摘要：很多水庫(kù)的土層結(jié)構(gòu)使大壩滲流不穩(wěn)定，嚴(yán)重威脅水庫(kù)大壩的安全。經(jīng)過(guò)大量的研究測(cè)試證明：利用高噴灌漿技術(shù)對(duì)水庫(kù)進(jìn)行除險(xiǎn)加固，對(duì)其主體工程防滲板墻設(shè)計(jì)采用折線連接，分兩序孔進(jìn)行施工，取得良好效果。

　　關(guān)鍵字：水庫(kù),除險(xiǎn)加固,高噴灌漿,應(yīng)用

　　一、前言

　　因?yàn)樗畮?kù)的長(zhǎng)期運(yùn)行，工程存在老化、人為破壞、自然侵蝕等現(xiàn)象，為了水庫(kù)的繼續(xù)安全運(yùn)行，需要對(duì)水庫(kù)存的問(wèn)題及隱患進(jìn)行排查、修補(bǔ)、加固。水庫(kù)的除險(xiǎn)加固是當(dāng)前我國(guó)水利工程建設(shè)的頭等大事、重中之重、當(dāng)務(wù)之急,如何合理統(tǒng)籌使用民生資金,用有限的資金最大限度地解決好事關(guān)老百姓切身利益的水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程,是關(guān)系到人民生命財(cái)產(chǎn)安全的關(guān)鍵工作,在水利建設(shè)中占有重要的地位。而很多實(shí)踐說(shuō)明：灌漿技術(shù)在水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程中應(yīng)用較多，通過(guò)灌漿技術(shù)，可以消除壩體、壩基滲流隱患，提高防滲能力和穩(wěn)定性。隨著施工技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程中應(yīng)用的灌漿技術(shù)有很多，本文主要探討高噴灌漿技術(shù)在水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程中應(yīng)用。

　　二、高噴灌漿工作原理

　　灌漿，就是將某種具有動(dòng)態(tài)性和凝固性的漿液，按一定的混合比例，通過(guò)鉆孔用灌漿設(shè)備壓入建筑物或其基礎(chǔ)部分縫隙中的措施。灌漿又稱(chēng)注漿，其實(shí)質(zhì)是使?jié){液在被灌載體中滲透、擴(kuò)散，一段時(shí)間后固化硬化，從而達(dá)到加強(qiáng)加固載體和抗?jié)B防水的目的。

　　灌漿的作用主要體現(xiàn)在下面幾個(gè)方面：固化作用。某些漿材(例如水泥和某些化灌材料)可與地層中的粘土等松軟物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，將其凝固成堅(jiān)固的“類(lèi)巖體”;填充作用。漿液凝成的結(jié)石將地層空隙充填起來(lái)，可以阻止水流通過(guò)，提高地層的密實(shí)性;壓密作用。在漿液被壓入的過(guò)程中，將對(duì)地層產(chǎn)生擠壓，從而使那些無(wú)法進(jìn)入漿液的細(xì)小裂隙和孔隙受到壓縮或擠密，使地層密實(shí)性和力學(xué)性能都得到提高;粘合作用。某些漿液的膠凝性質(zhì)可以使己經(jīng)脫松的巖塊、建筑物裂縫等充填并粘合在一起，使其聯(lián)合承載能力得到改善。

　　1. 基本原理高噴灌漿法是利用工程鉆機(jī)鉆孔至設(shè)計(jì)處理的深度后,利用高壓水泵,通過(guò)安裝在鉆桿(噴桿)桿端置于孔底的特殊噴嘴向周?chē)�土體噴射高壓水。噴流動(dòng)壓以脈沖形式?jīng)_擊土體,使土體結(jié)構(gòu)破壞出現(xiàn)空洞,同時(shí)壓入漿液(一般為水泥漿)。鉆桿以一定的速度邊旋轉(zhuǎn)(邊擺動(dòng)邊或不動(dòng))、邊提升,再壓入高壓空氣(用空氣壓縮機(jī)壓入),這樣鉆桿在旋轉(zhuǎn)和提升過(guò)程中,在射流后形成空隙,在噴射壓力作用下,迫使土粒向與噴嘴移動(dòng)相反的方向移動(dòng),土粒排出后所空下的體積由灌入的漿液補(bǔ)入。補(bǔ)入的漿液與土、砂和砂礫經(jīng)高壓空氣并強(qiáng)制攪拌混合,然后析水固結(jié),凝固后便在土體中形成具有一定性能和形狀的固結(jié)體,即形成樁、板、墻、柱等。

　　2.噴射灌漿，將高噴管下入到孔內(nèi)，按造孔記錄及設(shè)計(jì)板墻底線控制下入深度，然后啟動(dòng)高壓水泵、空氣壓縮機(jī)，攪漿機(jī)供漿，同時(shí)全面檢查各管路是否封閉，水、漿、氣壓力及流量是否符合設(shè)計(jì)參數(shù)要求，噴射管的噴射方向是否對(duì)正。啟動(dòng)設(shè)備3min后，待水泥漿從孔口返漿，再按設(shè)計(jì)提升速度開(kāi)始提升。噴射灌漿結(jié)束后，進(jìn)行靜壓回填灌漿，至液面不析水、不下沉為止。

　　3.設(shè)計(jì)高噴防滲墻。高噴防滲墻(簡(jiǎn)稱(chēng)高噴強(qiáng))，是由旋噴柱形樁、擺噴扇形斷面樁或定噴板狀墻段，其中的一種或兩種、三種彼此結(jié)合搭接起來(lái)形成的地下防滲墻。該防滲板墻設(shè)計(jì)采用折線連接，分兩序孔進(jìn)行施工，第一序孔造孔及噴射灌漿完畢，等待14d后，再進(jìn)行第二序孔的造孔及高噴灌漿的施工。

　　三、施工準(zhǔn)備及主要施工方法

　　灌漿前應(yīng)該全面、仔細(xì)、及時(shí)做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，包括：收集資料，進(jìn)行隱患探測(cè)和分析，做好灌漿設(shè)計(jì)，準(zhǔn)備好灌漿材料、機(jī)具。

　　1、施工材料

　　1.1、水泥是土壩壩體灌漿的主要材料，水泥性質(zhì)應(yīng)該滿(mǎn)足灌漿。高壓噴射漿液采用普通硅酸鹽水泥拌制，水泥強(qiáng)度等級(jí)不能低于32.5級(jí)。需要提高墻體強(qiáng)度時(shí)，按監(jiān)理人指示，采用42.5級(jí)硅酸鹽水泥中外摻高效擴(kuò)散劑。每批水泥按要求進(jìn)行檢測(cè)，符合設(shè)計(jì)要求方可使用。

　　1.2、水。灌漿用水應(yīng)符合拌制水工硂用水要求，并滿(mǎn)足DL/T5200-2004的有關(guān)規(guī)定。

　　1.3、灌漿漿液采用純水泥漿。

　　2、施工準(zhǔn)備工作

　　2.1、對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行平整，對(duì)低洼和表部松散部位回填和加固，應(yīng)滿(mǎn)足施工機(jī)械行走的需要。

　　2.2、測(cè)量放樣。根據(jù)設(shè)計(jì)樁位布置現(xiàn)場(chǎng)控制點(diǎn)，由技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)放出具體孔位并明確標(biāo)識(shí)，孔位中心偏差不大于5CM。

　　2.3、水、電、氣及制漿系統(tǒng)等布置于施工前完成。

　　3、施工一般工序和設(shè)備。

　　3.1、高壓擺噴灌漿施工工序?yàn)椋翰伎住�鉆孔、制漿、高壓灌漿、靜壓回灌。

　　3.1.1布孔分三個(gè)階段。第一階段布先導(dǎo)孔，沿壩體灌漿軸線方向每30米左右布置一個(gè)先導(dǎo)孔，利用先導(dǎo)孔采取芯樣，可摸清各壩段壩體土質(zhì)類(lèi)別、地層變化、漏漿程度、基巖深度等情況。第二階段布試驗(yàn)孔，根據(jù)工程地質(zhì)報(bào)告和先導(dǎo)孔鉆孔情況在大壩一端按設(shè)計(jì)孔距布置試驗(yàn)孔，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定合適的孔距和灌漿參數(shù)。第三階段布灌漿孔，按現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定的孔距沿防滲墻軸線布灌漿孔，先導(dǎo)孔可作為灌漿孔之一。鉆孔可采用任意一種鉆進(jìn)方式。

　　3.1.2高壓擺噴灌漿采用高壓旋噴(三管法)的方式施工。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果結(jié)合原設(shè)計(jì)參數(shù)確定下列正式施工參數(shù)：高壓水壓力30～40M Pa，流量75L/m in;壓縮空氣壓力0.7M Pa;流量800～1500L/m in;水泥漿壓力1M Pa，流量80L/m in，比重1.7;提升速度80～100m m /m in，旋轉(zhuǎn)速度8～10r/m in;噴嘴3 個(gè)，直徑1.7～1.8m m ;高噴桿插入已造好的灌漿孔前，分別接上水管、氣管和漿管進(jìn)行試噴，檢查機(jī)械及管路情況，如水、氣、漿是否暢通，各種參數(shù)是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，并調(diào)準(zhǔn)噴射方向和擺動(dòng)角度。然后用膠布包扎嘴和氣嘴2～3 層，用慢速卷?yè)P(yáng)機(jī)提升，插入時(shí)要輕、慢，防止刮塌孔壁。

　　一切正常后，垂直下入噴管至設(shè)計(jì)深度，先送水泥漿液，后送水和氣，按規(guī)定參數(shù)進(jìn)行原位噴射，待孔口返出漿液密度達(dá)到1.2 g/cm3后再按設(shè)計(jì)的提升速度由下至上進(jìn)行連續(xù)擺噴作業(yè)，如果中途因故中斷后恢復(fù)施工時(shí)，應(yīng)對(duì)中斷孔段進(jìn)行復(fù)噴，復(fù)噴搭接長(zhǎng)度不小于0.5 m。

　　3.1.3靜壓回灌。當(dāng)噴桿提升至距地面40cm高度時(shí)，先停止水和氣，再停水泥漿，由于孔內(nèi)漿液會(huì)發(fā)生析水、沉淀和凝固收縮，高噴墻體的頂部會(huì)產(chǎn)生凹穴，需用水泥漿及時(shí)進(jìn)行靜壓回灌填補(bǔ)。靜壓回灌要間斷進(jìn)行，直至填筑到孔口，漿液不再下沉?xí)r為止。每孔完成高噴灌漿后，要對(duì)水泥漿管道系統(tǒng)進(jìn)行沖洗，防止管道堵塞。

　　高壓旋噴灌漿是一個(gè)置換過(guò)程，由于氣流的升揚(yáng)作用，有許多粉土?xí)�隨回漿和氣流被置換至施工場(chǎng)地內(nèi)，為了做到文明施工，除了施工過(guò)程中做好漿液的導(dǎo)流工作外，還要在灌漿結(jié)束后及時(shí)清洗現(xiàn)場(chǎng)和清理現(xiàn)場(chǎng)，恢復(fù)原狀。

　　3.2、孔主要施工設(shè)備有：鉆機(jī)、高噴臺(tái)車(chē)、制漿機(jī)、高壓水泵、空壓機(jī)、灌漿泵。

　　四、施工中特殊情況的處理

　　高噴灌漿施工中，在鉆孔和灌漿過(guò)程會(huì)出現(xiàn)塌孔、漏漿、冒漿、串孔等問(wèn)題引起壓力突降或驟增、孔口回漿密度或回漿量異常等情況，此時(shí)，必須查明原因，及時(shí)進(jìn)行處理。清河水庫(kù)在高壓擺噴灌漿中，以上情況都有不同程度發(fā)生，經(jīng)過(guò)及時(shí)恰當(dāng)?shù)奶幚恚�確保了施工進(jìn)度和質(zhì)量。

　　a、孔的踏到。塌孔是在占孔后，由于在鉆孔部位的地層中含砂或礫石較多時(shí)，會(huì)出現(xiàn)坍塌、脫落，導(dǎo)至灌漿時(shí)噴射管無(wú)法下到設(shè)計(jì)深度。此時(shí)可采取加大泥漿濃度或在泥漿中加入火堿、膨潤(rùn)土護(hù)壁，必要時(shí)可采用套管護(hù)壁法鉆進(jìn)。

　　b、灌漿的滲漏。漏漿是由于地層中存在砂、砂礫石或通道，主要表現(xiàn)在鉆孔或灌漿時(shí)孔口不返漿或返漿量降低。由于鉆孔時(shí)可采取加大泥漿濃度、泥漿中摻加細(xì)砂或向孔內(nèi)填充水玻璃等堵漏材料。滲漏處理：1、停止提升，漿液正常送入，旋噴正常進(jìn)行;2、若5～8m in 仍不返漿，從孔口回填細(xì)砂;3、回填細(xì)砂仍無(wú)效時(shí)，采取提升20～30cm 即停止，在該處噴射3～5m in，繼續(xù)提升20～30cm ，直至孔口返漿;4、凡經(jīng)特殊處理的滲漏段，待孔口返漿后均應(yīng)將噴射管下放至原不返漿的最下位置，再進(jìn)行正常噴射(復(fù)噴)。

　　c、冒漿。冒漿是指在灌漿過(guò)程中漿液在壩坡、地面或庫(kù)區(qū)底部流出或噴出。

　　解決方法：減少冒漿采用的措施有3 個(gè)：1、提高噴射壓力;2、適當(dāng)縮小噴嘴孔徑或減少注漿量;3、加快提升和旋轉(zhuǎn)速度。。

　　d、串孔。串孔是指在某一孔口正常灌漿時(shí)，漿液從相臨孔口返出，說(shuō)明鉆孔在地下有通道相通。重要處理：應(yīng)立即封堵被竄孔或?qū)⒋�孔孔口開(kāi)挖清理后封閉并壓重、降低灌漿壓力等措施。待灌漿孔灌漿結(jié)束后，應(yīng)盡快對(duì)串漿孔進(jìn)行被竄孔的掃孔、高壓灌漿或繼續(xù)鉆進(jìn)。

　　五、結(jié)束語(yǔ)

　　高噴灌漿技術(shù)在水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程中得到了很好的應(yīng)用，它具有工程造價(jià)適中、防滲效果良好、施工條件要求低等優(yōu)點(diǎn)，隨著這項(xiàng)技術(shù)逐步成熟，必將在更多的防滲工程中推廣和使用。但同時(shí)高壓擺噴灌漿的效果受地理?xiàng)l件的影響較大，所以在不同的地理環(huán)境要嚴(yán)格確定相應(yīng)的施工技術(shù)參數(shù)，從而使高壓擺噴防滲墻的成墻質(zhì)量達(dá)到最佳。

　　參考文獻(xiàn)

　　【1】《水電水利工程高壓噴射灌漿技術(shù)規(guī)范》，DL/T 5200-2004;

　　【2】《高壓擺噴灌漿防滲技術(shù)在水庫(kù)除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)中的應(yīng)用》，李小利，2008年第S3期。

　　【3】《高壓噴射灌漿技術(shù)施工工藝和質(zhì)量控制》，建設(shè)工程教育網(wǎng)，2011/12/28