广东省水利水电建设有限公司 广东广州 510635
摘要：高喷灌浆技术已在土木工程领域获得广泛应用，在水利工程中堤坝防渗加固的应用成效尤其显著，因此本文介绍了该技术的形式、类型、原理，并结合某水利枢纽工程大坝防渗施工技术进行了分析。
关键词：高喷灌浆；基础处理；应用；水工建筑
水工建筑与水的关系比其他陆上建筑更为密切，而水的渗透性非常强，地下基础部分很容易受到水的影响而引起渗漏和破坏，所以水工建筑基础对防渗加固有特殊要求。水工建筑基础处理的手段很多，高喷灌浆技术是其中应用广泛的一种技术。该技术之所以受到普遍欢迎，因为它具有适应地层广、处理深度大、可灌性与可控性好、防渗体连接可靠、对施工场地要求不高、工艺配置灵活等优点。随着水利水电工程持续建设，高喷灌浆技术应用前景更加广阔[1]，因此本文对该技术在水工建筑基础处理中的应用进行了探讨。
1 高喷灌浆的形式、类型与原理
1.1 基本形式
高喷灌浆技术分为旋喷、摆喷、定喷三种形式，旋喷形成圆柱状凝结体，摆喷形成哑铃状凝结体，定喷形成板状凝结体。它们适用的地层范围各有不同，旋喷和摆喷适用于粉土、砂土、砾石与卵碎石地层，定喷适用于粉土和砂土。
1.2 主要类型
高喷灌浆类型分为单管法（CPP法）、二管法（JSG法）、三管法（CJP法）和多管法（SSS-MAN法），其中多管法为全置换法，其他三种为半置换法。单管法主要用于加固软土地基，二管法用于加工软土、粉土、砂土、砾石、卵碎石地层，三管法用于加固除淤泥地层以外的软土地基、砂土、卵石等地层。
1.3 工作原理
高喷灌浆技术主要基于对土体的破坏、冲搅、混合、置换、充填、挤压、渗透作用，再加上介质的凝固作用，实现加固地层的效果。影响凝结体的因素包括水压、水量、气压、气量、浆压、浆量、提升速度、旋摆速度、地层性质等。
2 高喷灌浆工艺与水工建筑基础处理技术
2.1 高喷灌浆工艺流程
通常，高喷灌浆工艺流程如下：施工准备→孔位测量放样→钻机就位→注入护壁泥浆或下放PVC管→拔出护壁套管→高喷台车就位、调试→制浆→试喷、下放喷射管→孔底喷射→旋转（或摆动、定向）提升→墙顶喷射→孔口静压回灌→冲洗喷管→转至下一孔位。
下面结合某水利枢纽工程大坝防渗加固的应用为例说明。该工程坝基含砂砾层，透水率达到12Lu，设计采用高喷灌浆技术进行防渗加固，灌浆形式为摆喷三管法，摆喷角不小于30°，设置单排两序孔，板墙之间的连接采用折线对接，终孔间距为1.2m，其中Ⅰ序孔间距为2.4m。两序孔之间间隔不少于4d[2]。
2.2 施工准备
施工准备准备阶段最重要的任务是确定施工工艺技术参数，而要确定合理的工艺参数必须经过现场试验[3]。试验设备采用150型地质钻机钻孔，开孔、终孔孔径均为 110mm。高喷台车进行灌浆操作，配套空气压缩机、高压水泵、泥浆泵、制浆机等设备。灌浆材料选用普硅水泥P.O 32.5。经过试验确定工艺参数见表1。
2.3 施工技术
2.3.1 孔位确定
施工前根据施工图进行测量放样。首先放出防渗墙轴线，再放出孔位，孔位宜采用连续编号，对Ⅰ、Ⅱ序孔应采用不同颜色油漆进行标记，以便识别。孔位中心偏差不应超过50mm。
2.3.2 钻孔施工
将钻机移动到设计孔位，调平钻机后校正钻杆垂直度。开始钻进时应采用较低速度和较小的压力。如果出现严重漏浆或孔口不返浆的情况，应立即检查泥浆比重并调整至正常状态。在钻孔过程中每钻进3～5m就应利用测斜仪测量孔的孔斜率，孔斜偏差不应超过1%，出现偏差应当及时调整和纠偏。钻孔深度应进入基岩1m以上。钻至设计深度后，应在监理工程师验收合格后才能终孔。然后对钻孔进行清理，用新鲜泥浆置换出孔底泥渣。
2.3.3 制浆操作
本工程采用水灰比1：1的浆液。制备水泥浆时必须严格控制配合比，并且每隔20min复核一下比重。水泥浆经过滤网过滤后才能用于灌浆，而滤网上的杂质应当集中处理，严禁将杂质混入水泥浆中进入施工系统。返浆也必须过滤后才能继续使用。水泥浆静置时间超过15min就可能沉淀，并造成比重偏差，所以应随时搅拌一下。为了延缓水泥浆沉降，也可在浆液中加入水泥质量3%的膨润土和膨润土质量3%的碳酸钠。水泥浆放置时间超过4h后应弃置，不能继续用于施工了。
2.3.4 喷射灌浆
高喷台车就位后，调平并使喷射管对准孔口中心，然后在孔口进行试喷，确定管路系统、机械系统、喷嘴均正常，各项参数都达到预定要求以后才能下放喷射管进入孔口。喷射管下放到设计深度，先在底部进行喷射，至孔口返浆后再提升喷射管。为了避免喷嘴堵塞，可以下放喷射管前用胶布封口，或者一边下放喷射管一边低压送气、水、浆。然后按设定的提升速度、旋转速度、摆动角度，一边提升一边喷射。喷射作业必须连续进行，中途停顿必须进行复喷。停顿时间时间超过20min，复喷时还应将喷射管下移0.3m以上；停顿时间超过1h，复喷的喷射管至少下移0.6m以上。当喷射管提升至设计高程，继续喷射1～2min后停止喷浆作业。
2.3.5 静压回灌
高喷灌浆施工完毕，应立即进行回灌作业，回灌方法可采用返浆回灌和静压回灌，后者可在喷射管升至孔口后向孔口注浆至液面不再下沉为止。
2.3.6 清洗
喷射完毕，为防管路堵塞，管路内不能留有任何残渣，故应将管路进行彻底的清洗，洗至管路中的水完全澄清为止。
2.4 故障处理
2.4.1 孤石处理
遇到孤石应降低钻进速度，并加大钻杆转速。
2.4.2 地面抬动
砂砾石层中进行高喷灌浆施工，可能会引起地表抬动。通过测量灌浆前后的观测桩标高可获得抬动值，一般抬动值不超过灌浆深度的1%～2%是允许的。为了减小地面抬动，应在砂砾石层上部铺设0.3m以上的混凝土盖板，或增大灌浆孔密度，或采用自上而下分段灌浆方法。
2.4.3 冒浆处理
冒浆量较大时，可采取提高灌浆压力、适当缩小喷嘴孔径、适当加快提升速度的方法解决。
2.4.4 漏浆处理
严重漏浆时，可采取提高浆液比重或灌注黏土砂浆，等填满空隙后再按正常作业方法灌浆。
2.5 质量控制
在施工过程中严格按规定的施工参数进行控制，并对各参数进行详细记录。检查发现问题及时处理。
2.6 高喷灌浆处理效果
高喷防渗墙经开挖观察和注水试验，表明墙体连续性好、成墙效果达到设计要求。
3 结语
高喷灌浆在水利工程防渗加固处理中的实践表明，该技术造价适中、施工进度快、防渗效果好，是值得信赖的一种地基基础处理技术。虽然该技术比深层搅拌技术造价高些，但比后者地层适应性更强，处理深度也更大。当然高喷灌浆技术也不是万能的，也有其适用范围，应经过技术经济比较再择优选择方案。
参考文献：
[1] 吴益民，张文举，杨帆. 基于典型工程实例对高压旋喷灌浆技术在水利工程中的应用分析[J]. 江西水利科技，2015,41(3)：198-200，217.
[2] 曾兴旺. 高压摆喷灌浆技术在水利工程施工中的应用[J]. 水利规划与设计，2015(1)：73-75.
[3] 盛毅，肖志平. 柬埔寨桑河二级水电站二期围堰防渗高喷灌浆施工[J]. 电力勘察设计，2015(5)：65-68，74.
论文作者:文勇
论文发表刊物:《基层建设》2016年第34期
论文发表时间:2017/3/20
标签：技术论文; 地层论文; 水泥浆论文; 水工论文; 防渗论文; 砂土论文; 钻孔论文; 《基层建设》2016年第34期论文;