高壓擺噴灌漿技術研究論文

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工程概況

清河水庫位于穆棱市八面通鎮清河村南1km處的清河流域中上游，距八面通鎮6km。總庫容305.5萬m3，是一座以防洪、灌溉為主的小（Ⅰ）型水庫，設計標準為50年一遇洪水，校核標準為500年一遇洪水，灌溉設計保證率為75%。清河水庫主體工程包括大壩、溢洪道和放水洞。大壩為混合土壩，壩長310m，溢洪道為開敞式側堰，堰長37m，放水洞為壩下埋管式砼箱涵，洞長42m。

清河水庫始建于1958年期間，由群眾隊伍進行施工，工程質量相對較差，雖然經過幾次維修改造，但仍存在壩體、壩基滲漏嚴重等諸多問題，被鑒定為三類壩。清河水庫除險加固工程于2008年3月1日開工建設，對土壩滲漏采用高壓擺噴灌漿技術進行處理，通過試驗檢測，土壩滲透指標由施工前的10-3cm/s提高到10-6cm/s，防滲效果良好。

2高壓擺噴灌漿技術要點

2.1技術原理。高壓擺噴灌漿技術是采用三管法，噴射介質為水、水泥基質漿液和壓縮空氣，使噴射管做一定角度的擺動和提升運動，利用高壓水形成高速噴射流束，沖擊、切割、破碎地層土體，并以水泥基質漿液充填、摻混其中，形成扇形斷面板墻狀的凝結體，以提高壩體防滲能力的施工技術。

2.2施工工序和設備。高壓擺噴灌漿施工工序為：布孔、鉆孔、制漿、高壓灌漿、靜壓回灌。主要施工設備有：鉆機、高噴臺車、制漿機、高壓水泵、空壓機、灌漿泵。

2.3布孔與鉆孔。布孔分三個階段。第一階段布先導孔，沿壩體灌漿軸線方向每30米左右布置一個先導孔，利用先導孔采取芯樣，可摸清各壩段壩體土質類別、地層變化、漏漿程度、基巖深度等情況。第二階段布試驗孔，根據工程地質報告和先導孔鉆孔情況在大壩一端按設計孔距布置試驗孔，進行現場試驗確定合適的孔距和灌漿參數。第三階段布灌漿孔，按現場試驗確定的孔距沿防滲墻軸線布灌漿孔，先導孔可作為灌漿孔之一。鉆孔可采用任意一種鉆進方式。

清河水庫布置了9個先導孔，9個試驗孔，共210個灌漿孔（含先導孔和試驗孔），采用回轉鉆進并泥漿護壁。鉆孔孔距為1.5m，孔徑為130mm，設計深度為進入基巖以下1m，實際孔深超出設計深度0.3mm.。

2.4制漿。高壓擺噴灌漿漿液為水泥漿。使用水泥為32.5級普通硅酸鹽水泥，水灰比為1.2：1～0.8：1，漿液密度為1.55g/cm3～1.7g/cm3。水泥漿采用二級攪拌，二級過濾。一級攪拌時間不少于90s，經過濾后進入二級攪拌機，邊攪拌邊過濾邊使用，過濾篩網眼尺寸為2mm。

2.5高壓灌漿。高壓擺噴灌漿在鉆孔施工完成并檢驗合格后進行，采用二序施工，先噴Ⅰ序孔，后噴Ⅱ序孔。注漿前先進行地面試噴，檢查機械及管路情況，如水、氣、漿是否暢通，各種參數是否滿足設計要求，并調準噴射方向和擺動角度。一切正常后，垂直下入噴管至設計深度，先送水泥漿液，后送水和氣，按規定參數進行原位噴射，待孔口返出漿液密度達到1.2g/cm3后再按設計的提升速度由下至上進行連續擺噴作業，如果中途因故中斷后恢復施工時，應對中斷孔段進行復噴，復噴搭接長度不小于0.5m。灌漿施工的各種技術參數見表1。

2.6靜壓回灌。當噴桿提升至距地面40cm高度時，先停止水和氣，再停水泥漿，由于孔內漿液會發生析水、沉淀和凝固收縮，高噴墻體的頂部會產生凹穴，需用水泥漿及時進行靜壓回灌填補。靜壓回灌要間斷進行，直至填筑到孔口，漿液不再下沉時為止。每孔完成高噴灌漿后，要對水泥漿管道系統進行沖洗，防止管道堵塞。

3施工記錄

在高噴灌漿施工中必須每天做好施工記錄，記錄中按造孔和灌漿分別記錄，記錄主要內容如下：一、造孔記錄：造孔記錄內容包括孔號、序號、樁號、鉆孔時間（包括開鉆時間和完成時間）、鉆孔深度、基巖深度、地質分層描述以及鉆孔過程中出現的問題等項內容；二、高噴灌漿記錄：包括孔號、序號、樁號、灌漿時間、提升速度、旋轉速度、擺動角度、水、氣、漿的壓力和流量、漿液密度、孔口返漿情況以及出現特殊情況的處理等內容。

4施工中特殊情況的處理

高噴灌漿施工中，在鉆孔和灌漿過程會出現塌孔、漏漿、冒漿、串孔等問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，必須查明原因，及時進行處理。清河水庫在高壓擺噴灌漿中，以上情況都有不同程度發生，經過及時恰當的處理，確保了施工進度和質量。

4.1塌孔。塌孔是在成孔后，由于在鉆孔部位的地層中含砂或礫石較多時，會出現坍塌、脫落，導至灌漿時噴射管無法下到設計深度。

解決方法：可采取加大泥漿濃度或在泥漿中加入火堿、膨潤土護壁，必要時可采用套管護壁法鉆進。

4.2漏漿。漏漿是由于地層中存在砂、砂礫石或通道，主要表現在鉆孔或灌漿時孔口不返漿或返漿量降低。

解決方法：鉆孔時可采取加大泥漿濃度、泥漿中摻加細砂或向孔內填充水玻璃等堵漏材料。灌漿時發生漏漿可采取停止噴桿提升或降低提升速度、降低噴射壓力和流量、在漿液中摻入速凝劑、加大漿液密度、灌注水泥砂漿或水泥黏土漿等措施。不論是在鉆孔還是灌漿過程中，必需待孔口返漿正常后才能正常提升鉆桿或噴桿。

4.3冒漿。冒漿是指在灌漿過程中漿液在壩坡、地面或庫區底部流出或噴出。

解決方法：可采取在冒漿點加覆蓋、降低灌漿壓力、間斷灌漿等措施。

4.4串孔。串孔是指在某一孔口正常灌漿時，漿液從相臨孔口返出，說明鉆孔在地下有通道相通。解決方法：可將串孔孔口開挖清理后封閉并壓重、降低灌漿壓力等措施。灌漿孔結束后，應盡快對串漿孔進行復鉆至設計高程。

5高壓擺噴墻質量檢查

在高壓擺噴灌漿施工過程中，應對水泥、漿液和各道工序的質量嚴格進行控制和檢查，灌漿結束后，可采用大開挖檢查法、鉆孔取芯檢查法、圍井試驗檢查法等方法對防滲墻體進行質量檢查和綜合質量評定。

5.1大開挖檢查法。沿擺噴墻體兩側或一側進行開挖，挖深一般2～2.5m。用肉眼直觀檢查Ⅰ序、Ⅱ序孔噴射距離、銜接情況，在不同部位橫向打孔取芯檢查墻體厚度、強度等項指標。清河水庫共開挖了5段27m對高壓擺噴墻進行檢查。

5.2鉆孔取芯檢查法。高壓擺噴墻完成14天后，可在墻體上布置鉆孔取芯。檢查孔孔位布置在墻體中心線上的相鄰兩孔高壓擺噴墻體的搭接處，自上而下分段鉆孔、取芯和進行靜水頭壓水試驗。每個單元工程可布置1個檢查孔。清河水庫按單元工程劃分共布置5個檢查孔，共取38個芯樣。

5.3圍井試驗檢查法。圍井檢查需在高壓擺噴墻完成7天后進行，圍井宜布置在地層復雜、漏漿嚴重或可能存在質量缺陷等部位，以高壓擺噴墻為一側井壁，進行布孔和灌漿形成井型封閉式墻體，并對井底進行封閉，在圍井內鉆孔進行注水或抽水試驗。圍井各面墻體軸線圍成的平面面積，砂土、粉土層中不小于3m2，礫石、卵石層中不小于4.5m2。清河水庫共布置了2個圍井，檢測結果高壓擺噴墻體滲透系數k=1.48×10-6cm/s，小于設計滲透系數值(k)=i×10-5cm/s(i=1~9)，質量滿足設計要求。

6結束語

高壓擺噴灌漿技術在穆棱市清河水庫除險加固工程中得到了很好的應用，它具有工程造價適中、防滲效果良好、施工條件要求低等優點，隨著這項技術逐步成熟，必將在更多的防滲工程中推廣和使用。

論文關鍵詞：高壓擺噴灌漿；施工工藝；水庫；壩體防滲；問題處理

論文摘要：結合穆棱市清河水庫除險加固工程高壓擺噴灌漿實例，探討高壓擺噴灌漿技術應用和施工過程中可能遇到的情況及處理方法。

參考文獻

[1]《水電水利工程高壓噴射灌漿技術規范》，DL/T5200-2004；

[2]《黑龍江省穆棱市清河水庫除險加固工程初步設計》，黑龍江省牡丹江市水利勘測設計研究院。