高压喷射灌浆技术在水闸加固施工中的应用

高压喷射灌浆技术在水闸加固施工中的应用

赵江

江苏神禹建设有限公司江苏省214500

摘要：在我国水利工程施工中，加固施工的施工技术有非常多的种类，其中较为常用的就是高压喷射灌浆施工加固技术。这种施工技术主要应用在防渗以及堵漏的水闸加固施工中，并且取得了非常好的施工效果。文章结合工程实例，就高压喷射灌浆技术在水闸加固施工中的应用进行略述。

关键词：高压喷射灌浆；水闸加固；应用

水利工程建设与国民生计之间存在着千丝万缕的联系，因此，提高水利工程建设质量显得极为重要。在水利工程施工中，水闸工程发挥着非常重要的作用，水闸加固施工质量直接影响着整个工程的使用寿命。将高压喷射灌浆技术用于水闸加固施工，可有效提高地基强度、承载力，减小土含水量，且还具备良好的止水防渗功能。为此，必须严格按照施工现场实际情况，规范施工工艺，制定科学严谨的质量管理措施，每一个环节，每一道工序严格要求，最大限度提升加固效果，延长水利工程使用寿命。

一、高压喷射灌浆技术概述

在对软弱地基进行加固以及透水层的防渗工作等方面运用高压喷射灌浆技术，能起到渗透凝结、位置移动等作用。具体的工作原理如下：将带有喷嘴的灌浆管利用钻机打入土层规定的深度后，从喷嘴中喷射出来浆液在40MPa的压力下形成喷射流，喷射流的冲击力破坏土层，达到预定形状的空间，当喷射流的压力达到一定强度和速度后，土颗粒便与上层分离，一部分细粒土随浆液冒出地面，其余土颗粒在外力的作用下，与浆液混合，形成一定比例，并且按一定规律排列在一起。高压喷射灌浆技术的优点如下：（1）为施工带来方便。该设备轻巧，反应速度快，施工简便易学，只需一个小孔便可操作，不会浪费过多的资源。所以在已有建筑物的基础上建新建筑物简单方便。（2）具有垂直、倾斜和水平喷射多方位的功能。一般垂直喷射灌浆用于在地面进行的施工建设，倾斜和水平喷射灌浆的方法一般用于隧道、地下铁道等建设中。（3）具有较强的耐久性。对于一些永久性的工程可采用高压喷射灌浆，因为运用高压喷射灌浆加固的地基工程，能达到人们预期估计的效果，且耐久性显著。（4）可回收浆液。采用高压喷射灌浆法施工，大概有10%～20%的浆液沿着管壁冒出，如果不回收，将是一种浪费。采用三重管法可以对一部分浆液进行回收再利用。

二、工程实例

（一）工程概况

某水利水闸工程的功能为排涝、防潮、灌溉、供水等，闸址以上控制流域面积为62km2，水闸设计流量为202m3。水闸共4孔，14.4m为总净宽，3.6m为单孔净宽。从上游起为闸室、消力池、海漫，其长度分别为9.5m、10m、20m。闸底板原设计高程为-1.0m，闸顶原设计高程为5.5m，选用浆砌石结构用于闸室、消力池，闸底板为0.6m厚，闸墩尺寸为8m长、1.5m宽。且将松木板桩分别布设到水闸上下游侧，以此用于防渗。原设计选取换砂与碎石桩结合的方式用于闸室，0.5m为换砂厚度，仅在闸墩位置设置碎石桩。本水闸所在地为海相冲击层，按照从上到下的顺序其地层可划分为人工吹填砂层-淤泥层-淤泥质土层-粘土层。结合工程实际，最终选取高压喷射灌浆法来对水闸进行加固。

（二）施工技术要点

1.钻孔

钻机应与钻孔对准，选取水平尺确保机身水平，稳固机架，要求在1到2cm之间控制钻孔偏差，施工质量应与设计要求相符。要求做好钻进施工记录工作，并对孔斜率加以严控，孔深一般在15m以上，每钻进5m即可选取测斜仪进行一次测量，如其孔斜率在设计要求以上，需及时处理。

2.下喷射管

向设计指定深度范围内下放喷射管，保证喷嘴与喷射方向对准，提高防施工质量。为避免下管过程中堵塞喷嘴，应同时进行低压送水、气、浆及下管施工，也可增设防护设施。

3.喷射灌浆

完成下管作业后，需将浆液的送入，喷射时间控制在3min以内，当孔口有浆液冒出后，即可按照从下到上的顺序，进行喷射、转动及摆动施工，直到提升高度满足设计要求，即可将喷射管提出。

4.清洗及充填

完成喷射施工后，需立即进行管路清洗，避免废渣过多，堵塞管道。因浆液析水凝结体顶部极易产生凹陷问题，待完成喷射作业后，需及时对喷射孔灌浆充填，待孔口浆液面无下沉现象即可停止灌注。

5.灌浆施工

①喷射施工。按照由下至上的顺序不间断地进行高压喷射灌浆施工，如无法一次完成提升灌浆管作业时，可分次卸管完成。此时需在100mm以内控制喷射灌浆搭接长度，进而提高固结体的整体性。②长桩高压喷射施工。因具有极为复杂的天然地基地质，如长桩喷射选取单一的技术参数，形成的固结体则会出现直径不同、均匀性差的现象，进而无法统一旋喷桩直径，降低承载力。为此，必须重视长桩高压喷射施工，适当延长深部土层等位置的喷射时间，或减缓提升速度。③复喷施工。在喷射技术参数不变的情况下，需多次喷射同一土层，以此延长土地破坏有效长度，进而增加固结体直径、长度，且达到固化强度提升的目的。适当增加复喷次数，可有效提高固结体的质量。

（三）施工质量控制

1.冒浆处理

旋喷施工时，沿着灌浆管管壁伴随浆液将有部分土颗粒冒出地面。观察冒浆情况，可对地层详情进行全面掌握，并能进行旋喷效果及参数的判定。按照以往经验，相比灌浆量，冒浆量低于其20%左右，可看做是正常情况。如不在该值范围内，则需及时找出原因，选取行之有效的措施进行处理。在不改变流量情况下，压力瞬间降低，需对各部位泄漏状况进行详细查看，特殊情况下，应将灌浆管拔出，对其密封性进行检测。如出现不冒浆或间断性冒浆，此类为松软土质时，可看做正常情况，复喷即可。如周围存有空洞、通道等，无需提升灌浆持续灌浆即可，直至冒浆，也可在灌浆管拔出浆液凝固后，再次进行灌浆施工，待冒浆后即可停止。当有效喷射范围并不匹配灌浆量时，将导致冒浆量加大。此时可通过以下方式降低冒浆量。第一，当喷浆量不变，适当提升喷射压力；第二，当喷射压力不变，尽小喷嘴孔径；第三，加快提升、旋转速度。

2.防缩工艺

喷射选用纯水泥浆液时，待均匀搅拌浆液、土粒后，因浆液析水原理，往往会产生一定收缩现象，进而导致凹穴出现于固结体顶部，因具有不同地层特征、固结体直径等条件，凹穴深度也随之改变。一般固结体喷射长度为10m时，凹穴深度为0.3~1.0m，按照凹穴深度由小至大可分为单管旋喷<二重管旋喷<三重管旋喷。此类凹穴问题，并不利于地基加固，因此，必须采取科学措施及时处理。为避免凹穴因浆液凝固收缩出现，导致完成加固处理的地基无法充分密贴建筑基础，或出现脱空问题，必须选用超高旋喷，在浆液凝固前回灌冒浆振实，也可进行二次灌浆。

3.提高桩身强度工艺

单管分喷、多重管施工的主要特点为分2步施工，即高压切割、中压灌浆。高压切割后，有深泥浆存于孔内，通过中压灌浆可构成低含土量、高强度的固结体。这种施工方式工期较长，但能由本质上增强桩身强度。同时，还需对工艺参数加以严控，切割环节能够有效确保桩径、泥土置换率，灌浆过程中还能保证灌浆量适中。除此之外，还应做好补浆施工，因水泥存有收缩离析现象，为避免断桩或确保有效桩长，需在注浆后快速进行补浆施工。通常补浆施工可在灌浆后2h内进行，也可用干水泥补充。

总之，在水闸地基加固施工中，选取科学有效的施工技术极为关键。高压喷射灌浆技术作为地基加固施工的重要技术之一，其施工技术水平的高低直接影响工程建设整体质量。为此，必须在全面掌握其技术要点的前提下，有效提升施工技术水平，规范施工工艺，才能达到预期加固效果。

参考文献

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