高噴灌漿在河道堤防防滲加固中的應用

李友明，李時鴻

（南京振高建設有限公司，江蘇 南京 211300）

0 引言

施工單位采用高噴灌漿技術對河道堤防實施防滲加固，要全面分析高噴灌漿在河道堤防防滲加固應用中存在的問題，將河道堤防所在地的地形地質狀況摸清，掌握相關水文資料，開展現場試驗，在此基礎上，準確把握高噴灌漿施工技術要點，保障高噴灌漿在河道堤防防滲加固施工中的應用效果。

1 高噴灌漿技術概述

高噴灌漿技術是指通過鉆機造孔，向預定的土層位置下放灌漿管，通過高壓，從灌漿管噴嘴中將漿液和水噴射出來，產生噴射流對土層進行破壞沖擊，土體所含土粒剝落后，部分較為細小的土粒伴隨漿液從地面冒出，其余土粒與灌入土層的漿液實現混合攪拌，形成凝結體。高噴灌漿技術的原理，是通過射流作用對地層進行切割攪拌，對地層結構和具體組成進行改變，將混合漿液或水泥漿灌入土層，形成凝結體，據此實現對地基的加固防滲[1]。

高噴灌漿技術主要具有如下特點。

（1）具有良好的可灌性。該技術對土層結構進行強制破壞，將漿液灌入土層，與土層土粒進行混合攪拌，即形成防滲墻體，具有良好的可灌性。

（2）能形成可靠連接。采用高噴灌漿技術，設計合理的灌漿孔距，即能形成可靠連接。

（3）適用性強。高噴灌漿對第四系所有地層均適用，可實現對高壓旋噴樁或灌漿墻板的良好構筑，基礎處理深度超過80m。

（4）機動靈活。該技術具有較強的機動性和靈活性，所需的施工設備較為簡單緊湊，因而具有廣泛的使用范圍。該技術能將工程施工需要作為依據，有效控制加固范圍。

（5）固結體形態具有較強的可控性。一般情況下，為良好滿足工程施工需要，在實施高噴灌漿的具體過程中，可通過提升速度、調整旋轉、增加壓力，或者對噴嘴進行更換等方法，調整灌漿流量，據此形成形態不同的各類凝結體。

（6）具有多樣化的噴射方式。高噴灌漿包含傾斜、水平、密集等多種噴射形式，在實際施工中，可根據工程實況和施工需要，對噴射方式進行合理選擇。

（7）具有較強的經濟性。高噴灌漿以水泥為主要的漿液原材料，在噴射過程中，部分漿液冒出地面后，對之進行沉淀、除砂以及過濾后，能實現一定程度的回收利用，呈現出良好的經濟性[2]。

2 高噴灌漿在河道堤防防滲加固應用中存在的問題

在采用高噴灌漿技術對河道堤防實施防滲加固的實踐過程中，部分施工決策和技術人員缺乏對高噴灌漿各類工法及其適用條件的詳細了解。各工法采用不同的破土能量載體和發生裝置，具有不同的適應范圍和使用條件。部分施工決策和技術人員不熟悉各工法的具體特點和各項適應條件，缺乏相關的實踐經驗，極易在防滲加固施工實踐中出錯。

施工設計人員在對高噴灌漿防滲加固應用進行設計時，通常在河道堤防施工現場開展高噴灌漿試驗，以試驗結果為依據，并結合安全系數，對高噴灌漿各項施工參數進行確定。但凝結體具有復雜的形成過程，受諸多因素影響。地基應力、地下水文以及施工深度等各項施工條件與現場試驗條件存在較大差異，導致高噴灌漿形成的凝結體在尺寸、形狀等方面與現場試驗形成的凝結體存在較大差異。設計人員對各類影響因素缺乏科學估計，難以保障設計的科學性，影響高噴灌漿施工效果。

高噴灌漿施工作業具有較強的專業性，要求施工單位具有較高的綜合素質。在施工過程中，施工單位未能嚴格遵循施工設計和相關規范，對高噴灌漿全過程缺乏嚴格監測，難以及時發現施工異常和潛在問題，造成施工隱患[3]。

3 高噴灌漿在河道堤防防滲加固應用中的施工技術要點

3.1 對地質材料進行分析并開展現場試驗

在采用高噴灌漿技術對河道堤防實施防滲加固施工前，要將加固部位的地質地形狀況和水文條件摸清，將現場實際情況作為依據，結合施工經驗，對高噴墻方案進行初步選定，合理確定各項工藝參數。在此基礎上，按照布置形式和各項工藝參數開展現場試驗，確保試驗一次成功，避免多次試驗影響工期。對高噴孔完成測量放樣后，為實現對地層巖性的準確掌握，并對防滲墻底線高程進行合理確定，要沿防滲墻軸線，按照10～20m 的間距布置地質先導孔，鉆取芯樣，對地層巖性進行鑒定，并對地質柱狀圖進行繪制，為施工提供指導。在全面開展高噴灌漿施工時，要對各類地質層面存在的變化進行準確掌握，對鉆孔深度進行合理確定，加強凝結體與基巖面實現良好連接，將高噴灌漿施工實況作為依據，對提升、旋擺速度進行提升，保障各透水層實現高質量施工，并對材料消耗進行有效控制[4]。

3.2 對鉆孔斜率進行嚴格控制

采用高噴灌漿技術對河道堤防實施防滲加固施工，要對鉆孔斜率進行嚴格控制。鉆孔深度通常較大，為保障防滲墻連接的有效性，要對鉆孔垂直度進行嚴格控制，通過測斜儀測量孔斜，當孔深在30m 以下時，應控制鉆孔偏斜率低于1%。在河道堤防施工現場開展試驗，并結合施工經驗，采取技術措施對鉆孔偏斜進行有效控制。

（1）采用具有較強鉆進能力的鉆機，對鉆機進行水平牢固安裝，確保立軸中心處于與鉆孔中心相同的垂直線，開孔鉆盡量對大一級鉆具進行采用，根據要求孔向與孔位對準后再實施開孔操作，確保鉆進穩定。通過卡尺測量，確保開孔鉆具對鉛直狀態的持續保持。

（2）鉆進砂卵石層后，考慮圓滑的礫石容易導致鉆頭偏滑，產生不均衡阻力，對鉆頭前進方向造成改變，導致鉆孔偏斜，要通過上下反復活動，防止地層所含的圓滑顆粒導致鉆頭發生滑移而造成鉆孔偏斜。

（3）在鉆進過程中，要對鉆機進行檢查，防止其發生移動，避免立軸鉆進方向出現變化，及時發現異常并加以糾正；對井位測斜儀進行分段使用，實施鉆孔測斜，對于不符合垂直度要求的情況，要及時實施掃孔糾偏。

（4）為避免出現孔斜，采用性能良好的施工機械，并熟練應用鉆孔方法，在必要情況下，對自動糾偏鉆機進行使用[5]。

3.3 對造孔和高噴施工間隔進行把握

對河道堤防實施防滲加固，要對造孔和高噴施工間隔進行把握，并通過有效措施實施護壁。高噴孔通常遵循Ⅲ序加密施工原則，先實施鉆機造孔，移走鉆機后，通過高噴灌漿臺車實施高噴作業。高噴速度通常比鉆孔速度要快。對此，一臺高噴臺車通常需要多臺鉆機進行配合。為避免工作面條件和分序施工造成的限制，防止臺車頻繁移動對功效造成不良影響，在施工實際中，通常先造大量的孔，再實施高噴作業。通常在造孔完成1—7d的范圍內實施高噴。對于砂卵石層，采用傳統工藝實施泥漿護壁，需耗用大量的塑性漿液，形成較高的護孔成本，同時，噴射導致漿液冒串，會引發嚴重塌孔，降低成孔率[6]。對此，向孔中下入特制帶徑向條縫的PVC 塑料花管實施護壁，能形成良好的護孔效果。高壓射流對土層進行強力沖擊，極易破壞土層，不會對高噴質量造成不良影響，還能解決塌孔問題。

3.4 對高噴回漿進行合理利用

采用老三管法實施高噴灌漿施工，會形成較大的孔口冒漿量，應對之凈化回收，避免漿材浪費和環境污染。對河道堤防實施防滲加固，要在實施高噴灌漿施工的同時，對孔口返漿實施回收利用。在保障工程質量的基礎上，按照回漿比重，再次開展配漿灌注[7]。對于砂卵石層和砂層形成的回漿，要利用凈化池沉淀粗顆粒，對之進行利用。通常，不對淤泥層、粘土層和極細砂層形成的回漿加以利用，因為難以利用凈化系統將漿液中混雜的粉細砂和泥質分離凈化。

3.5 重視并加強孔口補漿

河道堤防的砂卵石層具有較強的透水性，在高噴漿液與土層顆粒混合凝固的具體過程中，受漿液析水影響，固結體頂部會形成較大沉陷，影響建筑基礎與加固地基的緊密結合，容易造成脫空[8]。對此，完成噴漿后，要及時利用送漿管路將濃漿補充入孔內，直到漿面停止下沉，據此保障防滲墻質量。

3.6 加強對高噴返漿異常的處理

在施工設備正常運行，且各項工藝參數正確的情況下，相鄰孔串漿和地層漏漿會導致孔口出現返漿異常。對此，要將孔口返漿實況作為依據，對異常孔段實施有效處理。

（1）當孔口出現不返漿的情況時，停止提升高噴管，實施靜噴；保持原有的進漿量、風壓和漿壓，對水壓力進行降低，將砂填入孔內，或者摻加速凝劑；為避免卡管，可將高噴管提高5cm；實施上述措施后，孔口正常返漿后，對水壓以及各項參數進行調整，使之回歸正常，再對高噴管進行正常提升。

（2）孔口有返漿，但狀態異常時，可對高噴管實施間隔提升，返漿恢復正常后，對噴射實施正常提升。

（3）為解決卵礫石層出現的漏漿問題，可在套管中預先對水泥粘土砂漿實施靜壓灌注，再實施高噴灌漿[9]。

3.7 加強對高噴防滲墻體的連接處理

高噴鉆孔依托高噴水泥漿液構成凝結體，各凝結體相互連接即形成防滲墻。為保障防滲墻效果，要加強對高噴防滲墻體的連接處理。

（1）加強對各高噴孔的連接。為保障高噴墻體所含的各序孔實現高質量的連接，要將透水層地質條件作為依據，綜合考慮孔斜率和鉆孔深度對高噴孔孔距進行確定。在開展高噴灌漿施工的實踐過程中，對施工設備和各項工藝參數進行合理確定后，為方便施工，要盡量避免對漿壓、風壓、水壓實施過大調整，對高噴孔孔距進行確定后，要控制噴射管提速，避免過大提速減小防滲凝結體的實際影響范圍；避免過小提速影響功效并增加材料消耗。要將現場試驗結果作為依據，結合施工經驗，實施高噴灌漿，控制漿液、氣壓、水壓和流量保持不變，將地層厚度作為依據，適當調整提速。

（2）加強防滲凝結體與壩基基巖的連接。在鉆孔施工過程中，通常選取部分高噴孔開展施工，采取芯樣對地層進行核對，在必要情況下，開展動力觸探試驗，保障高噴鉆孔深入基巖1m 以上；在實施高噴灌漿的過程中，要確保高噴凝結體與基巖形成0.5m 以上的連接段。按照設計深度插入噴漿管后，及時對漿液進行輸送，在預定深度實施噴頭噴射時，僅對噴頭進行旋轉，而不對之進行提升，完成1～3min 的停留后，再對噴頭進行提升，據此形成高質量的下部固結體。對基層巖實施高噴施工，要對高噴管的實際提升速度進行嚴格控制，在透水層可暫停提升高噴管，實施靜噴。

（3）加強防滲凝結體與其他防滲體的有效連接。對河道堤防實施防滲加固，通常是對堤防固有的防滲結構存在的缺陷進行彌補，將壩基透水層存在的滲流截斷。為增強防滲加固效果，實現對高水頭作用的有效抵御，要加強防滲凝結體與其他防滲體的有效連接，建立健全防滲體系。要將設計水頭差作為依據，結合容許滲漏坡降，對連接段實際長度進行確定，并遵循施工次序，按照質量控制要求，確保連接段形成良好膠接，據此增強防滲效果，防止滲漏通道的形成[10]。

4 結語

綜上所述，高噴灌漿技術具有良好的可灌性，能形成可靠連接且適用性強，還具有機動靈活的特點，固結體形態具有較強的可控性。采用高噴灌漿技術對河道堤防實施防滲加固施工，要準確把握對鉆孔斜率進行嚴格控制、對造孔和高噴施工間隔進行把握、對高噴回漿進行合理利用、重視并加強孔口補漿、加強對高噴返漿異常的處理、加強對高噴防滲墻體的連接處理等施工技術要點，有效保障防滲加固效果，增強河道堤防的防滲性能，實現對河道堤防的有效加固。