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摘要：在水利工程当中，高压灌注浆除了具备地基加固的功能，还可大范围地普及运用到水工建筑物的防渗工程当中。为此，本文将重点阐释高压喷灌注漿施工的技术要点、施工工艺以及其在水利工程当中的应用。
关键词：高压喷灌；技术运用；水利工程；技术工艺
众所周知，在基础工程与地下工程防渗加固工程当中，高压喷射注浆技术的运用相当广泛。举个例子：高压喷射注浆技术能用在坝体加固、边坡加固、挡土围堰、隧道顶部加固、防水帷幕、地下工程建设等中；具有强化地基强度、整治抑或是减少建筑物的沉降、甚至是不均匀沉降的作用。
一、高压喷射灌浆的施工工艺
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。
2、施工工艺
2.1墙体位置的确定
根据设计要求平整好场地，要求场地内地下无障碍物，对某些作业地基软、不平整，有可能引起整机翻倒引起事故的地段，一定要采取防范措施，在平整场地上对墙体中心线进行测量定位。
2.2喷墙管理
应控制好掘进速度和灌浆压力、提升速度，送气量的大小应使浆液成沸腾状为宜。灌浆阶段浆液不能发生离析和断浆现象，保证墙体均匀，无夹心层，若发生管道堵塞或因故短暂停机，应迅速抢修。
二、高压喷射灌浆（注浆）的施工技术要点
1钻孔
泥浆固壁回转（或冲击）钻进。造孔过程中做好充填堵漏，使孔内泥浆保持正常循环，返出孔外，直至终孔。跟管钻进，边钻进边跟入套管，直至终孔。钻进时应注意保证钻机垂直，偏斜率应在1%。
2、下入喷射杆
泥浆固壁的钻孔可以将喷射杆直接下入孔内，直至孔底。跟管钻进的钻孔，有两种情况：一是拔管前在套管内注入密度大的塑性泥浆，注满后起拔套管，边起拔边注入，使浆面长期保持与孔口齐平，直至套管全部拔出，而后再将喷射杆下入孔内直至孔底。二是也可先在套管内下入管壁均匀的PVC塑管，直到套管底部，起护壁作用，而后将套管全部拔出，再将喷射杆下入到管底部。
3、高喷施工
施工中所用技术参数因使用高喷的方法不同而不同。所用的灌浆压力不同，提升速度也有差异。对各类地层而言，若使用同一种施工方法则水压、气压、浆压的变化不大，而提升速度变化，是影响高喷质量的主要因素。一般情况下，确定提升速度应注意下列几个问题：①因地层而异，在砂层中提升速度可稍快，砂卵（砾）石层中应放慢些，含有大粒径（40cm以上）块石或块石比较集中的地层应更慢。②因分序而异，先序孔提升速度可稍慢，后序孔相对来讲可稍快。③高喷施工中发现孔内返浆量减少时宜放慢提升速度。
3、根据施工平面图要求安装、调试好进场设备，开挖施工槽、排水沟、泥浆沉淀池，复核高喷墙轴线的桩粒和标高。
4、很关键的一点，正式施工前必须高喷试验，确定正式的技术参数（编写高喷灌浆试验报告）。高喷灌浆常用参数见技术规范（DL/T5200—2004）。
三、水利工程高压喷射灌浆施工的质量控制
1、施工前的质量控制
1.1组建素质较高的质量控制队伍。
1.2编制详细的专项控制细则。
1.3审查施工单位的资质及技术水平，协助建设单位认真选好施工队伍。
2、施工中的质量控制
2.1位置。根据设计要求，布设防渗刺墙，墙高技设计标准，墙厚与设计要求一致。子距L一般为2.0m，有效半径达1.8m，摆角一般为15°（与钢盘堤接触处喷射摆角增大为26°左右）。提升速度一般为10cm/min.喷嘴型号为2mm，气嘴7mm，水压为29.4～34.3MPa，空气压735kPa。
2.2测压管的要求：管口为2英寸的PVC管，管底1.1m高为透水部分，外用400g/m2土工布包裹，管子四周用黄沙做漏层。
2.3材料。对工程中使用的材料质量进行控制，主要控制水泥质量。
2.4钻孔的冲洗。钻孔经检验合格后，进行孔内和缝面冲洗。
2.5灌浆。为防止在灌浆压力作用下，裂缝两侧混凝土产生有害的应力和变形，在灌浆施工中应布置仪器对裂缝进行观测。灌浆应按由深到浅、由下至上、由一侧向另一侧的顺序依次进行。
3、施工后的质量控制 工程全部施工完成后，质量控制工程师应根据设计图纸对照施工记录进一步复核现場施工桩位是否有遗漏；审查检测单位的资质等级和技术装备，协助建设单位确定检测单位
四、高压喷射灌注浆在水利工程中的应用
建国四十五年以来，在我国大量大中型水库中有上百座水库存在很显著的地质问题，问题主要包括坝基渗透变形、水库渗漏以及边坡不稳定这三种。真是因为上述问题的出现，导致水利工程正常应用的难度系数高，有时甚至于给工程的安全造成了十分严重的影响，更有甚者还会给周遭的厂矿与城镇带来洪水威胁。笔者在下文中奖列举两个实例对高压喷射灌浆技术在水利工程当中的应用进行详细地说明。
1、在某大型水电站枢纽基础防渗施工当中一般采取三管法定向喷射成墙施工的方法。该工程地层是砂砾土，防冲隔墙有68m长，成墙有30m深，墙厚平均有80cm，孔距为2m，直径20至30cm的圆柱体存在于喷射中心，选取柱摆式凝结体结构的布置形式。首先将气管、水管、浆管与轴按设成喷射杆，杆底部设喷嘴，浆液喷嘴安在下方、气、水喷嘴在上方，在高喷过程中，伴随着喷射杆高度的上升及旋转，选取气与高压水的射流扰动冲击地层土体，展现出来的是翻滚松散状态。紧接着用低压注入浓浆掺混搅拌，待其硬化之后成为凝结体。此法高喷质量与设计要求相符，造价低廉、施工效率高，可以对原地土体进行全方位地利用，选用当地的材料，具有很高的机械化程度。施工完毕之后，挖几米深坑，以电子填土密实度检测仪测试现场质量。检测结果显示，土体的承载力与密实度比原土体大，施工时安排专人负责记录，记录精确、具体。
2、在某河库副坝下渗漏通道封堵时运用
某河水库副坝下存在一层砂砾卵石层7m，筑坝过程中没进行防渗处理。水蓄满之后副坝下游出现渗水的情况，离下游坝坡脚十八米的位置甚至还发生了严重的塌陷与管涌问题。于是，在2006年确定在副坝之下采取高喷中的摆喷法建设防渗墙，其有13.18至15.78m长高，954m长，下端伸进基岩1m，上端插进坝体不超过1.5m，防渗墙面积多达14000平方米。在施工过程中，水泥使用量达76吨，涌水通道共处理了45条，在这当中，最大通道共用水泥14.8吨。现场围井开挖检查结果显示，墙体连接效果好，密实度高，墙体土层厚达0.21至0.25m，砂卵石层有0.5至0.6m厚，分别比设计要求多0.17m与0.3m，墙体比设计墙顶高0.3m以上。围井注水试验测量结果显示墙体渗透系数比设计要求小0.01m/d，自2005年7月起整个加固工程着手施工，直至2006年12月30日结束，整个阶段历经了一年四个月。
实践证明，在针对软弱地基与病险水库实施防渗与加固处理的众多方法之中，高压喷射注浆法是最有效的一个方法。然而，在实际设计与施工过程中也有部分问题显现，例：喷嘴直径太小、压力太大、技术参数设计不符合常理等等，这些都会造成喷射流经喷嘴出口处流动速度太大有雾状产生，无法形成强大有力的射流束，降低破坏力；提升速度太慢，加大了水泥浆液用量，然而此类问题通过持续的探索与实践以后一定能得到合理解决的。
五、结束语
经过前文的分析研究，我们不难发现在水利工程中高压喷射灌注浆技术的防渗功能或多或少能减少一些工程造价，其具备施工便捷、开挖量小、对周遭的建筑物的影响小等优势。这项技术极大地减轻了防洪压力、提升了防渗能力，进而有效地保证了社会经济的发展及人民生命财产的安全性。
关键词：高压喷灌；技术运用；水利工程；技术工艺
众所周知，在基础工程与地下工程防渗加固工程当中，高压喷射注浆技术的运用相当广泛。举个例子：高压喷射注浆技术能用在坝体加固、边坡加固、挡土围堰、隧道顶部加固、防水帷幕、地下工程建设等中；具有强化地基强度、整治抑或是减少建筑物的沉降、甚至是不均匀沉降的作用。
一、高压喷射灌浆的施工工艺
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。
2、施工工艺
2.1墙体位置的确定
根据设计要求平整好场地，要求场地内地下无障碍物，对某些作业地基软、不平整，有可能引起整机翻倒引起事故的地段，一定要采取防范措施，在平整场地上对墙体中心线进行测量定位。
2.2喷墙管理
应控制好掘进速度和灌浆压力、提升速度，送气量的大小应使浆液成沸腾状为宜。灌浆阶段浆液不能发生离析和断浆现象，保证墙体均匀，无夹心层，若发生管道堵塞或因故短暂停机，应迅速抢修。
二、高压喷射灌浆（注浆）的施工技术要点
1钻孔
泥浆固壁回转（或冲击）钻进。造孔过程中做好充填堵漏，使孔内泥浆保持正常循环，返出孔外，直至终孔。跟管钻进，边钻进边跟入套管，直至终孔。钻进时应注意保证钻机垂直，偏斜率应在1%。
2、下入喷射杆
泥浆固壁的钻孔可以将喷射杆直接下入孔内，直至孔底。跟管钻进的钻孔，有两种情况：一是拔管前在套管内注入密度大的塑性泥浆，注满后起拔套管，边起拔边注入，使浆面长期保持与孔口齐平，直至套管全部拔出，而后再将喷射杆下入孔内直至孔底。二是也可先在套管内下入管壁均匀的PVC塑管，直到套管底部，起护壁作用，而后将套管全部拔出，再将喷射杆下入到管底部。
3、高喷施工
施工中所用技术参数因使用高喷的方法不同而不同。所用的灌浆压力不同，提升速度也有差异。对各类地层而言，若使用同一种施工方法则水压、气压、浆压的变化不大，而提升速度变化，是影响高喷质量的主要因素。一般情况下，确定提升速度应注意下列几个问题：①因地层而异，在砂层中提升速度可稍快，砂卵（砾）石层中应放慢些，含有大粒径（40cm以上）块石或块石比较集中的地层应更慢。②因分序而异，先序孔提升速度可稍慢，后序孔相对来讲可稍快。③高喷施工中发现孔内返浆量减少时宜放慢提升速度。
3、根据施工平面图要求安装、调试好进场设备，开挖施工槽、排水沟、泥浆沉淀池，复核高喷墙轴线的桩粒和标高。
4、很关键的一点，正式施工前必须高喷试验，确定正式的技术参数（编写高喷灌浆试验报告）。高喷灌浆常用参数见技术规范（DL/T5200—2004）。
三、水利工程高压喷射灌浆施工的质量控制
1、施工前的质量控制
1.1组建素质较高的质量控制队伍。
1.2编制详细的专项控制细则。
1.3审查施工单位的资质及技术水平，协助建设单位认真选好施工队伍。
2、施工中的质量控制
2.1位置。根据设计要求，布设防渗刺墙，墙高技设计标准，墙厚与设计要求一致。子距L一般为2.0m，有效半径达1.8m，摆角一般为15°（与钢盘堤接触处喷射摆角增大为26°左右）。提升速度一般为10cm/min.喷嘴型号为2mm，气嘴7mm，水压为29.4～34.3MPa，空气压735kPa。
2.2测压管的要求：管口为2英寸的PVC管，管底1.1m高为透水部分，外用400g/m2土工布包裹，管子四周用黄沙做漏层。
2.3材料。对工程中使用的材料质量进行控制，主要控制水泥质量。
2.4钻孔的冲洗。钻孔经检验合格后，进行孔内和缝面冲洗。
2.5灌浆。为防止在灌浆压力作用下，裂缝两侧混凝土产生有害的应力和变形，在灌浆施工中应布置仪器对裂缝进行观测。灌浆应按由深到浅、由下至上、由一侧向另一侧的顺序依次进行。
3、施工后的质量控制 工程全部施工完成后，质量控制工程师应根据设计图纸对照施工记录进一步复核现場施工桩位是否有遗漏；审查检测单位的资质等级和技术装备，协助建设单位确定检测单位
四、高压喷射灌注浆在水利工程中的应用
建国四十五年以来，在我国大量大中型水库中有上百座水库存在很显著的地质问题，问题主要包括坝基渗透变形、水库渗漏以及边坡不稳定这三种。真是因为上述问题的出现，导致水利工程正常应用的难度系数高，有时甚至于给工程的安全造成了十分严重的影响，更有甚者还会给周遭的厂矿与城镇带来洪水威胁。笔者在下文中奖列举两个实例对高压喷射灌浆技术在水利工程当中的应用进行详细地说明。
1、在某大型水电站枢纽基础防渗施工当中一般采取三管法定向喷射成墙施工的方法。该工程地层是砂砾土，防冲隔墙有68m长，成墙有30m深，墙厚平均有80cm，孔距为2m，直径20至30cm的圆柱体存在于喷射中心，选取柱摆式凝结体结构的布置形式。首先将气管、水管、浆管与轴按设成喷射杆，杆底部设喷嘴，浆液喷嘴安在下方、气、水喷嘴在上方，在高喷过程中，伴随着喷射杆高度的上升及旋转，选取气与高压水的射流扰动冲击地层土体，展现出来的是翻滚松散状态。紧接着用低压注入浓浆掺混搅拌，待其硬化之后成为凝结体。此法高喷质量与设计要求相符，造价低廉、施工效率高，可以对原地土体进行全方位地利用，选用当地的材料，具有很高的机械化程度。施工完毕之后，挖几米深坑，以电子填土密实度检测仪测试现场质量。检测结果显示，土体的承载力与密实度比原土体大，施工时安排专人负责记录，记录精确、具体。
2、在某河库副坝下渗漏通道封堵时运用
某河水库副坝下存在一层砂砾卵石层7m，筑坝过程中没进行防渗处理。水蓄满之后副坝下游出现渗水的情况，离下游坝坡脚十八米的位置甚至还发生了严重的塌陷与管涌问题。于是，在2006年确定在副坝之下采取高喷中的摆喷法建设防渗墙，其有13.18至15.78m长高，954m长，下端伸进基岩1m，上端插进坝体不超过1.5m，防渗墙面积多达14000平方米。在施工过程中，水泥使用量达76吨，涌水通道共处理了45条，在这当中，最大通道共用水泥14.8吨。现场围井开挖检查结果显示，墙体连接效果好，密实度高，墙体土层厚达0.21至0.25m，砂卵石层有0.5至0.6m厚，分别比设计要求多0.17m与0.3m，墙体比设计墙顶高0.3m以上。围井注水试验测量结果显示墙体渗透系数比设计要求小0.01m/d，自2005年7月起整个加固工程着手施工，直至2006年12月30日结束，整个阶段历经了一年四个月。
实践证明，在针对软弱地基与病险水库实施防渗与加固处理的众多方法之中，高压喷射注浆法是最有效的一个方法。然而，在实际设计与施工过程中也有部分问题显现，例：喷嘴直径太小、压力太大、技术参数设计不符合常理等等，这些都会造成喷射流经喷嘴出口处流动速度太大有雾状产生，无法形成强大有力的射流束，降低破坏力；提升速度太慢，加大了水泥浆液用量，然而此类问题通过持续的探索与实践以后一定能得到合理解决的。
五、结束语
经过前文的分析研究，我们不难发现在水利工程中高压喷射灌注浆技术的防渗功能或多或少能减少一些工程造价，其具备施工便捷、开挖量小、对周遭的建筑物的影响小等优势。这项技术极大地减轻了防洪压力、提升了防渗能力，进而有效地保证了社会经济的发展及人民生命财产的安全性。