摘要：本文分析了高壓噴射灌漿的技術(shù)性能與工藝特征，并結(jié)合工程案例探討了高噴灌漿施工技術(shù)在水工建筑防滲加固中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：水工建筑；高壓噴射灌漿；施工技術(shù)

高壓噴射灌漿技術(shù)（jet grouting）簡(jiǎn)稱高噴灌漿，是利用高壓水或高壓漿液形成的高壓噴射流，對(duì)地層土體進(jìn)行強(qiáng)烈的沖擊、切割和破壞，并以噴出的水泥漿與土體破壞分離的土粒摻攪、混合，混合物經(jīng)過凝結(jié)硬化，便形成樁柱或板墻的凝結(jié)體，以達(dá)到加固地基和防滲的目的。該技術(shù)有多種類型，按照噴射型式分為旋噴（rotating jet grouting）、擺噴（pendulum jet grouting）和定噴（directional jet grouting）；按照施工工法分為單管法（single system）、雙管法（double system）和三管法（triple system）[1]。高噴灌漿適用于黏性土、砂類土、淤泥質(zhì)土、黃土、人工填土等第四系地層，用途廣泛，可灌性好，連接可靠，機(jī)動(dòng)靈活，因而在水工建筑防滲加固方面效果顯著。

1 高壓噴射灌漿技術(shù)性能與工藝特征

1.1 高噴灌漿技術(shù)特性與影響因素

高噴灌漿成墻的最小厚度只需12～15cm，滲透系數(shù)可以達(dá)到10-5～10-7cm/s，抗壓強(qiáng)度在3～20MPa，而且經(jīng)過試驗(yàn)墻體的滲透穩(wěn)定性也是可以保證的[2]。但是影響高噴灌漿體的因素較多，只有工藝參數(shù)在適宜的范圍內(nèi)，才能達(dá)到理想的效果，因此了解這些因素還是很有必要的。主要因素如下：（1）水。高噴灌漿離不開水，水的壓力和流量對(duì)凝結(jié)體的有效長(zhǎng)度影響顯著。一般增加水量和壓力可提高凝結(jié)體的有效長(zhǎng)度，但水量太大會(huì)稀釋漿液，使返漿增加，所以要將水的參數(shù)控制在合適范圍內(nèi)。（2）氣（壓縮空氣）。風(fēng)壓、風(fēng)量同樣影響凝結(jié)體的有效長(zhǎng)度和材料組成。當(dāng)?shù)貙宇w粒組成復(fù)雜、孔深較大時(shí)，選用較大的風(fēng)量，可以增加置換效果，不過通常采用的參數(shù)為風(fēng)壓0.7～0.8 MPa、風(fēng)量0.4～0.8m3/s。（3）液（漿液）。漿液要保證足夠的稠度和數(shù)量，才能在水、氣共同作用下不致太稀薄，一般漿液壓力要保持在0.3 MPa左右，同時(shí)選擇適宜的密度和輸漿量。（4）提升速度/旋轉(zhuǎn)速度/擺動(dòng)速度。提升速度是影響凝結(jié)體的充填均勻性與密實(shí)性的重要因素，它同時(shí)影響凝結(jié)體的有效長(zhǎng)度，一般提升速度在4～20cm/s較為合適，最適宜的速度應(yīng)通過試驗(yàn)確定。同樣，旋轉(zhuǎn)速度和擺動(dòng)速度也有一個(gè)適宜范圍，一般旋轉(zhuǎn)速度在5～20r/min，擺動(dòng)速度在10°/s～30°/s。（5）地層顆粒度。高噴灌漿技術(shù)用于細(xì)顆粒地層一般是沒有問題的，對(duì)含較多大顆粒礫石的地層要通過試驗(yàn)確定是否適用，不過只要工藝參數(shù)合適，一些含大顆粒地層仍能形成良好的凝結(jié)體，采用下傾斜噴射比水平噴射更有利于礫石地層。

1.2 高噴灌漿工藝特征

高噴灌漿由造孔、供水、供氣、供漿和噴灌等組成。造孔一般采用立軸液壓回轉(zhuǎn)鉆機(jī)，供水系統(tǒng)由高壓水泵及管道組成，供氣系統(tǒng)由空氣壓縮機(jī)及管路組成，供漿由攪拌機(jī)、灌漿泵、上料機(jī)等組成，噴灌系統(tǒng)由噴灌裝置、機(jī)架、卷揚(yáng)機(jī)、旋擺機(jī)構(gòu)組成，此外還有回漿泵、監(jiān)測(cè)裝置等。施工程序如圖1所示，施工流程如圖2所示。

由圖1可見，高噴灌漿施工包括鉆孔、下注漿管、噴射、提升、成樁/成墻等程序。鉆機(jī)安置妥當(dāng)，校準(zhǔn)孔位，墊平機(jī)身，即可造孔，一般要求孔位偏差不超過1～2cm，并鉆至基巖下0.5～1m。成孔后放下噴射管，但振動(dòng)鉆是下管是與鉆孔同時(shí)進(jìn)行的。為避免下管時(shí)堵塞噴嘴，要求同時(shí)低壓輸送水、氣、漿。噴射管放至設(shè)計(jì)深度，即可按設(shè)計(jì)要求噴射水、氣、漿，并進(jìn)行提升、旋轉(zhuǎn)、擺動(dòng)等動(dòng)作。提升至設(shè)計(jì)高度后，停送水、氣、漿。應(yīng)及時(shí)清洗管路，防止堵塞。當(dāng)凝結(jié)體因析水產(chǎn)生凹陷時(shí)，采用靜壓灌漿方法進(jìn)行充填。

圖2顯示了高噴灌漿的施工流程。定孔是重要的步驟，要求根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果選擇最合理的孔距和布置形式，通常一般性工程采用單排孔即可，但重要工程往往采用2～3排孔。按照地層顆粒組成，孔距在1.0～2.5m。制漿也是重要的工序，大多情況下采用水泥漿液，也可根據(jù)需要采用水玻璃、環(huán)氧樹脂、氯凝等化學(xué)漿材。水泥漿液的水灰比一般不大于1：1；如果只要求防滲而對(duì)強(qiáng)度沒有很高要求，可摻配一定比例的黏土，以降低成本。

施工完要進(jìn)行質(zhì)量檢查，一般通過室內(nèi)試驗(yàn)、開挖檢查、鉆芯取樣、圍井檢查、汛期高水位檢查等方法進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)。質(zhì)量檢查項(xiàng)目包括力學(xué)指標(biāo)、滲透系數(shù)、整體性、均勻性、形狀、尺寸等。

2高壓噴射灌漿技術(shù)應(yīng)用

2.1 工程概況

某水電站圍堰采用混凝土防滲墻進(jìn)行防滲，由于地層復(fù)雜，施工過程中出現(xiàn)了質(zhì)量缺陷。按照過往的工程經(jīng)驗(yàn)，主要有兩種處理缺陷的方法[3]：一是在需要處理的防滲墻段上游一側(cè)再做一段新墻；二是在需要處理的防滲墻段上游進(jìn)行灌漿補(bǔ)救。灌漿方法中高壓噴灌效果較好，常用來處理類似質(zhì)量缺陷。根據(jù)地質(zhì)勘探資料，防滲墻覆蓋層為砂卵石層，內(nèi)含較大塊石，最大尺寸達(dá)3～5m，由于施工中出現(xiàn)卡鉆、漏漿、塌孔等問題，防滲墻出現(xiàn)寬12m、高13m的“缺口”。由于工期緊，無法補(bǔ)做新墻，而且即使做了也難以保證質(zhì)量。經(jīng)過多方研究，決定在缺陷墻段清孔至卡鉆頂部后直接澆筑混凝土，而在上游側(cè)以高噴防滲墻進(jìn)行處理。

2.2 高噴灌漿處理方法

高噴防滲墻采用雙排孔梅花型方案，通過套接成墻，每排孔經(jīng)3序完成。設(shè)計(jì)孔距為0.8m，排距0.7m，墻厚超過1.5m，下游排距混凝土防滲墻0.5m，正好避開導(dǎo)向槽及槽孔內(nèi)的鉆頭，但同時(shí)又可保證與混凝土防滲墻有效搭接。在上、下游分別鉆孔20個(gè)和21個(gè)。施工主要設(shè)備包括全液壓履帶式鉆機(jī)、旋噴機(jī)、高壓注漿泵、空壓機(jī)、制漿機(jī)、液壓拔管機(jī)等。噴射方法采用兩管法。造孔深入基巖0.5m，控制孔斜不超過1.0%。風(fēng)壓0.6～1.0MPa，風(fēng)量0.8～1.2 m3/min；漿壓25～30 MPa，漿量70～100L/ min，進(jìn)漿密度1.5g/cm3，回漿密度1.3 g/cm3。事故段提升速度5～8cm/min，事故段以上6～10 cm/min。共完成灌漿1412m，消耗水泥607t，用時(shí)30d。圍堰閉氣后，汛期高水位時(shí)滲漏量750m3/h，達(dá)到了設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)語

高噴灌漿技術(shù)于上世紀(jì)70～80年代開始在我國(guó)得到應(yīng)用，經(jīng)過幾十年的探索研究，該技術(shù)在水工建筑防滲加固方面取得非常成功的業(yè)績(jī)。在數(shù)量眾多的防滲加固技術(shù)里面，高噴灌漿技術(shù)特點(diǎn)鮮明，適用范圍廣而工效較高，但是作為隱蔽性工程，需要通過完善的質(zhì)量控制手段確保施工質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求。

參考文獻(xiàn)：

[1] 中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì).DL/T 5200-2004 水電水利工程高壓噴射灌漿技術(shù)規(guī)范[J].北京：中國(guó)電力出版社，2005.

[2] 毛昶煦，段祥寶，李思慎，等.提防工程手冊(cè)[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，2009.

[3] 曹琳，趙正平，陳道春.高噴灌漿在阿海水電站圍堰混凝土防滲墻缺陷處理中的應(yīng)用[J].水利水電技術(shù)，2012，43（2）：62-65.