1、1刍论水利水电工程施工中高压喷射灌浆技术摘 要：在水利水电工程施工中，其地基的处理问题决定着整个工程的质量、进度、建筑费用等方面，因此可以看出地基工程施工的重要性。本文就水利水电中应用的高压喷射灌浆技术，首先对此分析了其作用，在此基础上分析了其结体和施工工艺，为高压喷射灌浆法的使用打下了基础。 关键词：水利水电高压喷射灌浆技术 中图分类号： U445.55+2 文献标识码： A 文章编号： 1.高喷技术简介 1.1 施工工艺与作用机理 高压喷射灌浆是利用射流作用冲切掺搅地层，以改变原地层的结构与组成，同时灌人水泥浆或复合浆液以形成凝结体，从而起到加固地基和防渗的目的。其工艺是用钻机成孔，然后将
2、带有特殊喷具的工作管下至地层的预定位置，利用高压发生装置将水流转换成30MPa 的高压射流，经喷嘴喷射出去直接冲击和切割地层;当能量大、速度高的脉冲射流动压超过土体强度时，土体便被冲切、剥落下来，其中粒径较小的颗粒在水、气射流的升举作用下被置换出地面，部分颗粒在射流的冲击力、离心力和重力等作用下，与灌进浆液掺搅混合，按照一定的浆、土比例和质量大小重新排列，并在地层中形成凝结体，其形状与喷射形式、喷嘴移动方向及持续时间等因素密切相关。高压喷射灌浆与静压充填灌浆相比较，2其作用原理是根本不同的。静压充填灌浆借助于压力使浆液沿孔隙、裂隙或孔洞进人被灌地层，当被灌地层孔隙或孔隙较小或不连续时，则呈不可
3、灌或者可灌性不好;当孔隙、裂隙、孔洞较大时，可灌性虽好，但往往浆液在压力作用下，扩散很远而难予控制。而高压喷射灌浆则借助于高压射流、冲切掺搅被灌地层，浆液只在射流作用范围内扩散充填，因此具有较好的可灌性和可控性。 高压喷射灌浆的几种作用: (l)冲切掺搅作用:强大的射流作用于土体，将直接产生冲切掺搅地层的作用。射流在有限的范围内使土体承受很大的动压力和沿孔隙作用的水力劈裂力以及由脉动压力和连续喷射造成的土体强度疲劳等综合作用，使土体结构破坏，在射流所产生的卷吸扩散作用下，使浆液与被冲切下来的土体掺搅。 (2)升扬置换作用:射流冲切过程，沿孔壁产生的升扬作用，在浆气、水气喷射时，压缩空气除了起到
4、保护射流作用以外，能量释放过程产生的气泡将夹带孔底冲切下来的土体颗粒沿孔壁向上升扬，这样由于被灌土体部份颗粒被升扬置换出地面，同时浆液被掺搅灌进地层，使地层组成成分产生变化。升扬置换是高压喷射灌浆至关重要的作用，可改善浆液灌注的密实程度。 (3)充填挤压作用:射流的末端由于能量衰减，虽不能冲切土体，但能对周围土体产生挤压力。同时在喷射过程及喷射结束之后，静压灌浆仍在不停地进行，整个过程在浆柱压力作用下，对周围土体及灌人浆液将不断地产生挤压作用，使凝结体与两侧土体结合更加密实。 3(4)渗透凝结作用:喷射灌浆除了在冲切范围以内形成具有一定厚度、性状的凝结体以外，还可在冲切范围以外的周边产生浆液渗
5、透作用，形成明显的渗透凝结层，其厚度与被灌地层的组成级配及渗透性有关。通常在透水性较强的地层当中形成渗透凝结层的厚度较大;而在渗透性较弱的地层里面其渗透凝结层的形成厚度则较小。 (5)位移袱裹作用:在冲切掺搅过程中，遇有大颗粒如卵砾石等，则随着自下而上冲切掺搅在强大的冲切震动作用下，大颗粒将产生位移而被浆袱裹，浆液亦可沿大颗粒周围绕渗直接产生袱裹充填凝结作用。层的结构和喷射压力的大小而变化。其中，地层因素和工作参数起着主导作用。因此，应根据不同的工程地质条件，合理选用。施工流程见图 l。 1. 2 形式、种类以及射流介质根据高喷灌浆的形式、种类以及射流介质的不同，通常划分如下: (l)形式旋转
6、喷射;定向喷射;摆动喷射。 (2)种类单管法;双管法;三管法;多管法。 (3)高压喷射灌浆按射流介质不同，可分为以下几类单介质喷射;双介质喷射;三介质喷射;多介质(气粉)喷射。 1.3 工作参数 4高喷灌浆常见的工作参数，见表 2。 1.4 适应性 近年来，高喷灌浆技术在应用领域和适用范围越来越广。在工程类型上由堤围、土坝、涵闸、施工围堰的防渗处理发展到工民建基础与开挖基坑的加固整治;在适用地层上常见有填土、软土、粘土、松散地层、透水地层、全风化岩土;甚至在含有较大颗粒的砾卵石层以及地基情况较为复杂的地层上的应用，亦有新的突破。 1.5 综合效益分析 1.5.1 工艺先进 高压喷射灌浆过程为自
7、下而上一次成墙，所成墙体其连续性、整体性好，墙体之间连接可靠效果好。在渗透和结构稳定性方面具有如下优点:具有良好的防渗性能;较强的变形适应性，墙体与地基之间呈逐渐过渡式相接触，由于分序施工，射流的切割只在局部进行;由于地基自身的拱作用以及浆液对地层产生的挤压作用，不会导致地基应力的释放，凝结体由里向外强度渐低，直至与地基保持一致，这对适应地基变形极为有利。可与上覆建筑物、下伏基岩以及侧向构筑物的接触面实现可靠的连接;可用于有缺陷的地下构筑物，如硷桩、墙或基础局部缺陷进行修补加固。 51.5.2 良好的可灌性与可控性，适用范围除堆石体、基岩外，对于大部分的各类土层或地层而言，只要工作参数选择合理
8、，工艺措施得当，均可适用。适用于构筑堤围、土坝、地基防渗帷幕、松散地层的防渗堵漏、截潜流工程、施工围堰防渗和大面积基坑开挖的围封止水、止流砂，等等。 2 问题与探讨 2.1 施工参数的检测 目前，对主要参数浆、水、气的压力测定一般可在介质管路上安装普通弹簧管压力表进行直接监测，其流量可使用相应的流量计测量，由于水泵和浆泵均为定量柱塞泵，所以一般只需测量气的流量，通常采用仪 BSO 型玻璃转子流量计测定，浆液的比重采用比重计测量。灌浆管路的提升速度通常采用电动无级调速或其它自动控制的办法。 2.2 灌浆材料与墙体特性 由于回浆本身所混合有一定的地层的成份，粘土浆对于墙体质量强度会有所影响;但对于
9、改善墙体的防渗性能和增强其弹性模量方面，是有利的。关于使用混合浆液的问题，一般说来，未经有关的专项试验与论证，浆液中不宜随意掺合砂、土、粉煤灰等其他材料。 2.3 水灰比控制 如何控制浆液的水灰比，是关系到影响喷灌质量的主要因素之一，因此要求在施工措施方面应予重视。联合搅灌机的整机化的程度较高，但由于生产流程为边投料边搅拌边输送，浆液的配比难以控制，即其水灰比无法做到定量控制，通常根据操作者的熟练程度结合对浆液的抽检6结果再行调整，由于没有事前的控制，只能强调事后的抽查检验。 2.4 墙体轴线和顶、底板高程设置 根据前人曾对两种形式的墙体所做的三向电拟试验，认为悬挂的墙体难以有效地满足渗流稳定要求;而全截式的墙体防渗效果较好。这是由于墙体穿越原透水地层并嵌人其下伏基岩(或不透水层)面以下一定深度，使之紧密结合形成整体。同时，对基岩而言借助浆柱压力进行静压灌浆，岩面以下大部分裂隙被水泥浆充填、堵塞，从而减少接触渗漏的机会和改善基岩的渗漏性。 结语：如上所述，高喷技术的发展，除有待于在设备、工艺、材料结构等方面的进步外，工程质量的好坏与施工程序，工艺参数、方法、施工管理等方面亦有着重要的关系。 参考文献： 1魏新江.浅析水利工程施工中高压喷射灌浆技术的应用J.经营者管理，2010，23. 2李彩红.水利工程防渗处理施工技术应用的探析J.河南水利与南水北调，2010，8.
