 排布孔，孔距約為旋噴固結體半徑的1.73 倍，排距則為1.5 倍；（4）漿液用量計算。在對高壓噴射注漿技術進行應用過程中，需要做好漿液用量的合理計算，具體的計算公式為：

式中，Q 為漿液用量，m3；H 為旋噴樁長度，m；q 為單位時間噴漿量，m3/min；β 為漿液損失系數，這里取0.2；v 為注漿管提升速度，m/min。

3.3 施工技術要點

3.3.1 施工準備

正式施工前，需要做好圖紙核對工作，確保設計孔位處不存在妨礙施工的障礙物，對施工設備、施工材料等進行準備，確保施工的順利進行。

3.3.2 鉆孔

采用泥漿固壁回轉鉆進或沖擊鉆進的方式鉆孔，在這個環節需要重視充填堵漏工作，確?？變饶酀{可以保持正常循環，一邊鉆進一邊跟進套管。鉆孔過程中，需要做好鉆機垂直度的控制，確保其偏斜率不超過1%。

3.3.3 噴射桿設置

對于采用泥漿固壁的鉆孔，可以將噴射桿直接下到孔底。對于跟管鉆進的鉆孔，可以在拔管前，于套管內注入密度較大的塑性泥漿，然后起拔套管，一邊起拔一邊注入，確保漿面能夠與孔口保持齊平，直到套管全部拔出后，再使噴射桿下入孔內；還可以在套管內下入PVC 塑管，使其發揮出相應的護壁作用，然后拔出套管，將噴射桿下入塑管底部。

3.3.4 噴射注漿

在高壓噴射注漿過程中，需要充分考慮地層的實際情況，在砂層中可以適當加快提升速度；在礫石層中應適當放慢速度；如果是在粒徑超過40cm 以上的塊石層中，應進一步放緩注漿速度。施工完成后，需要立即將注漿管拔出清洗，避免漿液凝固后無法拔出注漿管的情況。每個孔噴射注漿完成后，可以進行封孔操作。漿液沒有硬化前，地基可能會因為外部因素的擾動而產生附加變形，導致其整體強度下降，可以通過控制注漿速度或者加快漿液凝結速度的方式對其進行調節[4]。

3.4 質量控制

施工環節需要做好試驗分析，檢查施工質量，確定其是否能滿足要求，漿液凝結達到設計強度后，可以對凝結效果進行檢查，通過抽水、壓水試驗和靜荷載試驗檢驗鉆孔的防滲性能。安排專人做好施工質量管理和驗收工作，對于無法達到工程設計施工要求的情況，需要督促施工人員及時進行處理。

4 結語

高壓噴射注漿技術有非常顯著的優點，將其應用到水利工程中，能夠促進地基穩定性和承載能力、防滲能力的提高。在對高壓噴射注漿技術進行應用的過程中，需要結合水利工程的實際情況做好現場試驗，確定施工參數，加強對質量控制點的管理，規避和解決質量缺陷，以保障水利工程安全穩定運行。