高压喷射灌浆技术在防渗工程中的应用

方美丽

【摘要】科技的不断进步带动了我国的水利建筑行业的飞速发展，而高压喷射灌浆技术作为水利工程中一项十分重要的技术，业已得到广泛应用。 高压喷射灌浆技术具有施工成本低、固结体强度大以及可靠性高等优点，在工程中能够很好的对基础防渗进行加固，可以使水工建筑物的防渗抗灾能力大大提高，对保障我国人民的生命财产安全以及社会经济效益意义非凡。对水利工程中高压喷射灌浆技术的应用做出简要分析，供同行参考。

【关键词】高压喷射灌浆；施工方法；质量通病防治；防渗效果检测

高压喷射灌浆技术是采用高压水或高压浆液形成高速喷射流束，冲击、切割、破碎地层土体，并以水泥基质浆液充填、掺混其中，形成桩柱或板墙状的凝结体，用以提高地基防渗或承载能力的施工技术。是近十几年来用于松散地层透水地基防渗处理的一项新技术。采用这一施工技术建造的防渗板墙与防渗混凝土板墙、沉模板墙等垂直防渗构筑物相比，有造价低，工艺简单，工期短的优点；而与常规的帷幕灌浆、固结灌浆相比，又有处理效果明显及彻底的优点。高压喷射灌浆防渗板墙在垂直防渗领域中占有相当重要的位置，前景广阔。

高压喷射灌浆技术，开始阶段只用于粉细砂地层，随着理论技术水平的提高、设备条件的改进、工艺方法的不断完善，这项技术已拓宽至极弱软淤泥、淤泥质地层加固和含大颗粒极不均匀砾卵漂石地层及坝基全风化层的防渗加固工程。特别适用于土坝、河堤、渠道和水电站土石围堰的垂直防渗处理工程。

一、高压喷射灌浆机理

高压喷射灌浆的机理是置换灌浆，即利用置于钻孔中的喷射管，通过高压水（浆）、气同轴喷射，在提升过程中，高压水（浆）、气射流使土体被冲切，经高压水（浆）、气的搅拌作用成为泥浆，同时由下而上灌注纯水泥浆或水泥砂浆，使泥浆被升扬置换到地面，形成渗透系数小，具有一定强度的凝结体，达到坝（堰）体防渗和提高地基承载力的作用。

灌注浆液只在射流作用范围内扩散充填，有较好的可灌性和可控性。高喷灌浆凝结体是多种因素综合作用的结果，工作条件和地层因素起主导作用。从理论和工程实践分析，高喷灌浆的作用机理主要有：冲切掺搅作用；升扬置换作用；充填挤压作用；渗透凝结作用；？位移袱裹作用。

二、水利工程中高压喷射灌浆技术的作用。

（一）升扬及转换作用

在进行高压喷射灌浆施工时，从喷嘴中喷出水、气、浆，将空气压缩，不但可以构成水或浆液的外包气层，使水或浆液的射流可以透入到地层较远距离， 并且维持较大压力破碎地层结构之外，还能够起到升扬作用，由孔壁与喷射杆的环状间隙之中将被射流冲击切削之后的土石碎屑以及地层中的细粒升扬起来，带出孔外，由浆液代替空余部位，也起到了相应的转换作用。

（二）挤压及渗透作用

一方面，随着射流距离的增大，高喷射流的强度不断减小，挤压地面。与此同时，喷射之后，仍然在进行静压灌浆，会渗透到周边的土体，如此一来会使凝结体和周围的土层结合地更加紧密，并会有渗透凝结层在凝结体的外围形成，起到了相应的防渗作用。

（三）位移握裹作用

由于地层中较小的块石具有较大的喷射能量，辅以升扬、转换作用，最后浆液就可以将块石四周的空隙填满并将其握裹，当遇到大的块石或在块石集中区，要把提升速度降低，将比能值增大。 块石在强大的冲击震动力作用下将会出现位移以及松动， 浆液会沿着块石四周空隙或块石间孔隙渗入。在高压喷射挤压、余压以及渗透等综合作用下，产生握裹凝结作用，形成连续密实的凝结体。

三、高压喷射灌浆技术在堤坝防渗工程中的应用

高压喷射灌浆技术因其优良的施工质量和灵活的工艺操作性，被广泛应用于水利水电防渗工程和软地基加固工程中，其加固处理深度可达30m以下。3 . 1 高压旋喷灌浆施工流程及工序

（一）钻 孔

对于水利水电领域来说，较大深度的旋喷灌浆工程，钻孔质量的好坏将直接影响到灌浆施工的质量。钻孔即便只是轻微倾斜，虽然仍可保证灌浆成桩质量，但却可能导致成桩搭接不良，更不用说弯曲的钻孔和不稳定的孔壁，不但影响灌浆成桩质量和桩搭接，还会对灌浆管具的安全形成较大威胁。因此，控制钻孔质量是灌浆施工的关键环节，在整個灌浆工程质量控制中具有至关重要的影响。

钻孔质量控制过程中应当采取的一些应对措施有：测量放样时定位要准确，各个孔位间误差控制要小于1cm；钻机设备就位时要严格按照水平要求安装到位，立轴垂直度精确校核，以保证开孔质量；对于粗径钻具，应适度的加大长度以便更好的控制钻孔的垂直度；在钻孔过程中要采用测斜仪器加强孔斜率监控，确保钻孔完毕后孔斜率小于0.3%；为避免钻孔弯曲，应合理设置钻进参数，确保钻压不要过大；要加强钻孔护壁泥浆的质量控制，确保孔壁稳定。

（二）灌 浆

高压旋喷灌浆施工过程中对质量的影响因素主要是地层覆压，其对旋喷成桩的影响比较大。因此，在灌浆施工过程中要充分考虑到并制定相应措施以确保灌浆施工质量。灌浆施工过程中要确保灌浆参数的正确合理及严格执行，要加强现场对灌浆参数的监督检查力度，及时调整检查中发现的达不到设计要求的参数；要加强对水泥浆液比重的检查，尽量在灌浆过程中提高水泥浆液的比重；要加强对水泥质量的进场检验及保存期间的防潮防水，对不合格水泥及受潮结块水泥要严禁使用；添加速凝外加剂是解决桩体在凝固时可能出现的缩颈问题，可有效减少这种现象的发生；在灌浆结束后，要确保浆液回灌到位，孔内返浆要直到液面不再下降为止；

（三）桩体连接形式

众多单孔形成的凝结体如何相互紧密连接是高压喷射灌浆在防渗加固中应用的关键，凝结体的连接形式有两种：一是切割式连接。在先期凝结体强度不高时，喷射流将它冲切割开形成插入连接。一种是焊接式连接。在先期凝结体强度已较高时喷射流难以切割，但可将其表面冲刷剥离干净，使新的浆液与之连接。由于喷射流在连接处能量集中，切割或冲刷部位的凝结强度往往高于其它部位，两种连接都不存在接缝，在喷射作用有效距离内，凝结体可相互牢固连接，形成严密的防渗墙

结束语：

高压喷射灌浆技术在我国已经实行多年，可以说已经积累了相当丰富的现场施工经验。目前来说，高压喷射灌浆在施工技术上已经比较成熟，施工过程中的质量控制主要还是对施工各阶段、各环节的质量监督与管理上。虽然高压喷射灌浆施工是隐蔽工程，施工也比较难，质量控制也有难度，但只要在施工流程及工序上每个环节都把好质量关，加强施工管理，工程质量便可以得到有效的保证。

参考文献：

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[2]范以宇，于元康，秦艳红. 水利工程中高压喷射灌浆技术的应用分析[J]. 广东科技，2013，24：156+155.