高喷灌浆在水库除险加固工程中的应用

董晓娜

【摘要】高喷灌浆技术主要是构筑地下防渗体，将不稳定的地基及渗水地层固化稳定，防止渗水，起到一个全方位的保护作用。原理是用灌浆机械钻洞打孔，达到设计深度，再用三管法（即高压清水泵、空压机、泥浆泵三泵同时输送水、气、浆）通过喷嘴喷浆至设计深度，使其形成一个整体，与地层形成一个切割面，再灌注进去，使浆液能够在孔洞内扩散、充实，与地层的土石形成一个混合体并凝结成一个整体，从而形成一个个高喷连接板墙，达到防渗的目的。

【关键词】高喷灌浆；水库；除险加固；应用

1、高喷灌浆工艺概述

高压喷射灌浆法的主要施工技术是钻孔使用，带有喷嘴到预定位置插入注浆管，使用能输送水、气、浆的三个通道的喷射管，从内喷嘴中喷射出压力为20-40MPa的超高压水流，同轴喷射的水流与气流冲击破坏土体，一些细土与泥浆流出水面，剩余的土壤颗粒在冲击射流、离心力和重力作用下，与浆液混合搅拌，并按一定比例将水泥土定期重新排列。当水泥浆凝固后，达到提高桩体防渗能力。

目前，在高喷灌浆施工中，主要采用单管法、二管法、三管法、新三管法，近年来在上述基本的喷射灌浆工法的基础上，又先后开发出了能够施工大直径的超高压大流量、交叉射流工法，多管喷射法等。本文着重介绍前三种施工方法不同。首先，单管高压喷射水泥浆会对土体造成一定程度的损伤，从而导致水泥浆和土壤混凝。双筒和单筒的方法不同的是，前者水泥浆射流中心高压空气层，在注射的同时，这样做的目的是为了减少在注射过程中的混合浆最大损失的动能，并有效地提高了土壤的破坏程度，位移的土壤颗粒和填充顺利完成。三管喷射中心法在高压空气高压水流及高压泥浆泵成形中的应用，两种形式的冲击会对土体造成严重的破坏，然后进行水泥的置换和填筑施工。基于以上的介绍可以在三种高速喷射注浆技术是土壤储层损害的作用下，高压喷射，然后水泥浆液和土壤混合，但从实践经验来看，三种高压注浆效果进行三管射流，射流管喷嘴、双关。在高速旋转喷雾过程中，如果周围有压缩空气，则会形成气环，而气环会对高压射流的流动能力造成一定的破坏，水中的损伤更为显著。

2、工程概况

磨河水库位于河南省禹州市西北苌庄乡磨河村东，颍河支流磨河中游上，控制流域面积34.2km2，河道长度14.9km，河道比降0.013，是一座以灌溉为主，兼顾供水、养殖的小型水库。大坝建在第二层地基上，组成坝基为二叠系石英砂形成，分布不规律，厚度变化大，对坝基防渗不利。但两侧坝基清基不彻底，左侧坝基与山体岩石缝隙结合处渗水，第一层土层单元渗透性为微透水，第二层土层单元渗透性为弱透水，导致坝基渗漏严重。

3、施工方法

3.1施工设备选择

钻孔设备选用SPC-300型液压回转钻机钻灌浆孔，灌浆机和灌浆泵采用WJG80型搅拌机，空压机选用YY型活塞式普通空压机，高压水泵采用3XB系列卧式三柱塞泵。施工前先进行灌浆试验确定各灌浆参数，灌浆结束后要进行取样和注水试验检查灌浆效果。

3.2高喷灌浆布孔

本次设计经过对磨河水库的基础研究，多方案的论证比选，采取三管喷射装置进行高压摆喷灌浆，造孔沿水库軸线布置，孔距1.8m，分两序孔加密，喷射轴线与大坝侧面平行，浆液采用水泥浆，三管法，摆角20-30°。

3.3高喷灌浆施工程序

高喷灌浆施工工艺流程为：测量放线→确定孔位→钻机成孔→搅拌制浆→供气供浆→喷射灌浆→帽浆→摆动提升→成桩成墙→充填回灌→清洗结束。按照上述流程，进行高喷灌浆摆射技术施工，下喷射管前，要先在地面进行试喷，并调整好喷射角度，下管时，要对喷嘴做好保护措施，以防地层泥沙堵塞喷孔。要对喷射设备的高压压力、喷嘴等各个部位进行详细检查，对管路，高压泵等系统进行检验，这是高喷灌浆的必要步骤之一。在喷射完成后，停止喷射的步骤为：先停水，再停止灌浆，再停风。灌浆完成后，对孔洞用水泥浆进行静压回填，直至浆面不积水，不下沉为止。在进行高喷灌浆时，宜对全孔洞进行连续灌浆，一次作业完成。

3.4工程质量分析与评价

工程施工完毕后，板墙凝结成型，在工程自检之后再通过河南省基本水利建设检测有限公司对其进行坝基防渗检测，采用钻孔对板墙进行防渗系数检测，通过电磁波实验对板墙渗透系数进行检测。检查试验数为总灌浆数的10%，通过钻孔，检查固结体的整体性、均匀性，强度特性（包括轴向压力、水平推力、抗酸碱性、抗冻性的抗渗性等）；溶蚀和耐久性。

4、结论

高喷灌浆技术施工速度快，墙体凝固效果好，水泥浆更不会破坏生态与地下水环境，因此在水库除险加固中可以广泛应用。在高喷灌浆施工时，必须要根据水库当地的地质条件来设计高喷灌浆的施工参数，针对不同的参数采用不同的施工设备、施工工艺等，这样才能确保施工质量，使防渗墙体连续性、可靠性都有所保障。当前高喷灌浆技术仍在不断地探讨研究中，还可以通过更多实践成果去验证和改进，使之在水库除险加固工程中应用起来更得心应手。

参考文献：

[1]王玉竹.钻喷一体化高压喷射灌浆技术在水库除险加固工程中的应用[J].建筑工程技术与设计，2015，11（33）：115～116.

[2]邱赛挺.水库除险加固中高压喷射灌浆实施探讨[J].水利规划与设计，2015，7（11）：108～109.