水利水电工程施工中高压喷射灌浆技术

徐欢

摘要：随着我国经济建设水平的不断提升，各项基础设施工程正如火如荼的加紧建设，水利水电工程作为重要的基础设施建设工程，在保障民生，促进经济发展方面起到了重要作用。基于此，文章论述了水利水电工程中高压喷射灌浆技术的应用。

关键词：水利水电；高压喷射灌浆；技术应用

为提高水工建筑物的防渗水平，找出一种经济合理且技术可行的防渗措施，在我国的水利工程领域，必须做好基础防渗工作。结合工程实践，对高压喷射灌浆施工技术的具体应用进行分析，以探明该技术应用方法和要点。

一、高压喷射灌浆施工技术的简介

水利水电施工过程中最常见的施工技术之一便是高压喷射灌浆技术，其渗透在施工的各个环节中。该施工技术的优点主要有：第一，在实施高压喷射的同时需在地面预设一定深度的钻孔，通过高压喷射灌浆改善土体的现有结构，使其与工程更适应。在对土体利用高压喷射进行固化时，可采用不同的喷嘴进行浆液喷射，实现土体的高效糅合与固化，提升地质的使用性能，保证其满足水利水电工程对土体的硬度要求，进一步强化土体性能。第二，采用高压喷射灌浆方式凝固土体时，其固结方向与性状受喷射方向与力度的影响。采用不同的喷射方式可形成不同的土体固结，如固定方向喷射、螺旋式、摆动式喷射等，形成不同的土体固结形状。采用固定方向喷射式，可形成壁状固结；利用螺旋式喷射则可形成柱状固结，大大增强了地基可承受的剪切强度，强化地基稳定性。利用螺旋式固结可对地质土质有所改善。当地基需要承受较大荷载时，可增强地基的耐受度，保证地基平稳不易损坏。通过螺旋式喷柱可强化地基的负重能力，尤其是通过喷动式摆设可保证地基不变形，形成较厚的扇形，增强地基的防渗能力，实现对水利水电工程边坡的固定。

二、水利水电工程施工中高壓喷射灌溉技术的应用

（一）钻孔

施工人员对施工现场全面掌握，对施工现场危险因素的正确处理都影响着施工钻孔的进展情况，决定着其内部泥浆的可循环性，因此，在进行钻孔施工时，施工人员不仅要科学地运用钻孔技术，合理的钻机，还需要调整钻孔机的角度保证其垂直钻孔，合理测定钻孔的相关物理参数，保证钻孔质量。通常，应控制实际钻孔位置与设计孔位不超过50mm的偏差，保证灌浆率最少为0.5%，高于设计孔位的预期深度底高。在进行实际钻孔作业时，随着深度的增加，应及时测量水平情况，即每3m用水平尺测量一次，保证钻孔角度满足设计的基本要求。施工的进度和经济效益会受到钻孔间距的影响，不仅如此，钻孔质量还关系到凝结固体的强度，进而影响其整体性能，由此可见，为提升水利工程的施工质量，需要合理布控钻孔的间距，以现场的实际地质结构为依据进行施工技术的选择，充分应用高压喷射技术，同时在应用此技术时，综合考量可能存在的影响因素。通常现阶段的水利水电施工中，多使用直径1.8m、摆角15°的钻孔形式，孔距布置通常为2m，并在具体施工中进行不断的调整。在进行钻孔的检验时，要充分敞开孔口的水轮、实现通风，并对钻孔底部的管道进行充分冲洗清洁。

（二）下入喷射杆

在进行泥浆固壁钻孔时，应同时进行喷射杆下底施工作业。其主要施工步骤为，利用钻进套管跟管，取出孔终后的钻杆，下入喷射杆，随后拔出套管，也可直接在完成钻孔后进行取杆，利用PVC护管壁或是泥浆护壁向钻孔处进行灌注。完成泥浆护壁钻孔后，可直接进行喷杆下入；钻杆以旋转式振动前进、或是以射水法进行钻进。利用喷杆充分发挥其作用，注意作业施工前充分测试检验应用设备的实际运行情况，利用试喷完成质量检测，进而保证下入后设备可高质量作业；

（三）高压喷射

高压喷射的常见物质为压缩空气、水泥浆、高压水等，其主要通过下入喷射管至预设土层，同时静喷3分钟左右，以设计参数为标准进行浆液灌注，进行浆液喷射时要保证匀速前进、符合压力设计要求、满足喷射流量的标准，并准确全面的记录数据。由此可见，各项施工技术的参数影响高压喷射灌注技术，因此要注意钻孔的前期准备、喷射管下入施工等，都需要满足各项设计参数基本要求，加强各个施工细节环节的控制，降低外界因素对水利工程施工的影响，提升高压喷射灌浆技术质量。

三、工程概况

（一）水库工程特性

某水库总库容448万m3，最大坝高45m，坝顶高程192.5m。大坝为均质土坝，溢洪道为开敞式实用堰型，坝下涵管位于大坝中底部，钢筋混凝土管内套Φ0.4m铸铁钢管。工程等别为IV等，主要建筑物为4级，次要建筑物5级，水库按30年一遇洪水设计、1000年一遇洪水校核。

（二）地质条件及病险情况

坝区出露地层有混合花岗岩和第四系松散堆积层，坝址区构造线方向主要呈NE向，岩体的片麻理构造较清晰，产状也比较稳定，主要呈NE45°～55°，倾SE倾角40°～62°。坝区断裂构造主要呈陡倾角闭合状。坝区断层不很发育，仅见5条裂隙状断层。坝址区裂隙中等发育，发育比较明显的裂隙有4条。工程区无活动性断裂及区域大构造通过，区域构造相对稳定。基岩裂隙潜水存于坝基混合花岗岩体节理裂隙中，接受大气降水和区域地下水补给，排泄于河谷低洼处。坝体土体不均一，填筑质量大部分较好，总体呈稍密-中密状，土体含粉、黏粒偏少。坝基为全-强风化混合花岗岩；右岸坝肩岩体单薄，裂隙较发育；左岸山体为强风化山梁。坝基及两岸坝肩均具中等透水性，存在坝基、坝肩渗漏及绕坝渗漏问题。坝体最大水平渗透坡降及坝体逸出坡降均大于允许渗透坡降，渗透性态不安全。

（三）喷射施工

放样钻机就位，水平调校，使钻杆轴线垂直对准钻孔中心。膨润土护壁，钻孔达设计深度后移开钻机，移入高喷台车，安装好喷射管，对中、调平，同时确定摆喷角度。

下注浆管：将三重喷射灌浆管插入孔内预定深度，为防止泥沙堵塞喷嘴，使用低压水和少量压缩空气，边射水边插管。孔底沉渣较多时，先喷泥浆和用旋提摆装置配合扫孔，直至喷射管完全到达孔底。

旋摆提升：喷射管达到设计深度后，送空气、高压水，送水泥浆（P.O32.5普通硅酸盐水泥浆）静喷5min，待孔口回浆的比重>1.3g/cm3后开始提升喷射，控制好提升速度自下而上边喷射边转动边提升，直到设计高度。考虑到浆液凝固收缩，停浆位置提高0.5～1.0m；在发现孔口浆下降后进行回灌补浆或二次注浆。

回灌：顶部2m空桩，进行普通注浆后，在邻近孔施工前应进行回灌。

（四）防渗效果

抽芯取样检测：三个防渗墙抽芯取样孔，均未采集到自上而下连续分布的混凝土岩芯。

钻孔注水试验：3个钻孔均采用降水头注水试验法，钻孔中所揭露到的混凝土岩芯孔段，渗透系数为4.5×10-8～4.0×10-7cm/s，具微透水性。从抽检情况看，防渗墙渗透系数符合设计要求（小于1.0×10-6cm/s），质量合格。

挖开察看：现场开挖了2处观测，摆喷成墙明显，泥结厚度31～78cm。

实际观测渗流量：工程实施后，2014—2018年五年间对坝后量水堰渗水量观测，与灌浆前相比，渗水量大为减少。加固前正常蓄水位190m，渗水量为825.4m3/d，加固后实测渗水量168.7m3/d（设计渗水量152.9m3/d），坝内最大水平渗透坡降及浸润线出逸坡降均在规范要求之内。

总而言之，水利工程的具体施工当中，受到诸多因素影响会造成工程施工的质量问题，所以在应用高压喷射灌浆技术时，需要严格按照规范流程，确保各项指标符合规范设计要求，确保整体工程的施工质量。

参考文献：

[1]甄新娟.高压喷射灌浆防渗墙技术在水库坝体防渗中的应用[J].吉林水利，2018（08）

[2]郭宁.水利水电工程施工中高压喷射灌浆技术[J].科学技术创新，2018（22）：