水利水电工程施工中高压喷射灌浆技术研究.docx

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水利水电工程施工中高压喷射灌浆技术研究

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摘要：在进行水利水电工程的施工建设工作时,由于建设周期较长、影响因素较多,因而对于施工质量的控制有着较大的难度。通过将高压喷射灌浆技术应用到工程施工环节中,能够有效降低基础渗漏问题。同时,该技术的应用较为便利,并且有利于施工成本的控制。本文先对该技术的原理与优势进行探讨,并结合工程案例对其技术要点进行分析。

关键词：高压喷射灌浆；水利水电工程；施工技术

引言

为解决水工建筑物防渗问题，寻求一种经济且技术先进可靠的防渗方法，在水利工程施工当中，基础防渗处理是水利工程施工中尤为重要的环节。当基础土质较差，渗透性较强时，在水流的作用下对基础的危害很大。结合高压喷射灌浆技术在新立城水库除险加固工程中的应用，通过现场检测，明显看出密实度和承载力均远大于原土体，从而提高和保证了工程质量。

一、高压喷射灌浆技术的分类

高压喷射灌浆可以根据所用管道数量的多少分为单管、双管、三管以及多管等几种基本的方法。顾名思义，单管法就是用单一的管路，双管法是用二重管或二列管，三管法是用三重管或三列管，多管法即使用多重管。他们不仅在所用管路的数量上有差别，而且所需介质也有不同。越是管路少的，所需的介质也越简单，越多越复杂。比如说单管法的介质只需要水泥的基质浆液即可，而双管法的介质则是水或水泥基质浆液，或是压缩的空气和水泥基质浆液。而三管法的介质则是以上三种物质的混合物，并且他们的换置法也有区别。

二、高压喷射灌浆技术的优点

与其他技术相比，高压喷射灌浆不但工期短、价格低廉，而且工艺简单无公害，效果也十分明显。主要表现在以下几个方面：

1）可应用的范围广、适应的深度大。高压喷射灌浆技术所能处理的基础深度已达80m左右，而且还能适应所有的第4系地层。

2）可灌性和可控性好。高压喷射灌浆只要是在高压射流能破坏的地层的情况下都可以使用，因此，具有很强的可灌性。同时，这项技术还可以借助高压射流的机理，通过一系列的冲切掺搅等作用进行空间的填充和调整,固结体形状易于控制，具有很好的可控性。

3）机动灵活。这是高压喷射灌浆技术的最大优点。它可以直接在地基的某一深度建造符合设计要求的防渗体，而不需要对地基进行开挖。

4）连接稳固。高压喷射灌浆板墙的自身防渗体和周围的构筑物可以实现很好的、可靠稳固的连接。

5）高压喷射灌浆技术还具有较好的耐久性，不但设备简单、料源广阔，而且浆液集中、流失也比较少，同时管理也很方便。

三、高压喷射灌浆的机理

3.1高压喷射灌浆的原理

3.1.1冲切、掺搅的作用

高压喷射灌浆技术主要是借助于高压进行射流，主要是这几种工作的结合：“冲、切”“掺、搅”。“冲、切”即就是通过冲击和切割这种动作强烈的扰动，使浆液在自己所能冲射的范围之内扩散、充斥到四周的土层里。“掺、搅”即为掺混搅合。它是在前者的基础上，使各种浆液与土石粒充分地掺混搅合在一起，并使其在硬化之后形成凝结体，以达到改变原来地层的结构和组合方式，并起到防渗的作用。

3.1.2升扬、置换的作用

高喷在施工的时候，水、气和浆液是从喷嘴中喷射出来的。压缩的空气，不仅能给水和浆液形成一个包气层，使得他们能够射入离地层比较远的距离并且破坏地层结构，而且还将经过第一个作用后的土石碎屑和地层中的其他物质颗粒进行升扬作用，使得一部分细小颗粒随着浆液通过孔壁流出地面，通过水泥浆液的置换与剩下的颗粒搅拌混合凝固的功能。

3.1.3挤压、渗透作用

高喷射流强度是和它的射流距离成反比的。射流距离越大，高喷射流的强度衰减也比较快速，至射流束末端，能量衰减很大，不

能再去冲切地层，但它还是会对有效射程边界的地层产生一定的挤压作用，并使部分浆液进入土粒之间的空隙。与此同时，在喷射结束之后，静压灌浆还是在进行着，这样不仅可以使周围的土体与凝结体更加紧密地结合，它的防渗功能也大大增强了。

3.1.4位移、握裹作用

地层中那些体积比较小的块石，在能量强大的喷射作用下，再加上第2道工序的作用后，浆液最终会填满石块周围的空隙并产生握裹作用，形成连续的紧实的凝结体。如果遇到强大的冲击力，那些块石将会随之产生一定的松动和位移，浆液则会很快地充斥到四周的空隙中。

3.1.5水楔效应

单喷射流充满土层时，由于喷射流的反作用力，产生水楔，喷射流在垂直喷射流轴线的方向上，楔入土体的裂隙或薄弱部分中，这时喷射流的动压变为静压，使土体剥落，加宽裂隙。

3.2凝结体的性能

高压喷射灌浆所形成的凝结体并不是特别规则，它与喷射的形式是有关联的，它的材料多是采用42.5或52.5的普通硅酸盐水泥。水利工程建筑物的地基在实施高喷施工时，对其防渗性和稳定性要求很高。而凝结体的防渗性能又主要取决于地层的组成成分和颗粒级配、施工方法、施