浅析水利工程基础防渗处理中的高喷灌浆技术.pdf

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1、2013年2月口E

2、玉】臣施工技术【文章编号11673-0038(2013105-0129-03浅析水利工程基础防渗处理中的高喷灌浆技术焦德杰(重庆市水利电力建筑勘测设计研究院重庆市江北区400020)摘要：在科学技术发展推动下，现代工业提供了大功率高压泵、钻机、硬质合金喷嘴总成等先进装备，在水力采煤工作中高压水射流技术原理应用中，为新的加固土体方法创造了新的物质条件和理论基础，于是在20世纪60年代末70年代初期别具一格的高压喷射灌浆法应运而生。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

3、性较强时，在水流的作用下对基础的危害很大。本文讨论了高压喷射灌浆的机理及在运用中的工艺参数的确定及防渗效果。关键词：基础防渗处理；高喷灌浆技术；原理；应用引言高压喷射灌浆防渗技术于20世纪70年代首先由日本和瑞典分别提出，20世纪80年代，我国将高压喷射灌浆防渗技术应用于水利工程中，并得到了广泛的推广。该技术有点良多，不仅可以增加地基厚度、减少建筑物的沉降可能，还能坝体、边坡、隧道的加固等，适用范围广泛。本文探讨了该技术的原理和作用，还提出实践中得出的注意事项等等。l高喷灌浆技术工艺原理1．1冲切掺搅作用高喷灌浆技术的原理是：利用

4、高压射流，浆液在冲击切割和强烈扰动的过程中不断扩散，填充周围土层，与土石粒混搅硬化后，就形成了凝结体，凝结体可以原地层的结构，从而起到防渗作用。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)式中：E——每米旋喷柱耗用的能量，MJ／m；卜_喷射灌浆压力，MPa：Q——射流浆量，Umin；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。1．2升扬、转换作用高喷灌浆施工时，水、气、浆同时喷出

5、，空气经过压缩能够产生很多作用：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的同时，还能产生升扬作用，一些细小的土石和碎屑经过切削后一同被喷射到孔外，喷射后的空余部分由浆液代替，这也形成了一种转换过程。1．3挤压、渗透作用高喷灌浆的喷射流强度并不是恒定的，喷射距离越远，喷射流强度越弱，会对地层起到挤压作用。渗透作用是在喷射结束后进行的，喷射完成后静压灌浆仍会持续进行，产生的渗透作用促进凝结体的密实周围土体，使土体更加紧实牢固，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。2高压喷射凝结体(1)凝结体的型式与

6、高压喷射方式有关。常见有三种：①喷嘴喷射时，边旋转边垂直提升，简称旋喷，可形成圆柱形凝结体；②喷嘴的喷射方向固定，则称定喷，可形成板状凝结体；③喷嘴喷射时，边提升边摆动，简称摆喷，形成哑铃状或扇形凝结体。(2)结构布置型式为了保证高压喷射防渗板(墙)的连续性与完整性，必须使各单孔凝结体在其有效范围内相互可靠连接，这与设计的结构布置型式及孔距有很大关系。常用的结构布置型式：①定喷折线结构：②摆喷折线结构；③摆喷对接结构；④柱定结构；⑤柱摆结构；⑥旋喷套接结构(单排、双排、三排)，如图1所示。鲤施工技术■村嗣麓裔2013年2月3高压喷

7、射灌浆施工方法和程序3．1高压喷射灌浆施工方法高压喷射灌浆分单管法、二管法、三管法及多管法等几种，它们各有特点，根据工程要求和地层条件选用。(1)单管法(ccP法)采用高压灌浆泵以大于20MPa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)双管法(JSG法)．有两个管道，分别将浆液和压缩空气直接射入地层，浆压达45～50MPa，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。其工效高，效果好，适合处理地下水丰富、含大粒径块石及孔隙

8、率大的地层。(3)三管法(CJP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，先有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。常用参数为：水压38。40MPa，气压0．6～0．8MPa，浆压0．3～0．5MPa。(4)多管法(SSS—MAN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。3．2高压

9、喷射灌浆施工程序(1)准备工作。高压喷射灌浆在施工前必须做好以下准备工作：①熟悉高喷工程的设计文件和图纸及有关资料、要求、并编写施工组织设计。包括．a．工程概况，主要施工项目及要求；b．高喷灌浆控制标准及施工注意事项；c．施工现场平面布置并作图示；