高压摆喷灌浆技术在水库除险加固工程中的应用

周来国

(新疆汇通水利电力工程建设有限公司，乌鲁木齐830000)

0 引 言

高压摆喷灌浆技术即为利用高压浆液和高压水形成速度极快的喷射流，从而对地层土体进行切割、冲击及破碎的一种施工技术，其还能将水泥当做基质浆液混于地层土体中，从而形成具有一定厚度的板墙状凝结体，用以提升地基的承载及防渗能力。现如今，高压摆喷灌浆技术已经被广泛应用于各大小水利工程建设中，成为水利工程发展过程中必不可少的施工技术。本文结合新疆某水利工程，对高压摆喷灌浆技术进行简要分析。

1 工程概况

新疆某水库是一座以蓄水及灌溉为主，以防洪、发电、供水及养殖为辅的中型水库。水库建于1973年，大坝是黏土反斜墙砂壳坝，其最高值是45.6 m，坝顶的高程是100.8 m，长度是460 m，宽度是4 m。该大坝以上流域的面积是63 km2，其中设计的灌溉面积约在7 333.33 hm2左右，防洪面积是86 km2，受益的人口约15 万。该水库除险加固工程项目建设开始于2003年4月，于2005年12月基本完工。该工程建设的内容包括大坝的防渗加固、坝面整治、加宽坝顶、完善观测设施、加固溢洪道及输水隧洞等。此外，该工程的施工主要分为3个标段，其中第1个标段的主要内容是对大坝防渗墙和坝基帷幕进行灌浆，对输水洞进行加固等［1］。

2 防渗墙施工的主要工艺

2.1 钻机的定位及钻孔施工

本工程采用一次性放线进行孔位确定，该项工作必须由专业的测量员进行，必须要在每隔十五个孔且不会被施工影响的位置进行控制桩的设置;钻机要安放在确定的孔位处，转头要对准孔心，同时钻机还要进行水平校正并予以固定;钻机稳定并对正孔位之后要对主轴的垂直度进行核对，保证立轴和地面的水平线保持绝对垂直。施工所用的所有钻机都要按图纸进行编号，并标明施工次序。

2.2 配制泥浆

本工程用的是纯水泥浆，水泥为硅酸盐32.5#，水灰比是1∶1 ～1.5;水泥浆要进行严格过滤，以避免堵塞事故的发生，当环境的温度≤10 ℃时，浆液储存的时间≤5 h，当环境的温度≥10 ℃时，储存的时间≤3 h。

2.3 进行喷射管下入

下喷射管之前，要先送入水和气进行试喷，直到各个喷射参数符合标准为止。试喷合格后，喷嘴要用胶布包扎，注浆管要下入到预定的孔深，下管过程中可用低压送水、低压送气及低压送浆的方式来避免喷嘴堵塞。当钻孔的深度到达设计标准后，将钻杆拔出，之后将喷射管下到设计深度。喷管下入前要先进行地面上的低压射水检测，确认喷嘴是否通畅［2］。

2.4 灌浆施工

高压摆喷灌浆为双喷嘴，三重管，采用由下及上，单排摆喷的方式进行连续喷管。喷管下入结束之后要立刻启动搅拌机，进行浆液拌制，让其顺着管道进入喷嘴，进行高压摆喷灌浆，一边喷射一边提升。同时，要注意对浆液压力、流量及风量、风压、摆动及升速等相关参数进行检测，确定达到标准并详细记录。浆液溢出后，按预定要求进行提升、旋转，由下及上摆动，边喷边摆动、边转动，提升到设计要求的高度时，停止送气和浆，并将喷管提出。进行喷射时，相关技术人员要对浇筑浆液的气量、流量、压力及摆、旋与提升速度等参数进行检查，确认符合要求并详细记录。

2.5 静压填充及移机

每个孔的喷射完成之后要进行及时的不间断回灌，使其达到饱满，直到孔口处的浆液面停止下沉，以保证成墙的质量。高压喷射结束后要在进行冲刷过后将机具移至新孔。施工结束时要对高压泵及泥浆泵进行冲洗，确保管机内没有残存泥浆。

3 高压摆喷灌浆中的关键技术控制

3.1 孔斜的控制

采用钻前控制及钻进控制对孔斜进行控制。钻前控制是指保证立轴的垂直及钻孔基座的水平，孔间误差要控制在50 mm以下。钻进控制则是要求钻杆垂直度、钻机立轴、砖进工艺及方法一定要能够与地层相适应，此外，钻具长度要＞6 m，深度＜15 m的孔段要确保为零。钻进时，质检员要对立轴垂直度进行校正，且要在孔深＜20 m之后的每5 m处进行孔斜检测，发现并纠正问题。终孔时，剩余孔段自孔底向上每5 m处进行孔斜检测，到孔口为止，最后测出的空斜率≤1%。

3.2 工艺参数的控制

高喷过程中，必须严格控制摆角、摆速及提速等重要参数，选择质量优、相适性强的浆液原料，拌制出高质量的灌浆浆液。拌制浆液的材料必须与设计要求相符，杜绝使用不合格材料，浆液的配制及其程序配置必须要严格按照设计要求进行，使其具有优良的稳定性及流动性。浆液从配置到用完的时间≤2 h。选用的水泥要是强度超过32.5 MPa的纯水泥，高速搅拌时间要＞30 s，从制备到用完的时间≤4 h，施工前要对材料及浆液进行现场试验。

3.3 常进行浆、水、气检测

高喷过程中，要对气量、浆量及水淹进行经常性检测，经常对回浆及进浆的比重进行测试，每20 ～30 min对进浆及回浆密度、回浆量等进行测试，水压要有专人进行分秒不间断观察，对压力骤减、压力骤增或浆量、浓度异常等状况要及时处理。进浆比重的误差＞0.1 时要停止灌浆施工，并及时调整水灰比，用最快的速度恢复施工。

3.4 中断喷浆的处理

高喷过程中要保证供给浆、水、气的管路畅通无阻且密封完好，随时对设备的运行情况进行检查，各个环节要协调配合，防止中断。如果出现水泵压力不够、停电、供浆不足或回浆异常等问题，注浆将会被中断。喷浆恢复后，必须要进行长度为0.5 m的复喷，使得墙板可靠性及连续性得以保证。该工程的孔深较大，需要卸管，卸管之后要下放喷管进行复喷，搭接长度＞0.3 m。

3.5 回浆利用及孔口冒浆现象

时刻关注孔口溢浆现象，及时按规定处理不反浆及溢浆量＞20%等情况。溢出的部分浆液大部分都是水泥浆，要将其导入沉淀池，经过二级过滤的砂壳处回浆会沉淀地层里的砂颗粒，将无沉淀回浆泵尽快送回搅拌机进行回收利用，达到节约成本、保护环境的作用。该工程经过围井试验，对砂壳处回浆进行过滤回收，回浆密度因此要适量增大，≤1.7 g/cm3;其他结构层回浆未利用。

3.6 静压回灌

“三分灌，七分喷”是高喷施工的一句俗语，其体现出回灌施工的重要性。喷射完成后要将回收的回浆连续回灌入孔内，直到孔内的液面不再下沉。

4 结 语

将高压摆喷灌浆技术应用于该工程除险加固施工过程中，有效实现了补强灌浆难以达到的防渗效果，说明该项防渗施工技术值得被更为广泛地应用于各个水利工程建设过程中。当然，相关人士及专家还要对其进行不断地研究，力求研制出更利于水利工程建设的施工技术，促进水利建设的稳定发展。

［1］肖美艳. 高压摆喷灌浆技术在刘屯水库除险加固中的应用［J］. 黑龙江水利科技，2013，41(03):229－231.

［2］薛波. 高压摆喷灌浆技术在孟州顺涧水库除险加固工程中的应用［J］. 河南水利与南水北调，2010 (07):140－141.