浅谈高压灌浆技术在水利工程中的应用
摘要：水利工程中的高压喷射灌浆施工技术由于其特殊性，给施工质量控制工作带来一定的难度。熟悉其施工工艺原理，做好施工前期准备和全过程质量管理，以实例为依据，控制好施工关键环节，保证工程质量。
关键词: 水利工程,高压灌浆技术,工程质量
0 前言
高喷灌浆具有施工速度快、固结体强大、水泥灌浆不会造成环境和地下水污染，且耐久性较好、施工噪音较小等优点。为确保高喷防渗墙施工质量，必须根据不同土层，合理确定高喷施工参数，有针对性地采用不同的施工工艺，才能保证高喷施工质量，使墙体均匀，连续性好，连接可靠。
高喷防渗墙施工中经常会遇到因地层岩性变化带来的塌孔、雍孔、漏浆、串浆、跑浆等现象，也会发生突然停电、突发机械事故等，造成停喷事故，这些都会对工程质量造成一定影响。同时备足易损零件及处理事故所需的各种原材料，避免出现事故恶性循环。
1 工艺原理
1.1 冲切掺搅作用
高喷技术主要是借助于高压射流，通过冲击切割和强烈扰动，使浆液在射流作用范围内扩散、充填周围土层，并与土石粒掺混搅合，硬化后形成凝结体，从而改变原地层结构和组成，达到防渗和提高承载力的目的。高喷凝结体是多种因素综合作用的结果，高压射流对地层结构的影响范围，取决于比能值E的大小，其表达式为:E=(PQ)/(100v)
式中: E——每米旋喷柱耗用的能量( MJ/m) ;
P——喷射灌浆压力( MPa) ;
Q——射流浆量(L/min);
v——提升速度(cm/min)。
E 值大，旋喷柱的直径大，一般选用50～70cm 直径较好，但最终应通过现场高喷试验确定。
1.2 升扬、转换作用
高喷施工时，水、气、浆由喷嘴中喷出，压缩空气，除能对水或浆液构成外包气层，使水或浆液射流能透入地层较远距离并维持较大压力破碎地层结构外，还可产生升扬作用，将经射流冲击切削后的土石碎屑和地层中细粒，由孔壁和喷射杆的环状间隙中升扬带出孔外，空余部位由浆液替代，同时也起到了转换作用。
1.3 挤压、渗透作用
高喷射流强度随射流距离的增加而较快地衰减至射流束末端，虽不能再冲切地层，但对地层仍产生挤压作用。同时，喷射结束后，静压灌浆持续进行，对周围土体产生渗透作用，不仅可以促使凝结体与周围土体结合更加密实，还在凝结体外侧产生明显的渗透凝结层，具有较强的防渗性能。
1.4 位移握裹作用
地层中较小的块石，由于喷射能量大，辅以升扬、转换作用，最终浆液可填满块石四周的空隙并将其握裹,遇到大的块石或在块石集中区，应降低提升速度，提高比能值。在高压喷射挤压、余压、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。
2 施工前准备
2.1 凝结体的性能
水工建筑物地基防渗采用高喷施工时，要求凝结体具有良好的防渗性和稳定性，而对于其抗压强度要求不高。凝结体的防渗性能主要取决于地层组成成分和颗粒
级配、施工方法、施工工艺以及浆液材料等。高喷形成的凝结体并不很规则，但与地层结合紧密，由于高喷凝结体周围除了浆皮层外，一般还存在渗透凝结层，有着良好的复合防渗作用，从而进一步提高了凝体的防渗性能。
2.2 高喷凝结体的结构布置形式
为保证高喷防渗墙的连续性，必须要使各孔的凝结体在有效范围内牢固可靠连接上，为此如何选用结构布置形式和孔与孔的距离则很重要。喷射时若边提升边旋转，则凝结体的形状为圆柱体( 又称旋喷柱) ，若边提升边摆动，则形成的凝结体的形状为哑铃状，若只提升和定向喷射则可形成板状( 又称定喷板) 。目前在青海及甘肃的西南部地区常用的结构布置形式有: 定喷折线式、摆喷对接式和柱摆式等。
2.3 高喷材料
三管法施工时，多用纯水泥浆，水泥为42.50 或52.50 普通硅酸盐水泥。由于三管法施工，先是高压气、水喷射，而后是压力灌浆，灌浆易被先喷入的水稀释，所以使用的水灰比不应大于1∶1 的浓浆。
2.4 机械设备的组成
高喷灌浆技术有单管法、双管法、三管法。在该工程中采用的是三管法，所用主要设备有XY- 2 型液压地质钻机、GYP- 50 型高喷台车、XPB90E 型高压泥浆泵。
3 工程概况
某水库控制流域面积120km2，总库容0.78 亿m3，具有防洪、工业供水、农田灌溉、发电及水产养殖等功能。水库建筑物主要为拦河坝(主、副坝)、输水洞、溢洪道、发电站4 部分组成。坝体为均质粘土坝，坝长1350m，其中主坝720m，副坝630m，最大坝高主坝26.7m，副坝7.6m，坝顶防浪墙高程137.6m，坝基为砂卵石层。由于坝体初建时填筑质量差，129m 高程以下为水中倒土，存在松软层，坝前水中倒土铺盖，缺少反滤层，致使大坝运行中多次出现塌坑，坝后导渗沟渗流量有突然增大的异常现象，存在渗流破坏的隐患。
4 高喷防渗墙工程施工
4.1 施工工艺流程
高喷灌浆分2 序进行，即Ⅰ、Ⅱ序孔，先Ⅰ序孔后Ⅱ序孔，Ⅰ序孔与Ⅱ序孔间隔时间应>24h。工艺过程如下：平整场地——挖排浆沟修沉浆池——放线布孔——钻机定位钻孔——高喷台车就位——地面试喷——下喷射管至设计深度——送水、气、水泥浆提升旋转——终喷回灌——管路冲洗——高喷台车迁移。
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