高压旋喷灌浆技术在水库除险加固中的应用

杜俊

摘要：本文确定了高压旋喷灌浆技术在水库除险加固中的应用参数，选用三重管喷射工艺和相关机械设备，进 行高压旋喷灌浆技术应用流程设计;并提出异常状况的处理方案，建立高压旋喷灌浆技术应用保障措施;实现高 压旋喷灌浆技术在水库除险加固中的应用。

关键词：高压旋喷灌浆技术;水库;除险加固;应用方法

引言

在传统土石坝施工过程中，针对水库坝体和坝基渗漏的除险加固 措施通常使用黏土心墙、斜和混凝土防渗墙等技术，这类技术专业含量较低，相对较为容易掌握，其建设成果对各种地层适应性强，质量可靠。但是这种技术需要耗费大量的人力物力资源，不仅造成资源能源的浪费，而且耗费了大量的成本投入，不利于项目长期经济利益的获取。因此，为了进一步改善水库除险加固技术措施，针对水库周边黏土、砂石等资源紧缺、水库坝高较高且渗漏较大的情况，采取高压旋喷灌浆技术进行大坝防渗处理，对高压旋喷灌浆技术在水库除 险加固中的应用方法进行探讨和归纳。

1 高压旋喷技术的应用

1.1技术参数的设置

根据勘察资料，充分考虑坝体结构布置特征和大坝填筑土性状，初步预估大坝防渗处理中高压旋喷关键技术参数。然后结合施工现场的不同特点和具体的地质条件状况，采取施工现场试验修改完善预估参数，依据水库大坝特点划分为不同坝段并开展实验测试。在实验过程中注重对吃浆量、泥浆容量、坝体位移裂缝及灌浆压力等参数的观测，将设置的相關参数 依据该坝段的地质条件进行适当的调整，从而确定水库工程中高压旋喷灌浆技术参数。根据上述方法和流程，确设置该项技术。通过上述过程，实现水库坝基和坝体防渗处理中高 压旋喷技术的应用。

1.2 高压旋喷灌浆技术应用流程

应用设置的相关参数，选用三重管喷射工艺和相关机械设备，进行高压旋喷灌浆技术应用流程设计高压旋喷灌浆技术在水库除险加固中的应用方法采用三重管喷射工艺，选用高压发生装置、钻机、特种钻杆和高压管路等机械设备[3]。整个施工过程分为两道工序，两道工序的实施之间应当适当间隔一段时间，如果间隔时间过短可能造成墙体质量受损甚至形成空洞，而间隔时间过长则可能耽误工程进度，造成工程效率的下降。经过测试发现最恰当间隔时间为7d。设计高压旋喷灌浆技术在水库除险加固中应用流程如图1所示。整个施工过程大体分为四部分：测量放线定桩位、钻孔及测斜、下喷射管和喷射提升。通过上述过程，完成高压旋喷灌浆技术在水库除险加固中应用流程。

1.3高压旋喷灌浆技术的应用

芙蓉水库位于江西省会昌县筠门岭镇荣田村，介于 E115°43'，N25°13'范围，距会昌县城 49km 属赣 江水系湘江一级支流芙蓉河，水库总库容 403 万 m3，正常蓄水位 263. 65m，坝址控制集水面积 21. 7km2，枢纽建筑物包括渠系建筑物、灌溉引水发电涵管、大 坝、溢洪道以及发电厂房等，是一座集水产养殖、防 洪发电和农田灌溉等功能于一体的水利工程。江西省会昌县筠门岭镇芙蓉水库防渗处理中高 压旋喷技术的应用参数设置如下：旋转速度设定为 1. 0v，提升速度为 6cm /min，降压、气压以及高喷水压 分别为 0. 8、0. 6、35MPa，气量和水量分别为 1. 0、80L /min，浆液水灰比为 1：1，浆量为 0L /min。气喷 嘴和高压水喷直径分别为 9. 0、1. 9mm。在高压旋喷 灌浆技术施工过程中选用三重管喷射工艺和相关机 械设备，结合工程具体情况完善相关技术参数，通过 分析可能遇到的各类问题采取合理的措施，加强工 程建设过程中的质量监管和测量。针对会昌县筠门 岭镇芙蓉水库大坝的渗漏问题，可采用该方法得以 解决。

2 水库防渗加固过程中单管高压旋喷灌浆技术的应用

现就水库大坝施工要求，对单管高压旋 喷灌浆技术在大坝的除险加固中的应用予以 总结。本工程单管高压旋喷灌浆是在坝顶沿 坝轴线布置一排单管高压旋喷桩孔防渗墙，桩孔在河床段深入基岩 1m 左右。钻机采用地 质 150 型，灌浆机械采用性能可靠、有电子监 测功能的单管旋喷灌浆设备，水泥采用 R325 普通硅酸盐水泥，水灰比为 1.25～1.5（密度≥ 1.35g/cm3）。

2.1 施工现场布置

在进行现场布置时，秉着“因地制宜”的基 本原则，要求同步兼顾安全性、经济性和便利 性。在布置临时设施时，要严格控制在合同招 标文件规定的范围内，其中包括施工道路布 置、用电布置等。其中，施工道路布置时，现场 的上坝公路宽度仅有 100m，且凹凸不平，不利 于现场施工运输，因此在大坝加固施工前，应 对该公路路基进行整修，使大坝坝顶与进库公 路连为一体，以满足施工道路要求;施工用电 布置方面，考虑到单管高压旋喷灌浆施工用电 量大，而坝区的供电能力无法满足施工用电要 求，因此增加了 5 台柴油发电机，并配备了空 气开关和漏电保护装置;水泥、工具、材料等的 仓库，布置于水库左右岸山坡地上。另外，在施 工期间应根据施工进展需求，于施工区域内灵 活布置砼拌制点和水泥拌制点。在现场布置的 基础上，分别进行以下两个阶段的施工。

2.2第二阶段施工过程

2.2.1 施工过程

第一阶段的旋喷试验、放线布孔和钻孔工序完成后，开始进行旋喷灌浆。单管高 压旋喷灌浆，要求控制喷射流的功率和泵压力，其喷射流做功情况。根据以上喷射流的做功态势，旋喷时 严格控制喷射流的压力，将旋喷灌浆的速 度和功率控制在合理范围内。笔者分别取 不同值的喷射流压力，并对应控制器喷射 流速度，其中10MPa 的喷射流压力，对应喷 射流速度为 136m/s;20MPa 的喷射流压力，对应喷射流速度为 192m/s;30MPa 的喷射 流压力，对应喷射流速度为 243m/s。按照该 标准控制旋喷灌浆施工速度，通过单管高 压旋喷灌浆台车，将配合比 0.8∶1 的水泥 浆液，在成孔位置的地面试喷，检查旋喷施 工技术参数符合标准后，一次性完成全部 钻孔的单管高压旋喷灌浆。

2.2.2 施工中出现的问题及解决办法 在第二阶段施工过程中，存在桩径倾 斜、断桩和缩径以及灌浆时返浆不正常等 问题，这些问题的主要原因和处理方法分 别如下：（1）断桩和缩径，主要原因是提升过快 以及水泥浆配合比不达标等，处理的方法 是根据土层的情况，合理调整提升速度，譬 如在软土层可适当加快，而在硬土层应适 当减慢，其中对于不合理的水泥浆配合比 要及时调整。（2）灌浆时返浆不正常情况，可通过高 压泵压力的适当下调，孔口加入适量速凝 剂，并采用间隔提升的方法，在返浆正常 后，再进行正常提升。（3）在旋喷灌浆过程中，突然出现灌浆 压力骤然下降的情况，伴随异常冒浆，在保 持旋喷灌浆不中断的前提下，安排专人检 查异常情况，发现起因是地层有较大空隙，处理方法多是在出现异常情况的空隙地 段，加大旋喷灌浆量，在空隙填满水泥砂浆 后，略提喷管完成最后喷射。

3结 论

随着极端天气的频繁发生和气候温度的不断升 高，局部区域发生强降雨和暴雨的概率不断增大，水 库大坝的渗流稳定性问题越来越引起人们的重视。江西省开展实施了一系列的水库大坝出险加固项 目，经过多年的努力逐渐形成了水库安全保障制度 和水利设施管理体系，基本消除了水库大坝的安全 隐患。工程实践表明，高压旋喷灌浆技术相比传统 方法，可显著提升防渗处理效率 2. 5% 左右，节约工 程投资 27. 0%。可见该项技术具备极高的有效性和 适用性。

参考文献：

[1]刘木兰 . 高压旋喷灌浆技术在水库除险加固中的应用 [J]. 水科学与寒区工程，2018，1（11）：79 - 82.

[2]袁宝远，朱永和，白云 . 格威系列地质雷达及其在水库坝 基渗漏探测中的应用 [J]. 科学技术与工程，2017，17（11）：164 - 168.