高壓旋噴灌漿技術在水庫除險加固中的應用

杜俊

摘要：本文確定了高壓旋噴灌漿技術在水庫除險加固中的應用參數，選用三重管噴射工藝和相關機械設備，進 行高壓旋噴灌漿技術應用流程設計;并提出異常狀況的處理方案，建立高壓旋噴灌漿技術應用保障措施;實現高 壓旋噴灌漿技術在水庫除險加固中的應用。

關鍵詞：高壓旋噴灌漿技術;水庫;除險加固;應用方法

引言

在傳統土石壩施工過程中，針對水庫壩體和壩基滲漏的除險加固 措施通常使用黏土心墻、斜和混凝土防滲墻等技術，這類技術專業含量較低，相對較為容易掌握，其建設成果對各種地層適應性強，質量可靠。但是這種技術需要耗費大量的人力物力資源，不僅造成資源能源的浪費，而且耗費了大量的成本投入，不利于項目長期經濟利益的獲取。因此，為了進一步改善水庫除險加固技術措施，針對水庫周邊黏土、砂石等資源緊缺、水庫壩高較高且滲漏較大的情況，采取高壓旋噴灌漿技術進行大壩防滲處理，對高壓旋噴灌漿技術在水庫除 險加固中的應用方法進行探討和歸納。

1 高壓旋噴技術的應用

1.1技術參數的設置

根據勘察資料，充分考慮壩體結構布置特征和大壩填筑土性狀，初步預估大壩防滲處理中高壓旋噴關鍵技術參數。然后結合施工現場的不同特點和具體的地質條件狀況，采取施工現場試驗修改完善預估參數，依據水庫大壩特點劃分為不同壩段并開展實驗測試。在實驗過程中注重對吃漿量、泥漿容量、壩體位移裂縫及灌漿壓力等參數的觀測，將設置的相關參數 依據該壩段的地質條件進行適當的調整，從而確定水庫工程中高壓旋噴灌漿技術參數。根據上述方法和流程，確設置該項技術。通過上述過程，實現水庫壩基和壩體防滲處理中高 壓旋噴技術的應用。

1.2 高壓旋噴灌漿技術應用流程

應用設置的相關參數，選用三重管噴射工藝和相關機械設備，進行高壓旋噴灌漿技術應用流程設計高壓旋噴灌漿技術在水庫除險加固中的應用方法采用三重管噴射工藝，選用高壓發生裝置、鉆機、特種鉆桿和高壓管路等機械設備[3]。整個施工過程分為兩道工序，兩道工序的實施之間應當適當間隔一段時間，如果間隔時間過短可能造成墻體質量受損甚至形成空洞，而間隔時間過長則可能耽誤工程進度，造成工程效率的下降。經過測試發現最恰當間隔時間為7d。設計高壓旋噴灌漿技術在水庫除險加固中應用流程如圖1所示。整個施工過程大體分為四部分：測量放線定樁位、鉆孔及測斜、下噴射管和噴射提升。通過上述過程，完成高壓旋噴灌漿技術在水庫除險加固中應用流程。

1.3高壓旋噴灌漿技術的應用

芙蓉水庫位于江西省會昌縣筠門嶺鎮榮田村，介于 E115°43'，N25°13'范圍，距會昌縣城 49km 屬贛 江水系湘江一級支流芙蓉河，水庫總庫容 403 萬 m3，正常蓄水位 263. 65m，壩址控制集水面積 21. 7km2，樞紐建筑物包括渠系建筑物、灌溉引水發電涵管、大 壩、溢洪道以及發電廠房等，是一座集水產養殖、防 洪發電和農田灌溉等功能于一體的水利工程。江西省會昌縣筠門嶺鎮芙蓉水庫防滲處理中高 壓旋噴技術的應用參數設置如下：旋轉速度設定為 1. 0v，提升速度為 6cm /min，降壓、氣壓以及高噴水壓 分別為 0. 8、0. 6、35MPa，氣量和水量分別為 1. 0、80L /min，漿液水灰比為 1：1，漿量為 0L /min。氣噴 嘴和高壓水噴直徑分別為 9. 0、1. 9mm。在高壓旋噴 灌漿技術施工過程中選用三重管噴射工藝和相關機 械設備，結合工程具體情況完善相關技術參數，通過 分析可能遇到的各類問題采取合理的措施，加強工 程建設過程中的質量監管和測量。針對會昌縣筠門 嶺鎮芙蓉水庫大壩的滲漏問題，可采用該方法得以 解決。

2 水庫防滲加固過程中單管高壓旋噴灌漿技術的應用

現就水庫大壩施工要求，對單管高壓旋 噴灌漿技術在大壩的除險加固中的應用予以 總結。本工程單管高壓旋噴灌漿是在壩頂沿 壩軸線布置一排單管高壓旋噴樁孔防滲墻，樁孔在河床段深入基巖 1m 左右。鉆機采用地 質 150 型，灌漿機械采用性能可靠、有電子監 測功能的單管旋噴灌漿設備，水泥采用 R325 普通硅酸鹽水泥，水灰比為 1.25～1.5（密度≥ 1.35g/cm3）。

2.1 施工現場布置

在進行現場布置時，秉著“因地制宜”的基 本原則，要求同步兼顧安全性、經濟性和便利 性。在布置臨時設施時，要嚴格控制在合同招 標文件規定的范圍內，其中包括施工道路布 置、用電布置等。其中，施工道路布置時，現場 的上壩公路寬度僅有 100m，且凹凸不平，不利 于現場施工運輸，因此在大壩加固施工前，應 對該公路路基進行整修，使大壩壩頂與進庫公 路連為一體，以滿足施工道路要求;施工用電 布置方面，考慮到單管高壓旋噴灌漿施工用電 量大，而壩區的供電能力無法滿足施工用電要 求，因此增加了 5 臺柴油發電機，并配備了空 氣開關和漏電保護裝置;水泥、工具、材料等的 倉庫，布置于水庫左右岸山坡地上。另外，在施 工期間應根據施工進展需求，于施工區域內靈 活布置砼拌制點和水泥拌制點。在現場布置的 基礎上，分別進行以下兩個階段的施工。

2.2第二階段施工過程

2.2.1 施工過程

第一階段的旋噴試驗、放線布孔和鉆孔工序完成后，開始進行旋噴灌漿。單管高 壓旋噴灌漿，要求控制噴射流的功率和泵壓力，其噴射流做功情況。根據以上噴射流的做功態勢，旋噴時 嚴格控制噴射流的壓力，將旋噴灌漿的速 度和功率控制在合理范圍內。筆者分別取 不同值的噴射流壓力，并對應控制器噴射 流速度，其中10MPa 的噴射流壓力，對應噴 射流速度為 136m/s;20MPa 的噴射流壓力，對應噴射流速度為 192m/s;30MPa 的噴射 流壓力，對應噴射流速度為 243m/s。按照該 標準控制旋噴灌漿施工速度，通過單管高 壓旋噴灌漿臺車，將配合比 0.8∶1 的水泥 漿液，在成孔位置的地面試噴，檢查旋噴施 工技術參數符合標準后，一次性完成全部 鉆孔的單管高壓旋噴灌漿。

2.2.2 施工中出現的問題及解決辦法 在第二階段施工過程中，存在樁徑傾 斜、斷樁和縮徑以及灌漿時返漿不正常等 問題，這些問題的主要原因和處理方法分 別如下：（1）斷樁和縮徑，主要原因是提升過快 以及水泥漿配合比不達標等，處理的方法 是根據土層的情況，合理調整提升速度，譬 如在軟土層可適當加快，而在硬土層應適 當減慢，其中對于不合理的水泥漿配合比 要及時調整。（2）灌漿時返漿不正常情況，可通過高 壓泵壓力的適當下調，孔口加入適量速凝 劑，并采用間隔提升的方法，在返漿正常 后，再進行正常提升。（3）在旋噴灌漿過程中，突然出現灌漿 壓力驟然下降的情況，伴隨異常冒漿，在保 持旋噴灌漿不中斷的前提下，安排專人檢 查異常情況，發現起因是地層有較大空隙，處理方法多是在出現異常情況的空隙地 段，加大旋噴灌漿量，在空隙填滿水泥砂漿 后，略提噴管完成最后噴射。

3結 論

隨著極端天氣的頻繁發生和氣候溫度的不斷升 高，局部區域發生強降雨和暴雨的概率不斷增大，水 庫大壩的滲流穩定性問題越來越引起人們的重視。江西省開展實施了一系列的水庫大壩出險加固項 目，經過多年的努力逐漸形成了水庫安全保障制度 和水利設施管理體系，基本消除了水庫大壩的安全 隱患。工程實踐表明，高壓旋噴灌漿技術相比傳統 方法，可顯著提升防滲處理效率 2. 5% 左右，節約工 程投資 27. 0%。可見該項技術具備極高的有效性和 適用性。

參考文獻：

[1]劉木蘭 . 高壓旋噴灌漿技術在水庫除險加固中的應用 [J]. 水科學與寒區工程，2018，1（11）：79 - 82.

[2]袁寶遠，朱永和，白云 . 格威系列地質雷達及其在水庫壩 基滲漏探測中的應用 [J]. 科學技術與工程，2017，17（11）：164 - 168.