水利水电施工中的高压喷射灌浆技术

陈明毅

（邵阳市水利综合服务中心，湖南 邵阳 422000）

水利水电工程是国家经济建设的重要组成部分，其中灌浆技术作为水利水电工程施工中的重要环节，可以起到巩固和加强水利水电工程结构的作用。高压喷射灌浆技术作为一种新型的灌浆方法，具有灌浆效果好、施工快捷、灌浆强度高等优点，近年来，随着科技的不断发展，逐渐在水利水电施工中得到广泛应用。

1 高压喷射灌浆技术概述

1.1 定义和原理

高压喷射灌浆技术是一种在建筑工程中常用的修复和防水方法。它的原理是将预先配制好的灌浆材料通过高压泵注入被修复的结构体内部，填充裂缝和孔洞，从而增强结构体的密实性和承载力。该技术不仅可以修补损坏的结构体，还可以提高结构体的防水和抗震性能。在水利水电施工中，高压喷射灌浆技术广泛应用于水坝、隧道、水电站等工程中的裂缝和渗漏体修复。

高压喷射灌浆材料通常由水泥、砂浆、水、化学材料等组成，可以根据不同的工程需要调配出不同的灌浆材料。在喷射灌浆的过程中，通过调节高压泵的流量和压力，控制灌浆材料的流动速度和流动方向，以确保灌浆材料能够充分填充结构体的裂缝和空隙。在喷射灌浆结束后，灌浆材料会迅速凝结成为固体，从而形成一个坚实、密实的修复体系，增强结构体的承载能力和抗水渗透能力[1]。

1.2 分 类

高压喷射灌浆技术根据不同的分类标准可以分为多种类型，常见的分类包括以下几种：

1）按灌浆材料分类：包括水泥浆灌浆、聚氨酯灌浆、环氧树脂灌浆、沥青灌浆等。

2）按喷射方式分类：包括手持式喷枪喷射、机械臂喷射、机械化喷射、自动化喷射等。3）按施工环境分类：包括地面灌浆、高空灌浆、水下灌浆、封闭空间灌浆等。

1.3 特 点

1）施工速度快，效率高。高压喷射灌浆技术能够快速将灌浆材料注入到需要处理的位置，大大提高了施工效率。

2）施工质量高。通过高压喷射灌浆技术可以将灌浆材料均匀地注入到需要处理的位置，确保施工质量达到要求。

3）适用范围广。高压喷射灌浆技术可以应用于不同类型的施工环境，具有很强的适应性。

4）施工过程简单。高压喷射灌浆技术不需要太多的人力和物力资源，施工过程相对简单，便于管理和控制。

5）节能环保。高压喷射灌浆技术可以避免灌浆材料的浪费，同时也减少了能源消耗，对环境的影响相对较小。

2 高压喷射灌浆技术在水利水电施工中的应用

2.1 应用场景

1）水坝和水库渗漏修补。水坝和水库是水利工程的重要组成部分，但由于各种原因，常常会出现渗漏现象。高压喷射灌浆技术可以将灌浆材料以高压喷射的方式注入渗漏处，有效地填充裂缝、孔洞和缝隙，从而防止水的渗漏。

2）水电站地基处理。水电站的地基要求较高，需要具有稳定的承载能力和抗渗漏性能。高压喷射灌浆技术可以将灌浆材料注入地基中，填充地基内部的空隙和缝隙，从而提高地基的承载能力和抗渗漏性能。

3）隧道注浆灌浆处理。隧道是水利工程中常见的施工场景，但隧道内部常常存在漏水、沉降和塌方等问题。高压喷射灌浆技术可以将灌浆材料喷射到隧道内部，填充空隙和裂缝，从而提高隧道的稳定性和抗渗漏性能。

4）水闸、水渠、水泵房等施工。除了上述场景外，高压喷射灌浆技术还可以用于水闸、水渠、水泵房等水利建筑物的修补和加固，从而提高它们的使用寿命和安全性。

2.2 应用优势

1）灌浆密实性高。高压喷射灌浆技术可以将灌浆材料在较短的时间内高速均匀地喷射到孔洞或缝隙中，形成均匀致密的灌浆体，可以有效提高灌浆体的密实性，增强岩体、混凝土或土壤的稳定性[2]。

2）施工效率高。高压喷射灌浆技术可以实现自动化喷射，喷射速度快，施工效率高，可以大大节省时间和人力成本。同时，灌浆作业不受孔洞深浅、位置的限制，适用范围广。

3）施工质量可控性好。高压喷射灌浆技术在喷射过程中可以对喷射压力、流量和喷射方向进行调整和控制，确保灌浆材料在孔洞或缝隙中均匀分布，从而保证了施工质量的可控性和稳定性。

4）应用范围广。高压喷射灌浆技术不受施工环境的限制，可以适用于各种类型的岩土工程、混凝土结构工程和水利水电工程中的地基加固、渗漏防治、裂缝修复等工作。

3 高压喷射灌浆技术的施工流程

3.1 前期准备工作

1）了解工程情况。施工前需要对工程的情况进行了解，包括工程的类型、灌浆位置、灌浆深度等，这些信息对于选择灌浆材料和设备有重要的指导意义。

2）设计灌浆方案。根据工程情况和灌浆要求，制定灌浆方案，包括灌浆深度、灌浆孔的布置、灌浆压力和灌浆材料的配比等，以便后续施工的实施。

3）准备灌浆材料。根据设计方案准备灌浆材料，灌浆材料的选用应考虑到其流动性、强度和耐水性等特性。

4）选择合适的设备。包括高压灌浆泵、压缩空气机、灌浆针等，根据工程的特点选择适合的型号和规格。

5）组织人员培训。组织施工人员进行培训，包括操作规程、安全知识和紧急处理方法等，确保施工人员掌握必要的技能和知识。

6）现场勘查和准备。在施工前，对施工现场进行勘查，确定施工方式和设备的放置位置，同时进行现场清理和准备工作，以保证施工的正常进行。

3.2 施工准备工作

1）设计和方案评审。在施工前，需要对设计方案进行评审，以确保施工方案能够达到预期的效果。评审内容通常包括灌浆位置、灌浆深度、灌浆材料等。

2）材料准备。在施工前要准备好所有需要的材料，如灌浆料、水泥、硅酸盐等。

3）施工设备准备。高压喷射灌浆技术需要使用专门的喷射设备，因此要在施工前准备好喷射设备、压缩空气设备、搅拌设备等。

4）现场环境清理。施工现场需要保持清洁，确保没有杂物和灰尘，以保证施工质量和效率。

5）安全防护措施。高压喷射灌浆技术需要使用高压喷射设备，因此要加强现场安全防护，如穿戴防护用具、设置安全警示标志等。

6）测试和检验。在施工前需要进行设备测试和灌浆效果检验，以确保喷射设备能正常工作，灌浆效果符合要求。

3.3 施工过程

1）设备设置。在施工现场，需要将高压喷射灌浆设备搬到施工位置，并将设备固定好，确保设备稳定运行。同时，按照要求将喷嘴和管道连接好。

2）检查设备。在进行施工之前，要对设备进行检查，确保设备工作正常。检查内容包括喷嘴、管道、压缩机、气罐、电机、水泵等设备状态是否正常。

3）材料配制。在进行高压喷射灌浆施工之前，需要准备灌浆材料，按照配比要求进行配制。常见的灌浆材料包括水泥、砂浆、石英砂、化学灌浆剂等。

4）施工操作。在设备设置、检查和材料配制完成之后，开始进行高压喷射灌浆施工。具体的施工操作如下：①清理施工面：将施工面的灰尘、油污等杂物清理干净，确保施工面干燥、洁净。②喷涂底涂材料：用低压泵将底涂材料喷涂在施工面上，形成一层底涂。③设置喷嘴：将喷嘴调整到正确的角度和距离，并按要求设置喷射压力。④进行喷射灌浆：用高压泵将灌浆材料通过喷嘴喷射到施工面上，形成一层灌浆层。⑤观察灌浆效果：对灌浆层的厚度、密实度、均匀度等进行观察和检查，确保灌浆效果达到要求[3]。

5）施工记录。在施工过程中需要填写灌浆数据记录表，如表1 所示，主要包含施工的时间、材料使用量、施工面积、喷射压力、喷射速度等信息，以便于后续的施工管理和效果评估。

表1 灌浆记录表

6）清洗设备。在施工结束后，要对设备进行清洗，清除喷嘴和管道中的残留材料，并进行设备保养，以便下一次使用。

3.4 施工后处理

施工后处理是指对完成高压喷射灌浆施工后的工程进行清理、检查、测量、记录等工作。其主要目的是确保工程质量，防止漏浆和发现假冒伪劣产品，同时保证施工安全。以下是高压喷射灌浆施工后处理的具体步骤：

1）清理施工现场。清理施工现场的残留材料和设备，将现场恢复到原状，确保环境卫生和安全。

2）检查测量。对灌浆部位进行检查和测量，检查灌浆是否达到设计要求，测量灌浆的深度、厚度、密度、强度等参数，确保灌浆效果。

3）记录资料。对施工过程中的记录资料进行整理和归档，包括灌浆材料、设备使用记录、检验报告等。

4）编写施工报告。记录施工过程中的主要内容和技术参数，包括施工日期、地点、施工人员、灌浆材料、设备、灌浆效果等。

5）验收。按照相关标准和规范对施工完成的工程进行验收，确保灌浆效果和质量达到设计要求，验收时需如实填写灌浆质量检验表（如表2 所示），验收完成后方可交付使用[4]。

表2 高压喷射灌浆质量检验表

4 高压喷射灌浆技术常见问题及解决方案

4.1 灌浆材料选用问题

1）灌浆材料与环境不适应，灌浆前需要对环境进行检查，并选择适合环境的灌浆材料。

2）灌浆材料强度不够，要根据具体情况选用强度等级适当的灌浆材料。

3）灌浆材料与设备不匹配，要选用适合设备的灌浆材料，避免发生堵塞、漏浆等问题。

4.2 施工现场环境要求问题

1）灌浆现场杂物过多，在灌浆前需要对现场进行清理。

2）灌浆现场温度过低或过高，要根据灌浆材料要求进行温度调节。

3）灌浆现场潮湿或有水，要进行干燥处理或加强防水措施。

4.3 施工设备运行问题

1）设备运行异常，要及时进行检查和维修。

2）设备漏油、漏水，要及时更换润滑油和密封件。

3）设备堵塞，要进行清理。

4.4 灌浆效果检验问题

1）灌浆材料强度不够，要进行强度检测，根据检测结果调整灌浆材料。

2）灌浆后出现渗漏或裂缝，要进行检查，并及时进行处理。

3）灌浆效果不佳，要调整灌浆设备和材料，或重新进行灌浆。

5 高压喷射灌浆技术在水利水电施工中的应用案例

某水利工程混凝土水坝在运行过程中发现有渗漏问题，为确保工程安全，需要进行灌浆处理。

5.1 前期准备

清理施工现场，确定灌浆方案和工艺参数。整个工程喷射面积为1 000 m2，施工周期为10 天。

5.2 施工准备

组织现场施工人员，检查和调试灌浆设备，对喷射口进行加固处理。

5.3 施工过程

1）进行表面处理。清理水坝表面，去除积水和污物，凿除松动的混凝土，清理出松散的砂砾。

2）准备灌浆材料。选用水泥、细砂、膨胀剂等灌浆材料，按照1∶2∶0.05 的比例和要求进行搅拌，得到均匀细腻的灌浆材料。

3）进行高压喷射灌浆。采用高压泵将灌浆材料送入灌浆管道中，通过喷嘴进行喷射，对水坝进行灌浆处理。在喷射过程中，控制压力为40 MPa 和喷射速度为（2～3）m3/h，确保灌浆均匀、密实，填充水坝中的裂缝和缺陷。

4）施工后处理。对喷射口进行密封处理，对施工现场进行清理和整理，对施工记录进行整理和归档。

5.4 施工效果

经过高压喷射灌浆处理后，水坝渗漏问题得到了有效解决，施工效果良好。见图1。

图1 渗漏水坝的灌浆处理

6 结 语

高压喷射灌浆技术在水利水电施工中已经成为一种必不可少的防渗技术手段。它不仅可以解决施工中水工结构的渗漏问题，还可以提高工程的整体强度和稳定性。但是，在实际施工中，需要注意灌浆材料的选用、施工现场环境的要求、施工设备的运行以及灌浆效果的检验等方面的问题，以确保灌浆工程的质量和效果。