小议高压喷射灌浆技术的应用

姚洪波

（安徽水利开发股份有限公司，安徽 蚌埠 233000）

1 工程简介

临淮岗洪水控制工程位于淮河干流的中游，其主要任务是当淮河中上游发生超大洪水时，配合淮河上防洪工程控泄洪水，以确保沿淮工矿城市安全。姜唐湖进洪闸工程是该工程的重要组成部分，位于老淮河主槽与49孔浅孔闸的主坝上，设计洪水标准是百年一遇，设计高程28米，主要建筑物为1级，导堤为3级；共14孔，底板高程19.7米，单孔净宽12米，闸室顺水流方向24米；闸墩上游侧设人行便桥和工作桥闸墩下游侧设公路桥，闸室两侧均设桥头堡；闸室采用开敞式的钢筋混凝土结构，两孔一联，岸翼墙采用钢筋混凝土空箱式、扶壁式、悬壁式结构。闸室上游布置钢筋混凝土铺盖、干砌石及混凝土护底、护坡和抛石防冲槽，下游布置钢筋混凝土消力池、混凝土海漫、护坡和抛石防冲槽。

2 高压喷射灌浆技术及设计方案

2.1 高压喷射灌浆技术

高压喷射法是指当钻孔到一定深度后，用高压泥浆泵，通过安装在钻杆杆端置于孔底的特殊喷嘴，向周围土体高压喷射固化浆液，同时钻杆以一定的速度旋转升，高压射流使一定范围内的土体结构破坏，强制和固化浆液进行混合，凝固后会在土体中形成具有一定性能和形状的固结体。该技术的主要特点是：适用施工简便、范围广、固结体形状可控制、料源广阔、价格低廉、设备简单、管理方便。

2.2 设计选择方案

姜唐湖进洪闸截渗墙原设计采用振动沉模施工工艺，从2003年6月开始进行该工艺试验，由于地质情况和设备情况，该工艺试验没有取得理想的结果；2003年8月综合现场试验情况和工期要求，决定将截渗墙的施工工艺，改为高压喷射灌浆地连墙。

3 高压喷射灌浆地连墙施工

该工程总施工长度268米，1台套设备自右岸向左岸施工。根据工期及工程质量要求，该工程采用双管直摆喷射法，水泥采用32.5级普通硅酸盐水泥，选用XY-2B型地质钻机，采用水冲无岩芯钻具，钻进采用泥浆护壁回转钻进。钻进先施工Ⅰ序孔、后施工Ⅱ序孔,Ⅱ序孔与Ⅰ序孔施工的时间间隔不小于24h。工艺流程主要为：施工准备→定孔位→造孔→喷射、制浆→至标高停喷→回灌、封孔→清洗、下一个孔。

3.1 施工准备

首先开挖出基坑，保护层土方开挖采用人工与机械设备相配合的方式进行开挖，机械设备选用挖掘机、自卸车等，局部土方开挖后表面要求平整、无明显凹凸、无明显超挖现象；局部土方开挖时，开挖轮廓采取挂线开挖；按图纸要求对地连墙墙位置进行放线，将其所在位置的浆砌石护坡及其它障碍物采用挖掘机清楚干净，并在防渗墙位置筑起一宽10米的操作平台，推土机平土、铺土，履带拖拉机碾压密实。

3.2 定孔位

准备工作完成后按图纸要求对防渗墙位置精确定位，建立控制桩，施工过程中注意校核，用木桩做好标记，孔位误差不大于10毫米，经监理验收合格后，方允许进行下一步工序的施工。

3.3 造孔

将钻机移至所定的桩位处，将钻机钻头对准孔位中心，采用水准尺进行调整水平度，用水平尺检查其钻杆的垂直度，误差需控制在0.5毫米内，经技术人员检测合格后才可开钻。造孔过程中应做好充填堵漏工作，使孔内泥浆保持正常循环，返出孔外。若在钻进过程中出现泥浆严重漏失，孔口不返浆时，应调整泥浆比重，直到问题解决；过程中应注意保证钻机垂直，偏斜率应≤1%；当孔深达到设计深度时，应提取岩芯，经检验认可后方可终孔。终孔后要测斜验收，合格后才可搬迁孔位。遇到异常情况及时查明原因，采取相应措施保证施工质量；结束后，技术人员需进行质量检查，合格后才可移位进行下一孔的钻进。

3.4 喷射、制浆

造孔完毕钻机移开后，高喷台车就位，用经纬仪对喷杆进行矫正，在地面上试验喷射方向，调整喷射水压和气压，下喷射管至设计深度；当喷射注浆管插入至预定深度后，输送压缩空气，然后开通浆泵，待送浆30秒后，由下而上旋转提升钻杆进行切割喷射注浆，技术人员根据其参数时刻注意检查浆液的初凝时间、流量、风量、压力、旋转提升速度等参数是否符合设计要求，并随时做好记录。在下管过程中，为防止泥砂堵塞喷嘴，可边射水边下管，水压一般不超过1mpa，经现场质检人员检查认可后方可进行高压定喷施工。

水泥浆采用普通硅酸盐水泥拌制，水泥必须有生产厂家产品合格证，并抽查检验合格方可使用，拌合用水须符合拌制水工混凝土的要求。按设计配比进行浆液拌制，在制浆过程中应随时测量浆液比重，浆液用高速搅拌机拌制，浆液须均匀，一次搅拌使用时间宜控制在4小时内。

3.5 提升钻杆至标高停喷

当喷杆降至设计深度时，先进行水、浆、气的试喷，达到预定压力、流量并且注入浆液冒出孔口时，按设计的提升方式及速度匀速提升喷杆，直至提升到设计墙顶的终喷高程。喷射过程中，技术人员随时检查各环节的运行情况，灌浆应全孔连续作业，每次拆卸喷射管后，应进行复喷，其长度不小于2厘米。操作人员须随时注意浆液的初凝时间、注浆量、水压、气压、提升速度及冒浆量等参数，并做好施工记录，同时保证孔内浆液上下畅通，注意观察冒浆情况，对冒浆情况进行严格控制，控制冒浆量在灌浆量的20%内。喷射作业完成后，应将注浆泵的吸水管移到水箱内，在地面上喷射，防止残存的水泥浆将管路堵塞。

3.6 回灌、封孔

注浆完成后，一般固结体均有不同程度的收缩，使固结体顶部出现下沉现象，故应在完成定喷后，停滞一定时间，根据浆液回落情况，利用孔口回浆或混合浆液及时进行回灌，直至不下沉为止，保证高喷防渗墙固结后墙顶高程符合设计要求。

3.7 冲洗、移动至下一孔

施工完毕后需将注浆管等设备冲洗干净，在管内、机内不得残存水泥浆；把浆液换成水,予以喷射，以便把泥浆泵、注浆管和软管内的浆液全部排出；旋喷桩废浆流至泥浆池再泵入密封罐车外运至弃浆场，之后才能把旋喷钻机等设备移到新孔位上。

4 施工中注意事项

4.1 冒浆。在喷射灌浆过程中，应随时注意冒浆的情况，以便了解地层情况、灌浆的大致效果、喷射参数是否合理。

4.2 复喷。由于高喷地连墙上部质量优于下部，为了避免桩孔下部的凝结体尺寸减小，或为了提高凝结体的密实度时，可采用提高喷射压力、泵量，或降低回转与提升速度等措施。最常用的是采用复喷工艺：第一次喷射时，不注射水泥浆液，初喷完成后，将注浆管边送水边下降到初喷开始的深度，再抽送水泥浆，自下而上进行第二次喷射。

4.3 提升速度。高压喷射灌浆时，提升速度的快慢直接影响到高压喷射灌浆地连墙的质量和浆液用量。若提升速度过快，高压喷射灌浆墙不密实，会造成搭接处存在薄弱处，切割半径不符合要求，易产生空洞；若提升速度过慢，则返浆量又过大，从而造成浪费。因此，此参数应根据现场灌浆试验来最后确定。

结语

高压喷射灌浆技术作为水工建筑物地基处理中常用和重要的工程措施，在软弱地质条件下进行加固、防渗效果良好。本工程高压旋喷桩各项检测参数均达到了设计要求，随着高压旋喷桩技术的广泛应用和发展，以及人们对其理论的研究和工程实践的不断积累，高压旋喷桩的施工技术会得到不断提高。

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