上海愉凱建設(shè)工程有限公司 200072

摘要：本文通過(guò)對(duì)高壓噴射灌漿的原理進(jìn)行研究，從其特性、灌漿材料、適用范圍和作用機(jī)理著手，為施工設(shè)計(jì)提供了一套完整的設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)程序。論文還就高壓噴射灌漿的各類(lèi)工法進(jìn)行介紹，對(duì)施工機(jī)具、施工工藝、操作規(guī)程、常見(jiàn)問(wèn)題的處理以及質(zhì)量檢驗(yàn)等進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，研究成果可以用來(lái)指導(dǎo)高壓噴射灌漿地層防滲加固現(xiàn)場(chǎng)施工。

關(guān)鍵詞：高壓噴射灌漿；壩基防滲加固；設(shè)計(jì)；應(yīng)用

1引言

高壓噴射灌漿（簡(jiǎn)稱高噴灌漿或高噴），是一種采用高壓水或高壓漿液形成高速噴射流束，沖擊、切割、破碎地層土體，并以水泥基質(zhì)漿液充填、摻混其中，形成樁柱或板墻狀的凝結(jié)體，用以提高地基防滲或承載能力的施工技術(shù)。

2高壓噴射灌漿設(shè)計(jì)

2.1 地質(zhì)勘察

高壓噴射灌漿防滲加固方案設(shè)計(jì)前，需要深入地進(jìn)行調(diào)查準(zhǔn)備工作。高壓噴射灌漿的處理效果與地質(zhì)條件和施工環(huán)境等因素有密切關(guān)系，故對(duì)建筑場(chǎng)地的工程地質(zhì)勘察內(nèi)容要求較其他地基處理方法更為詳盡?？赡苣承┕こ屉m已有一些地質(zhì)勘察資料，必要時(shí)仍需作工程勘察。

2.2 高噴灌漿材料

灌漿材料是高壓噴射灌漿法的重要組成部分，漿材的品種和性能的優(yōu)劣以及漿液的配方，直接關(guān)系到凝結(jié)體的質(zhì)量、物理力學(xué)指標(biāo)和化學(xué)穩(wěn)定性以及工程造價(jià)。壩體高噴防滲墻使用最多的是水泥系列漿液，根據(jù)具體工程要求可以摻加粘土、膨潤(rùn)土等摻合料及水玻璃、氯化鈣等速凝劑。

2.3固結(jié)體尺寸設(shè)計(jì)

固結(jié)體尺寸的設(shè)計(jì)一般包括旋噴的直徑和定、擺噴的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)。一般應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)直徑來(lái)選用噴射灌漿的種類(lèi)和噴射方式。噴射直徑設(shè)計(jì)的正確與否，不僅影響工程的經(jīng)濟(jì)效益，而且還可能關(guān)系到整個(gè)工程的成敗。對(duì)于地基加固和堵水防滲工程，如果設(shè)計(jì)直徑偏小，就會(huì)增加旋噴孔數(shù)；如果設(shè)計(jì)偏大，就會(huì)出現(xiàn)地基強(qiáng)度不足，導(dǎo)致工程失敗。固結(jié)體尺寸主要與以下因素有關(guān)：①土的類(lèi)別及其密實(shí)程度；②噴射灌漿方法（灌漿管類(lèi)型）；③噴射技術(shù)參數(shù)（包括噴射壓力與流量，壓縮空氣的壓力、流量，灌漿管的提升、旋轉(zhuǎn)和擺動(dòng)的速度及噴嘴直徑與個(gè)數(shù)，噴嘴間距等）；④?chē)娮斐隹谔幍牡貙屿o水壓力。對(duì)于大型或重要工程，樁體直徑應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定。

2.4孔距及布置形式的選擇

孔距選擇的原則是保證在設(shè)計(jì)深度內(nèi)，防滲墻實(shí)現(xiàn)可靠的連接。在工程設(shè)計(jì)當(dāng)中應(yīng)根據(jù)高噴工程的具體要求、地層條件、所采用的結(jié)構(gòu)型式及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)或工程類(lèi)比選擇確定?？拙嗖荒苓^(guò)大，不然會(huì)使墻體相互之間連接不上；同時(shí)孔距不能太小，過(guò)小將會(huì)造成材料的浪費(fèi)?？咨詈陀行娚溟L(zhǎng)度是影響孔距確定的兩個(gè)因素。影響有效噴射長(zhǎng)度的因素很多，地層土質(zhì)、密實(shí)度、射流壓力、顆粒直徑都會(huì)對(duì)噴射長(zhǎng)度產(chǎn)生直接的影響。對(duì)同一類(lèi)土層來(lái)說(shuō)，射流壓力和密實(shí)度是影響有效噴射長(zhǎng)度的主要因素。

2.4高壓噴射灌漿參數(shù)選擇

高噴防滲墻質(zhì)量、工效及造價(jià)，不僅受工程類(lèi)型、地形及地質(zhì)條件的影響，更重要的取決于選用的施工工藝參數(shù)是否合理。

水、氣、漿壓力和流量：噴射壓力越高，固結(jié)體的尺寸也越大。當(dāng)噴射壓力不變時(shí)，噴射泵量增大，固結(jié)體尺寸相應(yīng)增大。在高噴防滲墻施工中，以最常用的三管法為例，三管?chē)娚溲b置噴射出的水、氣、漿三種介質(zhì)，分別用高壓水泵、空氣壓縮機(jī)、灌漿泵輸送到噴射裝置。對(duì)用于切割破壞的高壓噴射主射流和二次切割的射流的壓力主要是根據(jù)地層結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度并結(jié)合機(jī)械常用的工作壓力來(lái)確定，對(duì)其它的壓力和流量則主要根據(jù)機(jī)械的常用工作壓力和流量來(lái)確定。

單管和兩管?chē)娚溲b置主要用水泥漿作為主射流，對(duì)噴嘴及輸漿機(jī)具磨損嚴(yán)重。老三管法噴射裝置采用高壓水泵產(chǎn)生的高壓水作為主射流，水對(duì)輸水機(jī)具磨損較小，可使高壓水泵獲得更高的噴射壓力。當(dāng)前國(guó)內(nèi)高壓水泵實(shí)用工作壓力為30～60MPa，考慮到配套件、易損件的安全，最常用的工作壓力為 35～40MPa。老三管法所采用灌漿泵的額定壓力一般為 1～5MPa，常用工作壓力為0.1～1.0MPa，流量為 50～80L/min。新三管法在用高壓水作為主射流的同時(shí)，采用高壓漿進(jìn)行二次切割充填，國(guó)內(nèi)高壓灌漿泵實(shí)用工作壓力為 20～50MPa，最常用的工作壓力為25～35MPa。水量一般采用國(guó)內(nèi)高壓水泵的額定流量 50～80L/min?？諌簷C(jī)的額定壓力為0.8～3.0MPa，常用工作壓力為0.7～0.8MPa。

提升速度和旋轉(zhuǎn)速度：提升速度和旋轉(zhuǎn)速度是噴射流相對(duì)性移動(dòng)的速度，是

決定噴射流沖擊切割土層時(shí)間長(zhǎng)短的兩個(gè)主要因素。土體受到高壓射流沖切后，很快被切割穿透，其切割穿透的程度是射流持續(xù)噴射時(shí)間的增加而增大。一定的噴射時(shí)間，產(chǎn)生一定的噴射切割能量，將土體沖切出一定深（長(zhǎng)）度。提升速度和旋轉(zhuǎn)（擺動(dòng)） 速度的相互配合至關(guān)重要。一般來(lái)說(shuō)，旋轉(zhuǎn)與提升速度減慢，固結(jié)體尺寸會(huì)增加，但減慢到某一范圍時(shí)，固結(jié)體尺寸增加甚微。當(dāng)提升速度一定時(shí)，旋轉(zhuǎn)速度有一最佳值，當(dāng)?shù)陀诖俗罴阎禃r(shí)，固結(jié)體的尺寸反而減小。旋轉(zhuǎn)速度和提升速度要合理配合，才能取得較好的破壞土體的效果。一般每轉(zhuǎn)一圈提升0.5～1.25cm為宜。

3高壓噴射灌漿施工工藝

（1）根據(jù)設(shè)計(jì)測(cè)出高噴灌漿施工軸線，在軸線上一次性將所要施工孔位打木樁作上記號(hào)，并測(cè)定孔口地面高程。通常采用經(jīng)緯儀定孔，孔位偏差不大于5cm。

（2）鉆孔

鉆孔方法根據(jù)地層地質(zhì)情況、加固深度、機(jī)具設(shè)備等條件而定。首先把鉆機(jī)對(duì)準(zhǔn)孔位，用水平尺控制機(jī)身水平，墊穩(wěn)、墊平、墊牢機(jī)架。應(yīng)嚴(yán)格控制孔斜率，鉆孔孔徑應(yīng)大于噴射管外徑 20mm 以上，鉆孔要深入基巖 1.0m。鉆進(jìn)記錄要完整，孔深應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求、并取芯，終孔時(shí)須經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)值班技術(shù)員和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理員簽字認(rèn)可。

（3）下噴射管

鉆孔完成后，要及時(shí)將噴射管下放至設(shè)計(jì)深度。為防止下管時(shí)噴嘴堵塞，可一邊低壓送水、氣、漿一邊下管，壓力一般不超過(guò) 1MPa，壓力過(guò)高容易將孔壁射塌；也可將噴嘴用膠帶等物包封密實(shí)。

（4）噴射灌漿

噴頭下至設(shè)計(jì)深度，應(yīng)先按規(guī)定參數(shù)進(jìn)行原位噴射，待漿液返出孔口、情況正常后方開(kāi)開(kāi)始提升噴射。當(dāng)灌漿管不能一次提升完成而需分?jǐn)?shù)次卸管時(shí)，卸管后噴射的搭接長(zhǎng)度不得小于l00mm，以保證固結(jié)體的整體性。

（5）清洗管路

噴射灌漿施工結(jié)束后，應(yīng)及時(shí)清洗灌漿設(shè)備和管道，以防水泥漿液凝固堵塞。

（6）回灌填補(bǔ)

高噴灌漿完畢后，由于孔內(nèi)的漿液發(fā)生析水、沉淀和凝固收縮，高噴凝結(jié)體的頂部會(huì)產(chǎn)生凹穴，應(yīng)利用回漿或水泥漿及時(shí)回灌填補(bǔ)，直至孔口漿面不下降為止，以保證防滲墻的連續(xù)密實(shí)。

4結(jié)論

高壓噴射灌漿技術(shù)應(yīng)用前景廣闊，本文主要研究結(jié)論如下：

（l）高壓噴射灌漿法具有施工簡(jiǎn)便、安全可靠、施工速度快、適用范圍廣、處理效果好、工程成本低等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)大力的推廣應(yīng)用。

（2）通過(guò)試驗(yàn)方法取得具體工程的施工技術(shù)參數(shù)，目前仍是保證高壓噴射灌漿施工質(zhì)量的一個(gè)重要程序，應(yīng)給予高度重視。

（3）高壓噴射灌漿施工的過(guò)程和效果隱蔽性比較強(qiáng)，應(yīng)加強(qiáng)工程質(zhì)量的檢驗(yàn)。

（4）高壓噴射灌漿技術(shù)在病險(xiǎn)壩壩基防滲處理中有廣闊的應(yīng)用前景，應(yīng)加強(qiáng)試驗(yàn)研究和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累。

參考文獻(xiàn)

[1]許厚材.水利水電工程基礎(chǔ)灌漿中特殊地層的灌漿方法[J].水利發(fā)電設(shè)計(jì)與施工，2005.

[2]劉偉，金濤，楊曉娟.淺談大壩基礎(chǔ)灌漿設(shè)計(jì)思想[J].水利科技與經(jīng)濟(jì)，2005.

[3]石濤，杜念文，鄭煌.江河水電站基礎(chǔ)灌漿試驗(yàn)[J].水電與新能源，2010.

[4]吳景華，裴向軍，董顏明.某電站大壩基礎(chǔ)灌漿試驗(yàn)[J].探礦工程（巖土鉆掘工程），2005.

[5]王麗.基礎(chǔ)灌漿技術(shù)在壩基處理中的應(yīng)用[J]科技傳播，2010.