高噴防滲技術(shù)在水利工程技術(shù)中的運(yùn)用

馬雪峰 倪雙雙

湖北省水利水電規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司 湖北 武漢 430064

隨著社會(huì)主義基礎(chǔ)設(shè)施的不斷完善，水利工程的規(guī)模也在不斷擴(kuò)大，采用高壓噴灌注漿的方式，加強(qiáng)水利工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和防滲技術(shù)性能，為我國(guó)水利工程的質(zhì)量提供了有力的保護(hù)。水利工程施工中，防滲技術(shù)已成為一種重要的手段。本文將對(duì)水利工程技術(shù)中高噴防滲技術(shù)的防水堵漏技術(shù)進(jìn)行分析，探討其應(yīng)用的措施，將理論與實(shí)踐有機(jī)結(jié)合，為水利工程職工提供參考。

1 高噴防滲技術(shù)運(yùn)用原理及噴射形式

1.1 高噴防滲技術(shù)應(yīng)用原理

防滲技術(shù)的發(fā)展大大加快了我國(guó)水利工程的發(fā)展。利用高噴裝置的壓強(qiáng)，可以破壞原有的土體結(jié)構(gòu)，將水、水泥等材料的混合物注入當(dāng)前的土體結(jié)構(gòu)中。新型防滲技術(shù)施工技術(shù)在水利工程施工中發(fā)揮了重要作用，也是當(dāng)今先進(jìn)的施工技術(shù)之一。在水利工程施工中，采用了三重和單管法、二管法三種方式，即在構(gòu)造物土體結(jié)構(gòu)內(nèi)部埋設(shè)噴嘴，利用高壓噴淋裝置的壓強(qiáng)破壞原有的土體結(jié)構(gòu)鏈，使松散紊亂后將水呢水泥等材料的混合漿物注入到當(dāng)前土體結(jié)構(gòu)中。

1.2 高噴防滲技術(shù)噴射形式

在高壓噴淋裝置的運(yùn)行過(guò)程中，將水泥漿液與土體結(jié)合起來(lái)，形成復(fù)合防滲效果，隨著高速旋轉(zhuǎn)的噴頭滲入土網(wǎng)結(jié)構(gòu)，沿著管道進(jìn)行滲透。高壓噴射裝置的噴頭運(yùn)動(dòng)可根據(jù)高噴凝結(jié)體運(yùn)動(dòng)軌跡和漿液凝固后形成的固結(jié)形態(tài)分為3種形式，即為旋噴、定噴和擺噴。在水利工程技術(shù)應(yīng)用于高噴防滲時(shí)，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選擇合適的噴頭。同時(shí)要注意，如果管路在高壓噴射裝置噴射時(shí)移動(dòng)速度過(guò)快，可能會(huì)導(dǎo)致澆筑層出現(xiàn)真空現(xiàn)象。

2 高噴防滲技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中的弊端分析

2.1 技術(shù)參數(shù)設(shè)定

在水利工程灌注過(guò)程中，采用高噴防滲技術(shù)進(jìn)行處理。高壓噴射的效果會(huì)受到技術(shù)參數(shù)的影響。高壓注漿需要控制壓力、動(dòng)力、泥漿流速、攪拌速率等，但技術(shù)參數(shù)設(shè)置不夠完善，容易影響注漿穩(wěn)定性和固化質(zhì)量。水利工程的質(zhì)量要求不同，設(shè)備型號(hào)也存在差異，忽略了相關(guān)輔助工具的參數(shù)設(shè)計(jì)，如標(biāo)高、施工工槽、排水溝和泥漿沉淀池等，在設(shè)定注漿技術(shù)參數(shù)時(shí)，會(huì)對(duì)注漿質(zhì)量和后續(xù)施工效率產(chǎn)生直接影響。對(duì)高壓水泥漿流或者高壓水射流，壓力通常選擇在25MPa左右,氣流壓力受空氣壓縮機(jī)最高壓力限制一般低壓水泥漿灌注壓力在0.7MPa左右，最好在1.0 m/min～0.25 m/min之間，旋噴速度宜取25 cm/min。

2.2 材料攪拌機(jī)制設(shè)定

水泥與混合材料的聯(lián)合攪拌機(jī)制存在明顯差異，普通攪拌時(shí)間需控制在90s以上，而高速攪拌則需要控制在30s以上，這是一項(xiàng)基本工作，確保了泥漿顆粒的均勻密度。泥漿沉淀和角質(zhì)層過(guò)高會(huì)導(dǎo)致材料混合機(jī)制的忽略，從而影響噴射的頻率控制和壓力調(diào)節(jié)。

2.3 高噴防滲技術(shù)的注意事項(xiàng)

采用高噴防滲技術(shù)進(jìn)行注漿時(shí)，由于孔位不是垂直方向，噴管的注漿頻率、注水均勻度等因素也會(huì)發(fā)生變化，而孔位、鉆速和孔位穩(wěn)定性也會(huì)影響注漿質(zhì)量。當(dāng)出現(xiàn)冒漿現(xiàn)象時(shí)，如果注漿管孔的氣密性降低，噴漿壓力就會(huì)降低，從而導(dǎo)致鉆孔內(nèi)的水、泥漿就會(huì)出現(xiàn)涌出的現(xiàn)象[1]。采用高噴防滲技術(shù)可以控制泥漿的氣密性和顆粒密度，但容易出現(xiàn)注漿泵與高壓泵之間的協(xié)調(diào)性下降，從而導(dǎo)致注漿外泄，嚴(yán)重影響水利工程施工質(zhì)量。

3 水利工程施工中高噴防滲技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)分析

3.1 場(chǎng)地平整施工要點(diǎn)

在水利工程施工中，施工單位應(yīng)用高噴防滲技術(shù)時(shí)，首先要確保施工場(chǎng)地平整。施工過(guò)程中，可以利用推土機(jī)等設(shè)備，為碾壓場(chǎng)地提供便利，使其平整。

3.2 放線測(cè)量要點(diǎn)

施工人員在完成場(chǎng)地平整后，必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)標(biāo)識(shí)對(duì)施工軸線進(jìn)行放線測(cè)量，確保定位精度，定位孔的誤差值不得超過(guò)允許范圍，所有定位孔必須統(tǒng)一編號(hào)標(biāo)注，并統(tǒng)一標(biāo)定，以確保定位精度。在施工過(guò)程中，應(yīng)將孔樁打到地面，深度控制在0.1m以內(nèi)，并采取有效措施防止孔樁受損。

3.3 鉆進(jìn)成孔施工技術(shù)要點(diǎn)

鉆孔是一項(xiàng)前期準(zhǔn)備工作，施工效果與采用高噴防滲墻技術(shù)的效果息息相關(guān)。施工人員鉆進(jìn)前應(yīng)了解鉆機(jī)工作情況、定位是否準(zhǔn)確、水平度和固定是否牢靠等作了細(xì)致檢查，為了避免鉆進(jìn)時(shí)失效。要確保鉆具能夠安全地到達(dá)預(yù)定位置并保持正確的角度和方向，同時(shí)還要保證鉆桿與鉆頭之間具有良好的密封性。鉆進(jìn)時(shí)孔徑應(yīng)精確控制、鉆孔的深度和垂直度。使用地質(zhì)鉆孔時(shí)，應(yīng)當(dāng)確保施工人員得到妥善的保護(hù)。施工人員完成孔后，應(yīng)密切關(guān)注鉆孔管線的狀況，確保管線暢通。鉆孔機(jī)在進(jìn)行鉆孔作業(yè)時(shí)，常用的方式有正循環(huán)鉆孔和反循環(huán)鉆孔。施工人員在進(jìn)行施工時(shí)，應(yīng)根據(jù)施工情況選擇合適的鉆機(jī)行進(jìn)方式。施工人員應(yīng)及時(shí)檢查鉆位、鉆桿、垂直度以及傾斜度，每鉆進(jìn)5米就要檢查一次。

3.4 制漿施工技術(shù)要點(diǎn)

水利工程灌漿施工前，按灌漿目的，與地基條件相結(jié)合，選擇合適漿液構(gòu)成原料，以及漿液中各種材料的配合比的確定，對(duì)于水利工程所需灌漿地質(zhì)條件較為有利，常用的灌漿方法和材料均可，即可滿足要求，并要求基礎(chǔ)有防滲性能，外加劑必須與灌漿材料混合使用，使之形成漿液具有較好的防滲性能和較高強(qiáng)度。為了確保水利工程的質(zhì)量，根據(jù)水利工程所在的地質(zhì)、水文等情況灌漿方案等。灌漿前，應(yīng)根據(jù)灌漿技術(shù)要求選擇灌漿材料，并嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行稱(chēng)量，攪拌時(shí)確保漿液均勻，如果在灌漿過(guò)程中地質(zhì)條件發(fā)生變化，可采用摻粉煤灰與速凝劑同步，根據(jù)施工時(shí)節(jié)做好夏季放熱工作，冬防寒的措施確保水利工程的基礎(chǔ)安全等等。

3.5 漿液灌注施工技術(shù)要點(diǎn)

施工人員在進(jìn)行灌漿時(shí)，應(yīng)對(duì)高壓水泵、空壓機(jī)、攪拌機(jī)等設(shè)備的運(yùn)行狀況，以及施工過(guò)程中需要使用的泥漿泵等設(shè)備，進(jìn)行高噴防滲技術(shù)的檢測(cè)，以確保其正常運(yùn)行。在進(jìn)行噴油作業(yè)之前，應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，以驗(yàn)證技術(shù)參數(shù)的合理性，以確保施工質(zhì)量。施工人員應(yīng)按照從下往上的順序，逐步完成防滲板墻的噴涂作業(yè)，直至發(fā)現(xiàn)鉆孔出現(xiàn)返漿現(xiàn)象，再將噴涂管道提升。施工人員應(yīng)加強(qiáng)對(duì)孔口冒漿的檢測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)有冒漿現(xiàn)象出現(xiàn)，就表明該孔位存在集中漏水通道或地層較大的空隙，應(yīng)立即暫停施工，并采取補(bǔ)砂等方式進(jìn)行返漿，以確保防滲墻的連續(xù)完整，同時(shí)保證冒漿位置的連續(xù)性。施工單位應(yīng)加強(qiáng)對(duì)設(shè)備在注漿施工過(guò)程中運(yùn)行狀態(tài)的檢測(cè)，以提高施工環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)性。在施工過(guò)程中，如果受到客觀條件的限制，必須中斷噴油，且間隔時(shí)間超過(guò)24小時(shí)，噴頭插入深度控制在50cm以上，然后重新投入使用。

3.6 回漿利用技術(shù)要點(diǎn)

在施工過(guò)程中，采用高噴防滲技術(shù)時(shí)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)水泥漿從鉆孔中冒出，這不僅會(huì)浪費(fèi)資源，還會(huì)影響施工區(qū)域的自然環(huán)境。在進(jìn)行高噴防滲施工時(shí)，應(yīng)首先開(kāi)挖沉淀池，然后從中提取出水泥漿液，以促使沉淀池中的水泥漿液析出。當(dāng)水泥漿沉降完畢后，再進(jìn)行攪拌機(jī)重新攪拌，不僅可以提高資源的循環(huán)利用率，還可以減少?gòu)U料的排放，從而防止嚴(yán)重污染環(huán)境。

3.7 回灌施工技術(shù)要點(diǎn)

施工人員在采用高噴防滲技術(shù)時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)噴管的質(zhì)量和性能的檢測(cè)，并按照設(shè)計(jì)高程標(biāo)準(zhǔn)逐步提升。在回灌過(guò)程中，應(yīng)確保水泥漿液的連續(xù)性，并及時(shí)停止回灌，直至水泥漿停止下沉。

3.8 封孔施工技術(shù)要點(diǎn)

完成回灌作業(yè)后，應(yīng)立即進(jìn)行封孔施工。施工人員在封孔時(shí)，必須嚴(yán)格控制水泥漿泵的壓力，以確保防滲能力和密實(shí)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。完成高噴防滲施工后，施工單位應(yīng)將廢棄泥漿集中收集，并利用專(zhuān)用運(yùn)輸工具，如汽車(chē)，在廢棄泥漿坑內(nèi)進(jìn)行晾曬處理，最后將廢漿坑內(nèi)的廢棄泥漿集中收集起來(lái)。

4 高噴防滲技術(shù)在水利工程技術(shù)中的運(yùn)用

4.1 提前對(duì)水利工程施工圖紙進(jìn)行檢驗(yàn)

在水利工程施工中，由于缺乏收集土體和地層資料，大多數(shù)高噴防滲技術(shù)出現(xiàn)了灌注失敗的情況，因此不能盲目相信經(jīng)驗(yàn)。在決定采用高噴防滲技術(shù)的情況下，應(yīng)針對(duì)水利工程周邊的環(huán)境特點(diǎn)和土質(zhì)條件，組織相關(guān)專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)的土體試驗(yàn)，并結(jié)合規(guī)范施工，將水利工程的高噴防滲技術(shù)與其他工法結(jié)合起來(lái)，進(jìn)行綜合試驗(yàn)。

4.2 強(qiáng)化高噴防滲技術(shù)設(shè)計(jì)人員理論計(jì)算水平

許多水利工程的設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)時(shí)，都是根據(jù)過(guò)去的施工經(jīng)驗(yàn)來(lái)制定方案，但由于各種原因，很少按照高噴防滲技術(shù)的理論來(lái)計(jì)算施工作業(yè)的精細(xì)數(shù)據(jù)。為了提高水利工程中高噴防滲技術(shù)的應(yīng)用效果，設(shè)計(jì)人員需要不斷學(xué)習(xí)加強(qiáng)理論計(jì)算，對(duì)相關(guān)理論數(shù)據(jù)的計(jì)算不太熟悉，并對(duì)其進(jìn)行規(guī)范化、精準(zhǔn)化和規(guī)范化。只有采取有效措施，才能有效提升水利工程的質(zhì)量。

4.3 加強(qiáng)材料攪拌機(jī)控制

材料攪拌機(jī)的正常運(yùn)行是確保水泥漿液質(zhì)量的關(guān)鍵，因此需要有專(zhuān)人對(duì)其進(jìn)行監(jiān)控，并根據(jù)材料特性控制混合液的流速和攪拌時(shí)間。根據(jù)水利工程圖紙、高壓噴射裝置的噴射情況以及高壓管的型號(hào)，選擇合適的材料時(shí)，需要根據(jù)材料的特性進(jìn)行選擇。為了防止材料攪拌機(jī)內(nèi)的泥漿在未正式投入施工之前就加速固化，應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)情況及時(shí)添加適量的硬化劑，以免影響整體性能。

4.4 優(yōu)化高壓灌漿方案

為了充分利用高噴防滲技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，確保水利工程結(jié)構(gòu)的整體防滲性能，根據(jù)水利工程施工參數(shù)和地質(zhì)條件，確定合理的注漿處理方案，優(yōu)化高噴防滲技術(shù)參數(shù)，延長(zhǎng)使用壽命，采取防滲性能優(yōu)化措施。采用高噴防滲技術(shù)，可以反復(fù)試驗(yàn)材料、氣密性、力學(xué)性能等，并通過(guò)橫向?qū)Ρ雀邏簢娚渥{液，把握噴射參數(shù)，進(jìn)行可行性分析。要確保注漿孔間距的合理性，就必須根據(jù)水利工程周?chē)耐寥罓顩r，為水利工程主體提供可靠的防滲技術(shù)保障。

使用高噴防滲技術(shù)時(shí)，很可能會(huì)出現(xiàn)灌注不暢的情況，因?yàn)樗こ淌┕さ耐馏w地層資料沒(méi)有組織相關(guān)人員進(jìn)行詳細(xì)勘察。水利工程設(shè)計(jì)人員未按照高噴防滲技術(shù)的理論，在規(guī)劃時(shí)沒(méi)有對(duì)施工作業(yè)進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)算，也可能存在效果不佳的情況，因此，在設(shè)計(jì)時(shí)，工程設(shè)計(jì)人員對(duì)施工作業(yè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行了測(cè)算。為了更好地控制材料攪拌機(jī)，應(yīng)在水利工程施工中采用高噴防滲技術(shù)，提前檢測(cè)施工圖紙，加強(qiáng)理論計(jì)算水平[2]。通過(guò)優(yōu)化高壓注漿方案，可以實(shí)現(xiàn)高噴防滲技術(shù)的創(chuàng)新。

4.5 嚴(yán)控工程質(zhì)量

因?yàn)樵谑┕み^(guò)程中會(huì)受到各種不利因素的影響。所以要在施工過(guò)程中實(shí)施監(jiān)督管理。施工中使用的混凝土和砂漿都需要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格檢測(cè)才能投入使用。由專(zhuān)業(yè)鉆機(jī)鉆孔，根據(jù)測(cè)量結(jié)果及，進(jìn)行樁端土的檢驗(yàn)，以及上報(bào)工程管理部門(mén)，布設(shè)若干控制點(diǎn)，對(duì)孔位偏差及鉆孔深度進(jìn)行控制。在施工過(guò)程中對(duì)可能出現(xiàn)問(wèn)題的地方加以處理或采取其他措施，以保證工程質(zhì)量。對(duì)不合規(guī)定者，要及時(shí)行動(dòng)。采用氣動(dòng)潛孔錘對(duì)樁端土層實(shí)施沖擊鉆進(jìn)，利用壓縮空氣產(chǎn)生壓力差使鉆頭前進(jìn)。采用豎線對(duì)鉆孔垂直度進(jìn)行調(diào)整控制。保證每一個(gè)孔都能達(dá)到設(shè)計(jì)位置，同時(shí)保證每個(gè)孔內(nèi)有一定數(shù)量的泥漿量，避免泥漿流失，從而提高了工作效率。噴嘴的升速以8cm/min為宜，高壓水泵的控制范圍為35MPa～38MPa，高壓泥漿泵壓力以0.6MPa為宜，空壓機(jī)控制在0.4MPa至0.8MPa，保證各項(xiàng)參數(shù)均滿足施工標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)泥漿配比進(jìn)行調(diào)整時(shí)必須遵守相關(guān)規(guī)范。嚴(yán)格按要求標(biāo)準(zhǔn)配制原料。根據(jù)配比進(jìn)行配制，然后將其注入鉆頭內(nèi)。密度測(cè)量用于配合比測(cè)量。配制好的砂漿必須滿足一定的流動(dòng)性和保水性。水灰比控制為0、9～1.0，溶液，密度達(dá)到1.5g/cm3以上。

4.6 做好準(zhǔn)備工作

在水利工程方面，要建立起一套行之有效的管理體系，進(jìn)行科學(xué)施工，是一個(gè)重大課題。為了提高工程施工質(zhì)量和效率，就需要加大管理力度，并對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行合理規(guī)劃與組織，以保證工程能夠順利完工。施工前，準(zhǔn)備工作一定要到位。（1）對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行詳細(xì)勘察和規(guī)劃，明確工程范圍內(nèi)可能存在的各種問(wèn)題。明確施工地點(diǎn)，正確掌握施工情況，及時(shí)清除現(xiàn)場(chǎng)雜物，保證場(chǎng)地平整。要選擇合適的材料，保證質(zhì)量合格，同時(shí)還應(yīng)注意防止?jié)B水現(xiàn)象的發(fā)生。在施工中，要避免場(chǎng)地因素造成防滲性能達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)。（2）保證設(shè)備，原材料和其他施工要求完備，以及檢驗(yàn)是否滿足規(guī)格要求，為了保證工程的順利進(jìn)行。（3）保證施工團(tuán)隊(duì)的專(zhuān)業(yè)技能。施工人員要有較好的職業(yè)素養(yǎng)，并且具有較好的專(zhuān)業(yè)技能。（4）開(kāi)展高噴試驗(yàn)，分析所得數(shù)據(jù)并擬訂、對(duì)可能發(fā)生的意外情況進(jìn)行預(yù)測(cè)并規(guī)避。

4.7 對(duì)地質(zhì)材料進(jìn)行分析

進(jìn)行高噴防滲墻前，要結(jié)合施工經(jīng)驗(yàn)來(lái)決定方案，確定了技術(shù)參數(shù)，查明加固部位地質(zhì)情況、地形及水文狀況，從現(xiàn)實(shí)的角度出發(fā)。通過(guò)布置形式及技術(shù)參數(shù)的確定，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。在進(jìn)行孔位選擇時(shí)，必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，并結(jié)合當(dāng)?shù)鼐唧w情況進(jìn)行分析計(jì)算。經(jīng)高噴孔測(cè)量放樣，地質(zhì)先導(dǎo)孔應(yīng)沿防滲墻軸線方向以10～20m的距離設(shè)置，并取芯，識(shí)別地層巖性，編制地質(zhì)柱狀圖，對(duì)施工起到了指導(dǎo)作用，為了準(zhǔn)確地把握地層巖性，合理設(shè)置防滲墻底線高程等[3]。通過(guò)分析孔位分布及巖層走向等信息，可以得出不同位置處漿液擴(kuò)散范圍以及灌漿壓力的大小，從而制定相應(yīng)的施工技術(shù)。在進(jìn)行高噴注漿的過(guò)程中，必須正確掌握地質(zhì)變化情況，合理設(shè)置鉆孔深度，強(qiáng)化冷凝體和基巖面之間的聯(lián)系，結(jié)合高噴注漿的實(shí)際施工情況，提高旋擺速度，保證了全部透水層均可達(dá)到優(yōu)質(zhì)施工，有效地控制了材料消耗。

5 結(jié)語(yǔ)

在水利工程施工的過(guò)程當(dāng)中，提高防滲墻密實(shí)度與完整性，高噴防滲技術(shù)是否有效，合理是關(guān)鍵。由于高噴防滲技術(shù)具有造價(jià)低，效果好等優(yōu)點(diǎn)，目前已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于水利堤壩工程之中。所以施工單位要加大防滲技術(shù)研究力度，增強(qiáng)有效性。文章從實(shí)際出發(fā)，分析了高噴防滲施工技術(shù)應(yīng)用于水利工程中的重要性與可行性。在施工中，一定要嚴(yán)格按照高噴防滲施工技術(shù)規(guī)范進(jìn)行，正確掌握施工環(huán)節(jié)中技術(shù)要點(diǎn)，規(guī)范了施工作業(yè)，為了保證水利工程結(jié)構(gòu)質(zhì)量與安全，促進(jìn)高噴防滲施工質(zhì)量與效率的提高。本文分析了我國(guó)水利工程高噴防滲技術(shù)存在的問(wèn)題，并提出相應(yīng)的解決措施，希望能夠推動(dòng)中國(guó)水利工程良性發(fā)展。