水利水电中高压喷射灌浆技术浅谈

 摘要：高压喷射灌浆技术是建筑工程加固中的常用技术，在水利水电工程加固中有着较为广泛的应用，对于提高水利水电工程的施工质量、延长工程寿命、简化灌浆施工的流程有着重要的作用。本文介绍了高压喷射灌浆技术的优势、施工原理及特征，分析了水利水电工程施工中高压喷射灌浆技术，以阳澄湖中西湖连通工程一标段工程为例分析了高压喷射灌浆技术的应用，旨在研究水利水电工程中高压喷射灌浆技术的应用内容。

关键词：水利水电工程高压喷射灌浆技术液压站

1.高压喷射灌浆技术概述

1.1定义

利用钻孔技术打孔，将带有特制喷嘴的注浆管送到需要灌浆的位置，借助压力为20~40MPa的高压水泵将水泥拌合物浆喷射到特定位置，这种应用高压喷射流冲击土体的方法就叫高压喷射灌浆技术。它利用的是冲击力、离心力和重力等协同作用的效果。灌浆的水泥浆拌合物需要按照规定的比例配比，灌浆凝结后就形成了加固层。

1.2施工优势

采用灌浆技术加固土体的施工技术施工工艺简单，被加固的土体耐用性强，加固施工的限制较小，因此应用范围较广，可普遍使用于水利水电工程施工加固中。

1.3施工原理及特征

高压喷射灌浆技术依靠高压喷射流使水泥浆拌合物和土体充分融合，其根本目的在于提升水泥浆和钻孔土体的混合度及凝结效果，使钻孔内壁形成一层具有保护作用的加固层，这层加固层将钻孔与土体隔绝，进而起到防渗的效果。因此施工的原理就是通过提升水泥浆和土体结合层的阻隔效果来加强防渗作用。其特征是适用性强、成本低、加固效果好。

2.高压喷射灌浆技术分析

2.1单管法施工技术

单管法高压喷射灌浆技术是应用20~25MPa的单独通道的喷灌进行灌浆施工的技术，该技术的施工延展性较小，适用于加固需求较小、钻孔孔径为0.5~0.9m的水利水电工程土层的加固。单管法应用的是水泥浆材料，该材料具有板结速度快、施工成本低的优势。

2.2二管法施工技术

二管法是在单管法的之上增加了一个压力为0.7~0.8MPa的压缩空气通道，通过水泥浆通道和压缩空气通道同时喷射高压泥浆和空气，加强喷射的压力和冲击力，用于加固需求较强、钻孔孔径为0.8~1.5m的水利水电工程土层的加固。

2.3三管法施工技术

三管法是在二管法施工技术的之上增加了输送压力为30~50MPa的高压水流的通道，通过水、气、浆通道同时喷射压力为0.7~0.8MPa的圆状气流，共同作用于土体结构来冲击和破坏土体，达到较大的破坏程度，用以扩大灌浆加固的面积和程度，提高加固作用。三管法施工技术用于水利水电工程中加固需求特大的土体结构，通常泥浆量为80~100L/min、密度1.6~1.8g/cm3，使用与钻孔孔径为1.0~2.0m的工程，加固效果要比单管法、二管法大2倍。

3.水利水电工程中高压喷射灌浆技术的应用

3.1工程概况

阳澄湖中西湖连通工程一标段位于苏州市阳澄湖中西湖北部湖湾连接处，建设内容为重建跨径13米桥梁1座；新建活动堰2座，均为单孔净宽10米；新建净宽20米节制闸1座，双孔布置，每孔净宽10米。工程主体结构、主要设备特征值如下：（1）严家港闸地基加固464根，水泥搅拌桩∮60@110，桩长13-15m；基础防渗墙526根，水泥搅拌桩∮60@50，桩底▽-11.0m；（2）中心港堰地基加固水泥土、158根木桩∮20@50,桩长4-5m；（3）东厅港堰地基加固水泥土；（4）上字圩西闸地基加固92根，水泥搅拌桩∮60@110,桩长14m，基础防渗墙199根，水泥搅拌桩，∮60@50,桩底▽-14.40m；（5）直立挡墙基础加固1308根，水泥搅拌桩∮60@100,桩长12.5m。

3.2施工设备

液压泵、驱动用电动机、油箱、方向阀、节流阀、溢流阀等组成的液压装置，也就是液压站。为了保证该工程高压喷射灌浆技术的施工质量，工程队采用液压机组自组装的施工设备，机组设备组装后进行了相应的实验检测。液压泵站采45锻件GB/T699的材料制作的阀块，不锈钢1Cr18Ni9制作的油箱，油管采用不锈钢1Cr18Ni9材料制作，泵站系统的清洁度为系统清洁度达NAS1638标准中的8级。钻孔采用数控刨台卧式铣镗床TKP6513或数控落地镗铣床TJK6920，上安装有传感器，可用于监测钻孔状态。液压泵站设备在油口、液压阀件、管路走向、油泵-电机转向、压力表等处均设置有醒目铭、标牌，以帮助识别和观测。液压泵站组装工序如下：零件、标准件、外购件出库→去毛刺→清洗→油箱就位→油泵底座就位→阀台就位→油箱附件组装→油泵电机组组装→阀台组装→泵站管路配制→管路清洗→管道循环冲洗装置循环冲洗→泵站自循环冲洗→液压泵站试验→表面涂漆→入库。

3.3施工工艺

3.3.1冲击切割及掺混搅合

该工艺是高压喷射灌浆技术中的扩大喷射范围、提高灌浆延伸的技术，主要通过高压射流的冲击力来切割土体，使土体与水泥浆掺混搅合，凝结后形成板块固体，加固土层结构，起到拱顶的作用。冲击切割的力度和高压射流的速度、射浆压力有极大的关系，一般压力越大、射浆流量速度越快，切割的作用越大。水利水电工程一般选择0.5-0.7米的孔径灌浆。

3.3.2升扬、转换

升扬、转换与转化作用是三管喷射灌浆施工中空气通过喷射杆的间隙作用升扬出孔径之外，进而将空气压力转化为喷射压力的作用，用以提高高压喷射灌浆对原土层的破坏作用。

3.3.3挤压与渗透

高压喷射的水泥浆通过挤压与渗透进入到地层结构中，渗透到地层结构中的水泥浆与土层结合，凝结后就会形成牢固的保护层，对地层结构起到牢固的加固作用。

4.高压喷射灌浆施工

高压喷射灌浆技术施工前需要先钻孔，然后下入喷射管道，指导射杆接触到钻孔底部，然后设定高压射浆的相关参数，如水压、气压、浆压、速度等，最后根据施工流程实施喷射灌浆。需要注意的是，高压喷射灌浆技术需要提前对施工场地进行清理，清除所有的障碍物，防治引起安全事故的发生。

5.结语

综上所述，高压喷射灌浆技术的加固效果较好，将其应用于水利水电工程施工中可以提升管水坝、水闸底部的防渗效果，确保水利水电工程地基结构的稳性。根据不同水利水电工程的施工需求，高压喷射灌浆技术选择单管、双管及三管，满足水利水电工程中不同的加固与防渗需求，保证水利水电工程施工质量。而高压灌浆机械设备的自动化与智能化的提升，则全面保证了高压灌浆施工的效率。现阶段，施工企业及其施工队伍应该加强对高压喷射灌浆技术的研究与改进，促进这一技术施工工艺的改进和加固作用的提升，保证高压喷水关键技术在信息化水利水电工程中应用的可行性。

参考文献：

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