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摘要：高压喷射灌浆（高喷灌浆）技术在地下和基础工程防渗加固工程中的应用十分广泛。由于高压喷射灌浆施工技术的优越性，在实际水利工程施工中常采用此技术进行防渗漏处理，本文介绍了高压喷射灌浆施工技术的作用机理、特点、流程以及施工质量控制工艺要求。
关键词：高压喷射灌浆；水利工程；质量控制；防渗加固
Abstract: The high pressure jet grouting (high pressure jet grouting) technology has a wide range of applications in underground and foundation seepage control works. Due to the superiority of high pressure jet grouting construction technology, in the actual construction of the water conservancy project often uses this technique for seepage prevention treatment, this paper introduces the construction technology of high pressure jet grouting mechanism, characteristics, process and quality control in the construction process.
Key words: high pressure jet grouting; water engineering; quality control; seepage proof and reinforcement
中图分类号：TV543 文献标识码：A文章编号：
高喷灌浆技术是一种采用高压水或高压浆液形成高速喷射流束，冲击、切割、破碎地层土体，并以水泥基质浆液充填、掺混其中，形成桩柱或板墙的凝结体，用以提高地基防渗或承载力的施工技术。当前，我国大部分水利工程由于经过多年的运行，都在不同程度上存在着一些病险问题，而基础渗透就是其中的一个病险问题。一旦水利工程基础出现渗透，不仅造成水利工程不能正常运行，不能充分发挥其效益，而且还严重威胁到下游人民生命财产的安全。为此，为确保水利工程的安全运行，本文就水利工程基础防渗处理中高喷灌浆技术应用展开阐述，以供参考。
1 工艺原理
1.1升扬、转换作用
高喷施工时冰、气、浆由喷嘴中喷出，压缩空气除能对水或浆液构成外包气层，使水或浆液射流能透入地层较远距离并维持较大压力破碎地层结构外，还可产生升扬作用，浆经射流冲击切削后的土石碎屑和地层中细粒，由孔壁和喷射杆的环状间隙中升扬带出孔外，空余部位由浆液替代，同时也起到了转换作用。
1.2位移握裹作用
地层中较小的块石，由于喷射能量大，辅以升扬、转换作用，最终浆液可填满块石四周的空隙并将其握裹，遇到大的块石或在块石集中区应降低提升速度提高比能值。在强大的冲击震动力作用下，块石将会产生位移、松动，浆液沿块石四周空隙或块石间孔隙渗入。在高压喷射挤压余压渗透等综合作用下，产生握裹凝结作用，形成连续密实的凝结体。
1.3冲切掺搅作用
高喷技术主要是借助于高压射流通过冲击切割和强烈扰动，使浆液在射流作用范围内扩散、充填周围土层，并与土石粒掺混搅合，硬化后形成凝结体从而改变原地层结构和组成，借以达到防渗或提高承载力的目的。高喷凝结体是多种因素综合作用的结果，高压射流对地层结构的影响范围，取决于比能值E的大小，其表达式为：E=（PQ）/（100V）
E—每米旋喷柱耗用的能量MJ/m；P—喷射灌浆压力Map；Q—射流浆量L/min；V—提升速度cm/min。E值大，旋喷柱的直径大，一般选用50～70cm直径较好，但最终应通过现场高喷试验确定。
1.4挤压、渗透作用
高喷射流强度随射流距离的增加而较快地衰减至射流束末端，虽能再冲切地层，但对地层仍产生挤压作用。同时，喷射结束后，静压灌浆持续进行，这对周围土体产生渗透作用，这样不仅可以促使凝结体与周围土体结合更加密实，还在凝结体外侧产生明显的渗透凝结层，具有较强的防渗性能。高喷灌泵技术有单管法、双管法、三管法。用水管、气管、浆管同轴布设组成喷射杆，杆底部设置有喷嘴，气、水喷嘴在上，浆液喷嘴在下，高喷时，随着喷射杆的旋转和提升，先是高压水和气的射流冲击扰动地层土体，呈翻滚松散状态，随后以低压注入浓浆掺混搅拌，硬化后形成凝结体。工艺参数主要有：水压38～40Mpa；气压0.06～0.8Mpa；浆压0.3～0.5Mpa。施工设备价廉、易购，高喷质量可满足设计要求，工效高，造价低，能充分利用原土地，就地取材，机械化程度高。
2 高压喷射灌浆施工技术的特点与流程
2.1高压喷射灌浆施工技术的特点
高压喷射灌浆有摆喷、旋喷及混合喷等多种工艺。也可根据施工条件和土质情况采用微型摆喷，这种型式的特点是板墙体连接可靠而且厚度大，摆角15°。因在喷射过程中容易发生串孔，影响邻孔的板墙体形成，所以高压喷射采用隔孔喷射，即单号孔喷射的灌浆初凝后的第二天喷双号孔。
高压喷射注浆法可以穿透已施工完毕的路基、结构物等，对其基础进行加固处理时，占用地上水利工程施工工作面小，不用对基础上面的结构进行破开处理，具有很大的灵活性和可操作性。相对于水利工程深层搅拌法，此法能适应不同地质情况，特别是对含水率较低的软弱地基的处理效果要比深层搅拌法要好。使用高压喷射注浆法时必须充分考虑到它对水利工程的扰动作用，并要有稳妥的施工方案及预防措施方可使用此工法进行施工，否则不但不能起到加固作用，还会危及水利结构的安全。
2.2高压喷射灌浆施工的基本方法
高压喷射灌浆施工技术常见的有两种：一种为无损贴嘴灌浆法；另一种为打孔埋管灌浆法。其中无损贴嘴灌浆法将是今后推广的方法。无损贴嘴灌浆法的灌浆施工工艺流程为：注浆嘴加工一打磨一冲洗一裂缝描述一贴嘴一封缝一压风检查一灌浆一灌浆嘴清除一质量检查。打孔埋管灌浆法的灌浆施工工艺流程为：打孔一冲洗一埋管封缝一压风检查一灌浆一质量检查。
3 水利工程高压喷射灌浆施工的质量控制措施
3.1 施工前的质量控制
组建素质较高的质量控制队伍。高压喷射灌浆施工参数不是一成不变的，这就需要安排一名有地质勘测经验的质量控制工程师，落实好监理人员各自的职责，根据施工强度配备相应质量控制人员。
（2）编制详细的专项控制细则。控制细则应包括：质量控制的组织机构，现场监理人员的职责分工；控制程序、方法和措施；关键工序质量控制点的设置，工序质量检查方法和验收标准；旁站方案；可能出現的质量问题和预防措施。
（3）审查施工单位的资质及技术水平，协助建设单位认真选好施工队伍。由于高压喷射灌浆施工工艺有一定的特殊性，工程总承包单位往往会分包给专业施工单位进行施工。这时，质量控制单位就要审查分包施工单位的资质等级和业务范围是否与本工程相适应，并且要了解有无同类工程的施工经验、企业的技术水平、质量管理措施以及已竣工工程的施工效果。
（4）对直接影响工程进度和工程质量的施工机械设备进行重点审查。包括：钻机、高压泵、搅拌机、储液罐、输浆管等的型号、性能参数以及使用要求，必须满足高压喷射灌浆施工工艺需要。为了保证施工的连续，还应备有足够的备配件。
3.2 施工中的质量控制
位置。根据设计要求，布设防渗刺墙，墙高、墙厚与设计要求一致。子距L一般为2.0m，有效半径达1.8m，摆角一般为15°（与钢盘堤接触处喷射摆角增大为26°左右）。提升速度一般为10cm/min.喷嘴型号为2mm，气嘴7mm，水压为29.4～34.3MPa，空气压735kPa.
（2）测压管的要求：管口为2 英寸的PVC管，管底1.1m 高为透水部分，外用400g/m2土工布包裹，管子四周用黄沙做漏层。
（3）材料。对工程中使用的材料质量进行控制，主要控制水泥质量。需复试的材料经监理人员现场见证取样后送专门检测部门进行复试，当需要在水泥浆液中掺入外加剂时，应通过试验确定合适掺量。
（4）钻孔的冲洗。钻孔经检验合格后，进行孔内和缝面冲洗。采用风、水轮换进行，冲洗时孔口敞开，将风（水）管插入孔底，风（水）反复冲洗，直至回清水后即可结束。
（5）压水（气）检查。压水检查在裂缝缝口材料达到一定强度后进行。采用单孔压水（气），逐孔检查，并详细记录各孔的外漏情况和漏水率大小。
（6）吹于钻孔、缝面。灌浆前，用压缩空气将孔内、缝内的积水吹挤干净。
（7）灌浆。为防止在灌浆压力作用下，裂缝两侧混凝土产生有害的应力和变形，在灌浆施工中应布置仪器对裂缝进行观测。灌浆应按由深到浅、由下至上、由一侧向另一侧的顺序依次进行。灌浆结束标准为单孔吸浆率趋于零，再继续灌注20～30min 结束。同时建议实行分序喷射工艺，以减少施工对桩基产生不利的影响，同时可防止因窜孔而破坏已喷射注浆的固结体。
3.3 施工后的质量控制
工程全部施工完成后，质量控制工程师应根据设计图纸对照施工记录进一步复核现场施工桩位是否有遗漏；审查检测单位的资质等级和技术装备，协助建设单位确定检测单位。同时为及时掌握处理部位或结构物的动态变化，应从工程开始起每天或每一施工部位开始及完成时均应对施工部位进行沉降的观测，对一些重要的施工部位如对大坝桩基础的处理时，甚至每次喷射前及完成喷射后均应进行观测，以便及时调整处理方案以及分析处理效果能否达到设计的要求。
4 水利工程基础施工中应用高压灌浆技术应注意的问题及相应的处理措施
4.1孔斜度过大及处理措施
在一定程度上，高喷城墙是否具有较好的连续性与孔斜度有着很大的关联，是能否顺利城墙的关键所在，一旦孔斜度大于上限高度之后，极易导致搭接不良、错位甚至搭接不上的情况。基于此，在水利工程基础施工钻孔之前，应做以下几点准备工作：一是保证钻机的安装绝对稳固；二是选用长方木用于铺设钻机底座，并借助水平进行找平；三是就主动钻杆的垂直度进行检测，从而确保钻杆使用出于顺直状态； 四是钻孔过程中应轻压缓钻，从而确保钻孔垂直，当钻进一定深度之后，应更换大于五米的长钻机继续钻进；五是在钻进施工过程中，应进行全程全方位的检测钻孔的垂直度，一旦发现孔斜度增大就应立即停止钻进并及时校对，特别需要注意的是，一旦发现孔斜度过大，并超过设计要求，除立即停止施工外，还应对所钻孔洞进行二次扫孔，以便于尽快纠正孔斜度。
4.2泥浆的漏失及处理措施
在水利工程基础施工中应用高压灌浆技术，除了控制好孔斜度外，还应注意泥浆漏失的控制，这是因为钻进施工过程中经常出现泥浆漏失的情况，通常情况下，导致泥浆漏失的原因主要来自于地层的地质情况。如果发生泥浆漏失，不但严重影响钻进进度，还直接影响着喷孔质量，进而对后续工序带来不必要的麻烦。基于此，如果出现泥浆漏失，应结合漏失泥浆量来采取针对性的措施，如果漏失量不大，则可继续施工，待其漏到一定程度不再漏即可；当漏失量较大时，则应对泥浆漏失部位采用砂土、粘土和少量水泥进行封堵。
4.3漏浆、孔口不冒浆及处理措施
不管是漏浆还是孔口不冒浆，其原因主要就是地层中的空隙较大。这就需要采取一定的措施：首先将一定量的速凝剂参入浆液以加快固结速度，并确保浆液能在规定的范围内迅速凝结，预防浆液流向更多的空隙，并在空隙较多的地段加大注浆量，若空隙较小，则应迅速將其填满，再进行正常施工。
5 结语
水利工程的高压喷射灌浆施工技术由于其特殊性，给施工质量控制工作带来一定的难度。一定要先熟悉其施工工艺过程，做好全过程质量管理，控制好关键环节，才能保证工程质量。
关键词：高压喷射灌浆；水利工程；质量控制；防渗加固
Abstract: The high pressure jet grouting (high pressure jet grouting) technology has a wide range of applications in underground and foundation seepage control works. Due to the superiority of high pressure jet grouting construction technology, in the actual construction of the water conservancy project often uses this technique for seepage prevention treatment, this paper introduces the construction technology of high pressure jet grouting mechanism, characteristics, process and quality control in the construction process.
Key words: high pressure jet grouting; water engineering; quality control; seepage proof and reinforcement
中图分类号：TV543 文献标识码：A文章编号：
高喷灌浆技术是一种采用高压水或高压浆液形成高速喷射流束，冲击、切割、破碎地层土体，并以水泥基质浆液充填、掺混其中，形成桩柱或板墙的凝结体，用以提高地基防渗或承载力的施工技术。当前，我国大部分水利工程由于经过多年的运行，都在不同程度上存在着一些病险问题，而基础渗透就是其中的一个病险问题。一旦水利工程基础出现渗透，不仅造成水利工程不能正常运行，不能充分发挥其效益，而且还严重威胁到下游人民生命财产的安全。为此，为确保水利工程的安全运行，本文就水利工程基础防渗处理中高喷灌浆技术应用展开阐述，以供参考。
1 工艺原理
1.1升扬、转换作用
高喷施工时冰、气、浆由喷嘴中喷出，压缩空气除能对水或浆液构成外包气层，使水或浆液射流能透入地层较远距离并维持较大压力破碎地层结构外，还可产生升扬作用，浆经射流冲击切削后的土石碎屑和地层中细粒，由孔壁和喷射杆的环状间隙中升扬带出孔外，空余部位由浆液替代，同时也起到了转换作用。
1.2位移握裹作用
地层中较小的块石，由于喷射能量大，辅以升扬、转换作用，最终浆液可填满块石四周的空隙并将其握裹，遇到大的块石或在块石集中区应降低提升速度提高比能值。在强大的冲击震动力作用下，块石将会产生位移、松动，浆液沿块石四周空隙或块石间孔隙渗入。在高压喷射挤压余压渗透等综合作用下，产生握裹凝结作用，形成连续密实的凝结体。
1.3冲切掺搅作用
高喷技术主要是借助于高压射流通过冲击切割和强烈扰动，使浆液在射流作用范围内扩散、充填周围土层，并与土石粒掺混搅合，硬化后形成凝结体从而改变原地层结构和组成，借以达到防渗或提高承载力的目的。高喷凝结体是多种因素综合作用的结果，高压射流对地层结构的影响范围，取决于比能值E的大小，其表达式为：E=（PQ）/（100V）
E—每米旋喷柱耗用的能量MJ/m；P—喷射灌浆压力Map；Q—射流浆量L/min；V—提升速度cm/min。E值大，旋喷柱的直径大，一般选用50～70cm直径较好，但最终应通过现场高喷试验确定。
1.4挤压、渗透作用
高喷射流强度随射流距离的增加而较快地衰减至射流束末端，虽能再冲切地层，但对地层仍产生挤压作用。同时，喷射结束后，静压灌浆持续进行，这对周围土体产生渗透作用，这样不仅可以促使凝结体与周围土体结合更加密实，还在凝结体外侧产生明显的渗透凝结层，具有较强的防渗性能。高喷灌泵技术有单管法、双管法、三管法。用水管、气管、浆管同轴布设组成喷射杆，杆底部设置有喷嘴，气、水喷嘴在上，浆液喷嘴在下，高喷时，随着喷射杆的旋转和提升，先是高压水和气的射流冲击扰动地层土体，呈翻滚松散状态，随后以低压注入浓浆掺混搅拌，硬化后形成凝结体。工艺参数主要有：水压38～40Mpa；气压0.06～0.8Mpa；浆压0.3～0.5Mpa。施工设备价廉、易购，高喷质量可满足设计要求，工效高，造价低，能充分利用原土地，就地取材，机械化程度高。
2 高压喷射灌浆施工技术的特点与流程
2.1高压喷射灌浆施工技术的特点
高压喷射灌浆有摆喷、旋喷及混合喷等多种工艺。也可根据施工条件和土质情况采用微型摆喷，这种型式的特点是板墙体连接可靠而且厚度大，摆角15°。因在喷射过程中容易发生串孔，影响邻孔的板墙体形成，所以高压喷射采用隔孔喷射，即单号孔喷射的灌浆初凝后的第二天喷双号孔。
高压喷射注浆法可以穿透已施工完毕的路基、结构物等，对其基础进行加固处理时，占用地上水利工程施工工作面小，不用对基础上面的结构进行破开处理，具有很大的灵活性和可操作性。相对于水利工程深层搅拌法，此法能适应不同地质情况，特别是对含水率较低的软弱地基的处理效果要比深层搅拌法要好。使用高压喷射注浆法时必须充分考虑到它对水利工程的扰动作用，并要有稳妥的施工方案及预防措施方可使用此工法进行施工，否则不但不能起到加固作用，还会危及水利结构的安全。
2.2高压喷射灌浆施工的基本方法
高压喷射灌浆施工技术常见的有两种：一种为无损贴嘴灌浆法；另一种为打孔埋管灌浆法。其中无损贴嘴灌浆法将是今后推广的方法。无损贴嘴灌浆法的灌浆施工工艺流程为：注浆嘴加工一打磨一冲洗一裂缝描述一贴嘴一封缝一压风检查一灌浆一灌浆嘴清除一质量检查。打孔埋管灌浆法的灌浆施工工艺流程为：打孔一冲洗一埋管封缝一压风检查一灌浆一质量检查。
3 水利工程高压喷射灌浆施工的质量控制措施
3.1 施工前的质量控制
组建素质较高的质量控制队伍。高压喷射灌浆施工参数不是一成不变的，这就需要安排一名有地质勘测经验的质量控制工程师，落实好监理人员各自的职责，根据施工强度配备相应质量控制人员。
（2）编制详细的专项控制细则。控制细则应包括：质量控制的组织机构，现场监理人员的职责分工；控制程序、方法和措施；关键工序质量控制点的设置，工序质量检查方法和验收标准；旁站方案；可能出現的质量问题和预防措施。
（3）审查施工单位的资质及技术水平，协助建设单位认真选好施工队伍。由于高压喷射灌浆施工工艺有一定的特殊性，工程总承包单位往往会分包给专业施工单位进行施工。这时，质量控制单位就要审查分包施工单位的资质等级和业务范围是否与本工程相适应，并且要了解有无同类工程的施工经验、企业的技术水平、质量管理措施以及已竣工工程的施工效果。
（4）对直接影响工程进度和工程质量的施工机械设备进行重点审查。包括：钻机、高压泵、搅拌机、储液罐、输浆管等的型号、性能参数以及使用要求，必须满足高压喷射灌浆施工工艺需要。为了保证施工的连续，还应备有足够的备配件。
3.2 施工中的质量控制
位置。根据设计要求，布设防渗刺墙，墙高、墙厚与设计要求一致。子距L一般为2.0m，有效半径达1.8m，摆角一般为15°（与钢盘堤接触处喷射摆角增大为26°左右）。提升速度一般为10cm/min.喷嘴型号为2mm，气嘴7mm，水压为29.4～34.3MPa，空气压735kPa.
（2）测压管的要求：管口为2 英寸的PVC管，管底1.1m 高为透水部分，外用400g/m2土工布包裹，管子四周用黄沙做漏层。
（3）材料。对工程中使用的材料质量进行控制，主要控制水泥质量。需复试的材料经监理人员现场见证取样后送专门检测部门进行复试，当需要在水泥浆液中掺入外加剂时，应通过试验确定合适掺量。
（4）钻孔的冲洗。钻孔经检验合格后，进行孔内和缝面冲洗。采用风、水轮换进行，冲洗时孔口敞开，将风（水）管插入孔底，风（水）反复冲洗，直至回清水后即可结束。
（5）压水（气）检查。压水检查在裂缝缝口材料达到一定强度后进行。采用单孔压水（气），逐孔检查，并详细记录各孔的外漏情况和漏水率大小。
（6）吹于钻孔、缝面。灌浆前，用压缩空气将孔内、缝内的积水吹挤干净。
（7）灌浆。为防止在灌浆压力作用下，裂缝两侧混凝土产生有害的应力和变形，在灌浆施工中应布置仪器对裂缝进行观测。灌浆应按由深到浅、由下至上、由一侧向另一侧的顺序依次进行。灌浆结束标准为单孔吸浆率趋于零，再继续灌注20～30min 结束。同时建议实行分序喷射工艺，以减少施工对桩基产生不利的影响，同时可防止因窜孔而破坏已喷射注浆的固结体。
3.3 施工后的质量控制
工程全部施工完成后，质量控制工程师应根据设计图纸对照施工记录进一步复核现场施工桩位是否有遗漏；审查检测单位的资质等级和技术装备，协助建设单位确定检测单位。同时为及时掌握处理部位或结构物的动态变化，应从工程开始起每天或每一施工部位开始及完成时均应对施工部位进行沉降的观测，对一些重要的施工部位如对大坝桩基础的处理时，甚至每次喷射前及完成喷射后均应进行观测，以便及时调整处理方案以及分析处理效果能否达到设计的要求。
4 水利工程基础施工中应用高压灌浆技术应注意的问题及相应的处理措施
4.1孔斜度过大及处理措施
在一定程度上，高喷城墙是否具有较好的连续性与孔斜度有着很大的关联，是能否顺利城墙的关键所在，一旦孔斜度大于上限高度之后，极易导致搭接不良、错位甚至搭接不上的情况。基于此，在水利工程基础施工钻孔之前，应做以下几点准备工作：一是保证钻机的安装绝对稳固；二是选用长方木用于铺设钻机底座，并借助水平进行找平；三是就主动钻杆的垂直度进行检测，从而确保钻杆使用出于顺直状态； 四是钻孔过程中应轻压缓钻，从而确保钻孔垂直，当钻进一定深度之后，应更换大于五米的长钻机继续钻进；五是在钻进施工过程中，应进行全程全方位的检测钻孔的垂直度，一旦发现孔斜度增大就应立即停止钻进并及时校对，特别需要注意的是，一旦发现孔斜度过大，并超过设计要求，除立即停止施工外，还应对所钻孔洞进行二次扫孔，以便于尽快纠正孔斜度。
4.2泥浆的漏失及处理措施
在水利工程基础施工中应用高压灌浆技术，除了控制好孔斜度外，还应注意泥浆漏失的控制，这是因为钻进施工过程中经常出现泥浆漏失的情况，通常情况下，导致泥浆漏失的原因主要来自于地层的地质情况。如果发生泥浆漏失，不但严重影响钻进进度，还直接影响着喷孔质量，进而对后续工序带来不必要的麻烦。基于此，如果出现泥浆漏失，应结合漏失泥浆量来采取针对性的措施，如果漏失量不大，则可继续施工，待其漏到一定程度不再漏即可；当漏失量较大时，则应对泥浆漏失部位采用砂土、粘土和少量水泥进行封堵。
4.3漏浆、孔口不冒浆及处理措施
不管是漏浆还是孔口不冒浆，其原因主要就是地层中的空隙较大。这就需要采取一定的措施：首先将一定量的速凝剂参入浆液以加快固结速度，并确保浆液能在规定的范围内迅速凝结，预防浆液流向更多的空隙，并在空隙较多的地段加大注浆量，若空隙较小，则应迅速將其填满，再进行正常施工。
5 结语
水利工程的高压喷射灌浆施工技术由于其特殊性，给施工质量控制工作带来一定的难度。一定要先熟悉其施工工艺过程，做好全过程质量管理，控制好关键环节，才能保证工程质量。