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【摘 要】在水利工程施工中，采用高压喷射灌浆方法，具有显著优点。本文介绍了高压喷射灌浆的概念和原理，论述了几种施工方法，从施工前、施工中、施工后三个方面提出质量控制，能有效控制事故的发生。
【关键字】高压喷射灌浆；施工方法；质量控制
高压喷射灌浆作为防渗的主要技术，主要用于松散地层的透水地基中，具有施工方便、工期短造价低等优点。它是利用钻机造孔，然后将灌浆管下到地层预定位置，以高压把浆液或水气高速喷射到周围地层，对地层介质产生冲切搅拌和挤压，同时被浆渡置换充填和混合，待浆液凝固后，就在地层中形成一定状的凝结体，通过各孔凝结体的连接，形成板式或墙式的结构，提高基础的承载力，成为有效防渗体。近年来在水利工程方面得到广泛应用，经济效益显著。
1.高压喷射灌浆概念和机理
1.1高压喷射灌浆法概念
高压喷射法就是利用工程钻机钻孔至设计处理的深度后，用高压泥浆泵，通过安装在钻杆（喷杆）杆端置于孔底的特殊喷嘴，向周围土体高压喷射固化浆液（一般使用水泥浆液），同时钻杆（喷杆）以一定的速度边旋转边提升，高压射流使一定范围内的土体结构破坏，并强制与固化浆液混合，凝固后便在土体中形成具有一定性能和形状的固结体。固结体的形状与喷射流的移动方向有关：一般分为旋转喷射（简称旋喷），定向喷射（简称定喷）和摆动喷射（简称摆喷）。旋喷桩主要用于加固地基，提高地基的抗剪强度，改善地基土的变形性能，使其在上部结构荷载作用下，不至破坏或产生过大的变形。定喷固结体呈壁状，摆喷形成厚度较大的扇状固结体。定喷和摆喷通常用于地基防渗，改善地基土的水力条件及边坡稳定等工程。
1.2高压喷射灌浆机理
高压喷射灌浆机理主要表现在几个方面：1、充填。地层孔隙通过注浆凝结石而填充，以组织水流的流通，加强地层密实性。2、压密。在压入注浆时，会对地层产生相应的挤压作用使细小的孔隙或裂隙因注浆无法进入，而受到相应的挤密压缩作用，提高地层的力学性能与密实性。3、粘合。由于浆液的胶凝作用，可将已脱松的建筑物裂缝或岩块裂缝填充，且将其粘合成一体，改善综合的承载能力。4、固化。如化灌水泥等注浆材料，同地层中粘土易发生相应的化学反应，凝固形成类岩体。
2.高压喷射灌浆的施工方法
日前，高压喷射灌浆的基本方法有：单管法双管法二管法及多管法等几种，它们各有特点，应根据工程要求和地层条件选用。
2.1单管法
采用高压灌浆泵以大于的高压将浆液从喷嘴喷出，冲击切割周围地层，并产生搅和充填作用，硬化后形成凝结体。该方法施工简易，但有效范围小。
2.2双管法
有两个管有两个管道，分别将浆液和压缩空气直接射人地层，浆压达45-50MP，气压1-1.5MPa。由于射浆具有足够的射流强度和比能，易于将地层加压密实。这种方法工效高效果好，尤其适合处理地下水丰富含大粒径块石及孔隙率大的地层。
2.3三管法
用水管、气管和浆管组成喷射杆，水气的喷嘴在上，浆液的喷嘴在下随着喷射杆的旋转和提升，先由高压水和气的射流冲击扰动地层，再以低压注入浓浆进行掺混搅拌。
2.4多管法
其喷管包含输送水、气、浆管、泥浆排出管和探头导向管。采用超高压水射流（40MPa）切削地层，所形成的泥浆由管道排出，用探头测出地层中形成的空间，最后由浆液、砂浆、砾石等置换充填。多管法可在地层中形成直径较大的柱状凝结体。
3.施工质量控制
3.1施工前质量控制
在施工之前，必须进行质量控制。按施工图纸对浆液性能的要求以及相关规定，进行浆液配合比试验。高压喷射浆液采用普通硅酸盐水泥拌制，水泥强度等级不低于325MPa。采用二重管法喷射注浆的水灰比为1：1-1.5：1，采用三重管法喷射注浆的水灰比为1：1。配合比试验测试内容包括浆液拌制时间、浆液密度、浆液流动性、浆液的沉淀速度和沉淀稳定性、浆液的凝结时间（初凝和终凝）以及浆液固结体密度、强度、弹性模量和透水性等。
3.2施工中质量控制
3.2.1钻孔施工。根据施工图纸规定的孔位进行放样定位，依据高喷灌浆要求和方便施工的原则安排钻孔施工顺序。钻机就位后，要求平稳，用经纬仪和水准仪仪测量钻杆垂直度和底座的水平度，以保证立轴或转盘与孔位中心对正，需要经常检查钻杆的垂直度。所有灌浆孔均全孔测斜，钻孔采用泥浆护壁钻进，在钻进过程中，如果发生泥浆严重漏失、孔口不返浆情况，需采取加大泥浆深度、泥浆中掺砂或填充堵漏材料等措施，直至孔口返浆后继续钻进。对钻进过程需详细记录。
3.2.2高喷灌浆。高喷灌浆分排分序进行，下喷射管前，首先在地面进行试喷，对喷射方向进行调准，然后再插入喷管到预定深度。将灌浆的注浆管下到预定位置，利用高压泥浆泵在高压气流保护下灌注水泥浆，采取定喷高压灌浆，随喷射随垂直提升喷头。高压喷射注浆自下而上进行，喷射管的起喷深度在设计孔底高程以下0.3～0.5m。定期测试水泥浆液密度，确保在正常范围内。水泥浆液要进行严格的过滤，防止喷嘴在喷射作业时堵塞。因故停喷后重新恢复施工前，应将喷头下放30cm，采取重叠搭接喷射处理后，方可继续向上提升及喷射注浆；同时，开始喷射注浆的孔段要与前段搭接0.1m，防止固结体脱节。应记录中断深度和时间，停机超过3h时，对泵体输浆管路进行清洗后方可继续施工。施工过程中，要经常检查泥浆（水）泵的压力、浆液流量、空压机的风压和风量、钻机转速、提升速度及耗浆量。
3.3施工后质量控制
根据地质情况，采用围井试验检查法检验截渗墙体截渗性能，以确定高喷灌浆的效果，主要在地质条件、地层构造复杂的部位或在施工中出现异常可能出现质量缺陷的部位设置检查点。围井封底及封顶采用旋喷，封底深度按设计墙底高程向上，厚度0.5～0.8m，自封底向上10m开始封顶，封顶厚度0.5～0.8m。墙体开挖检查：当凝结体具有一定强度时，即可开挖检查。可直接目视观察或用回弹仪、测波仪、声波仪等仪器进行相应测试。钻孔检查：在钻孔内进行压水、注水试验，测定其渗透系数；在墙体上、下游两侧设测压管，进行水位或抽水观测，通过喷射灌浆前后的水位变化分析其防渗效果。
4.结语
在我国，高压喷射灌浆技术是一种年轻的工法，运用在水利工程中，可缩短施工工期，也可降低工程造价，并且具有施工简便、工程量小等优点。在高压喷射灌浆过程中，由于设计理论落后于实践，导致出现许多的问题，它具体表现在质量检测手段少且不经济、冒浆浪费大等方面。工程技术人员要不断探索总汲取经验和教训，提高质量安全意识，充分发挥高喷灌浆优势，让高喷灌浆技术在水利工程中起到应有的作用。
【关键字】高压喷射灌浆；施工方法；质量控制
高压喷射灌浆作为防渗的主要技术，主要用于松散地层的透水地基中，具有施工方便、工期短造价低等优点。它是利用钻机造孔，然后将灌浆管下到地层预定位置，以高压把浆液或水气高速喷射到周围地层，对地层介质产生冲切搅拌和挤压，同时被浆渡置换充填和混合，待浆液凝固后，就在地层中形成一定状的凝结体，通过各孔凝结体的连接，形成板式或墙式的结构，提高基础的承载力，成为有效防渗体。近年来在水利工程方面得到广泛应用，经济效益显著。
1.高压喷射灌浆概念和机理
1.1高压喷射灌浆法概念
高压喷射法就是利用工程钻机钻孔至设计处理的深度后，用高压泥浆泵，通过安装在钻杆（喷杆）杆端置于孔底的特殊喷嘴，向周围土体高压喷射固化浆液（一般使用水泥浆液），同时钻杆（喷杆）以一定的速度边旋转边提升，高压射流使一定范围内的土体结构破坏，并强制与固化浆液混合，凝固后便在土体中形成具有一定性能和形状的固结体。固结体的形状与喷射流的移动方向有关：一般分为旋转喷射（简称旋喷），定向喷射（简称定喷）和摆动喷射（简称摆喷）。旋喷桩主要用于加固地基，提高地基的抗剪强度，改善地基土的变形性能，使其在上部结构荷载作用下，不至破坏或产生过大的变形。定喷固结体呈壁状，摆喷形成厚度较大的扇状固结体。定喷和摆喷通常用于地基防渗，改善地基土的水力条件及边坡稳定等工程。
1.2高压喷射灌浆机理
高压喷射灌浆机理主要表现在几个方面：1、充填。地层孔隙通过注浆凝结石而填充，以组织水流的流通，加强地层密实性。2、压密。在压入注浆时，会对地层产生相应的挤压作用使细小的孔隙或裂隙因注浆无法进入，而受到相应的挤密压缩作用，提高地层的力学性能与密实性。3、粘合。由于浆液的胶凝作用，可将已脱松的建筑物裂缝或岩块裂缝填充，且将其粘合成一体，改善综合的承载能力。4、固化。如化灌水泥等注浆材料，同地层中粘土易发生相应的化学反应，凝固形成类岩体。
2.高压喷射灌浆的施工方法
日前，高压喷射灌浆的基本方法有：单管法双管法二管法及多管法等几种，它们各有特点，应根据工程要求和地层条件选用。
2.1单管法
采用高压灌浆泵以大于的高压将浆液从喷嘴喷出，冲击切割周围地层，并产生搅和充填作用，硬化后形成凝结体。该方法施工简易，但有效范围小。
2.2双管法
有两个管有两个管道，分别将浆液和压缩空气直接射人地层，浆压达45-50MP，气压1-1.5MPa。由于射浆具有足够的射流强度和比能，易于将地层加压密实。这种方法工效高效果好，尤其适合处理地下水丰富含大粒径块石及孔隙率大的地层。
2.3三管法
用水管、气管和浆管组成喷射杆，水气的喷嘴在上，浆液的喷嘴在下随着喷射杆的旋转和提升，先由高压水和气的射流冲击扰动地层，再以低压注入浓浆进行掺混搅拌。
2.4多管法
其喷管包含输送水、气、浆管、泥浆排出管和探头导向管。采用超高压水射流（40MPa）切削地层，所形成的泥浆由管道排出，用探头测出地层中形成的空间，最后由浆液、砂浆、砾石等置换充填。多管法可在地层中形成直径较大的柱状凝结体。
3.施工质量控制
3.1施工前质量控制
在施工之前，必须进行质量控制。按施工图纸对浆液性能的要求以及相关规定，进行浆液配合比试验。高压喷射浆液采用普通硅酸盐水泥拌制，水泥强度等级不低于325MPa。采用二重管法喷射注浆的水灰比为1：1-1.5：1，采用三重管法喷射注浆的水灰比为1：1。配合比试验测试内容包括浆液拌制时间、浆液密度、浆液流动性、浆液的沉淀速度和沉淀稳定性、浆液的凝结时间（初凝和终凝）以及浆液固结体密度、强度、弹性模量和透水性等。
3.2施工中质量控制
3.2.1钻孔施工。根据施工图纸规定的孔位进行放样定位，依据高喷灌浆要求和方便施工的原则安排钻孔施工顺序。钻机就位后，要求平稳，用经纬仪和水准仪仪测量钻杆垂直度和底座的水平度，以保证立轴或转盘与孔位中心对正，需要经常检查钻杆的垂直度。所有灌浆孔均全孔测斜，钻孔采用泥浆护壁钻进，在钻进过程中，如果发生泥浆严重漏失、孔口不返浆情况，需采取加大泥浆深度、泥浆中掺砂或填充堵漏材料等措施，直至孔口返浆后继续钻进。对钻进过程需详细记录。
3.2.2高喷灌浆。高喷灌浆分排分序进行，下喷射管前，首先在地面进行试喷，对喷射方向进行调准，然后再插入喷管到预定深度。将灌浆的注浆管下到预定位置，利用高压泥浆泵在高压气流保护下灌注水泥浆，采取定喷高压灌浆，随喷射随垂直提升喷头。高压喷射注浆自下而上进行，喷射管的起喷深度在设计孔底高程以下0.3～0.5m。定期测试水泥浆液密度，确保在正常范围内。水泥浆液要进行严格的过滤，防止喷嘴在喷射作业时堵塞。因故停喷后重新恢复施工前，应将喷头下放30cm，采取重叠搭接喷射处理后，方可继续向上提升及喷射注浆；同时，开始喷射注浆的孔段要与前段搭接0.1m，防止固结体脱节。应记录中断深度和时间，停机超过3h时，对泵体输浆管路进行清洗后方可继续施工。施工过程中，要经常检查泥浆（水）泵的压力、浆液流量、空压机的风压和风量、钻机转速、提升速度及耗浆量。
3.3施工后质量控制
根据地质情况，采用围井试验检查法检验截渗墙体截渗性能，以确定高喷灌浆的效果，主要在地质条件、地层构造复杂的部位或在施工中出现异常可能出现质量缺陷的部位设置检查点。围井封底及封顶采用旋喷，封底深度按设计墙底高程向上，厚度0.5～0.8m，自封底向上10m开始封顶，封顶厚度0.5～0.8m。墙体开挖检查：当凝结体具有一定强度时，即可开挖检查。可直接目视观察或用回弹仪、测波仪、声波仪等仪器进行相应测试。钻孔检查：在钻孔内进行压水、注水试验，测定其渗透系数；在墙体上、下游两侧设测压管，进行水位或抽水观测，通过喷射灌浆前后的水位变化分析其防渗效果。
4.结语
在我国，高压喷射灌浆技术是一种年轻的工法，运用在水利工程中，可缩短施工工期，也可降低工程造价，并且具有施工简便、工程量小等优点。在高压喷射灌浆过程中，由于设计理论落后于实践，导致出现许多的问题，它具体表现在质量检测手段少且不经济、冒浆浪费大等方面。工程技术人员要不断探索总汲取经验和教训，提高质量安全意识，充分发挥高喷灌浆优势，让高喷灌浆技术在水利工程中起到应有的作用。