知识点：高压喷射灌浆 1. 引言 在以往的施工中，因没有很好的处理条件，导致水闸基础出现裂缝和渗漏点，若无法及时进行处理，将会导致水闸或是坝体出现严重的安全质量问题，有些坝体在这样的情况下带病运行多年，需要进行防渗加固处理。高压摆喷灌浆技术首先在日本建筑工程中使用，我国在上世纪70年代得到很好的推广应用。高压摆喷灌浆技术是将钻机在水闸基础最为薄弱的区域，利用高压喷射的方式，将水泥和石颗粒进行结合，形成抗压结构，以达到防渗加固的效果。该施工技术主要是通过高压的方式将浆体泵送出喷射状态，对土体进行压力切割，并将水泥基质贯入土体形成凝结的整体结构，以达到提高地基承载能力的效果。其施工方式有单管和多管的喷射形式。考虑到现有水闸工程在使用中运转高效和质量要求高的特点，当出现局部区域渗漏的情况时，采用高压摆喷灌浆技术进行快速的补强施工，能够起到很好的补漏作用。使用高压摆喷灌浆技术的方式能够在原有结构物的表面形成冲击效果，在对施工环境有一定约束的情况下，不同方式和不同方向的喷射能够满足施工的要求，并且高压力能够将浆体喷射到砂砾层，对于水闸基础出现渗漏的情况，能够起到很好的补强效果。
知识点：高压喷射灌浆
1. 引言
在以往的施工中，因没有很好的处理条件，导致水闸基础出现裂缝和渗漏点，若无法及时进行处理，将会导致水闸或是坝体出现严重的安全质量问题，有些坝体在这样的情况下带病运行多年，需要进行防渗加固处理。高压摆喷灌浆技术首先在日本建筑工程中使用，我国在上世纪70年代得到很好的推广应用。高压摆喷灌浆技术是将钻机在水闸基础最为薄弱的区域，利用高压喷射的方式，将水泥和石颗粒进行结合，形成抗压结构，以达到防渗加固的效果。该施工技术主要是通过高压的方式将浆体泵送出喷射状态，对土体进行压力切割，并将水泥基质贯入土体形成凝结的整体结构，以达到提高地基承载能力的效果。其施工方式有单管和多管的喷射形式。考虑到现有水闸工程在使用中运转高效和质量要求高的特点，当出现局部区域渗漏的情况时，采用高压摆喷灌浆技术进行快速的补强施工，能够起到很好的补漏作用。使用高压摆喷灌浆技术的方式能够在原有结构物的表面形成冲击效果，在对施工环境有一定约束的情况下，不同方式和不同方向的喷射能够满足施工的要求，并且高压力能够将浆体喷射到砂砾层，对于水闸基础出现渗漏的情况，能够起到很好的补强效果。
2. 高压摆喷灌浆技术使用方式
高压摆喷灌浆首要考虑的是压力装置，利用机械的能力，在一定形状的喷嘴中进行流体压力，在高速的喷射能力中，将液体进行快速射流，考虑到喷嘴大小和喷射距离的不同，必须计算在单位时间内喷射浆体的流量和能力，在功率加大的情况下，压力也随之增大。根据以往的经验，在选取喷嘴孔径为5mm时，喷射压力在15Mpa、25Mpa、35Mpa、45Mpa中，功率随着压力成上升趋势，考虑到经济效益，采用35Mpa作为喷射压力，能够满足连续脉冲迸射的基本要求。
水泥浆体在喷射过程中，速度不断发生变化，直接导致流动的状态发生变化，通常是层流变化为紊流，逐渐形成雾状。大致可分为三个阶段，初期的喷射区域、辐射区域和散失区域。结合初期阶段的初速度，考虑水闸中土体状态，可动态调整初设速率，在喷射能量逐渐消减和水泥浆形成固结的时间相一致。考虑到水泥浆在土体中的搅拌效果，后期由于喷射面的加大，形成与水体的融合。由于高压摆喷灌浆在空气中和水中受到的阻力不同，考虑水压力的作用，喷射的初速度相应的提高，并且考虑到水流的变化情况。在多管喷射中，管与管之间相互影响，形成紊流造成环向水压的情况，可减少压力衰减时间，提高对土体冲切的基本效果。在实际的操作中，考虑到喷射角度和水压的变化，会出现冲切不均匀的情况，根据压力周期性的变化值，形成对土层的冲击荷载，提高对土层的处理力度。在喷射中，由于喷嘴与土层的距离存在不同，射流在土粒上的反应程度有一定的差异，在部分的填充过程中会出现空蚀的情况，紊流对土体进行高压破坏，土体出现空蚀造成一定范围内的脱落现象。在对于水闸的填补过程中，将加压后的浆体在空隙中注入，所产生的土体剥落，此后沿轴线防线逐渐加大剥落的范围。
在高压摆喷灌浆技术的使用中，要明确喷射的基本方式，在冲击的作用下，沿着缝隙对土体进行劈裂，根据土体的疲劳强度，整体上对土体形成破坏，完成泥浆和沙砾之间的结合，形成结构的重组。高压摆喷灌浆在切割的范围内形成凝聚结构，对冲击的范围内造成渗透的效果，在渗透层中根据不同的冲击效果，形成挤压层，对修复部位加固处理。同时在填充的过程中，由于喷射的压力会产生旋转离心效果，根据重力的作用，形成循环喷射结构，按照土粒的质量，形成定喷和旋喷的效果。具体操作中，还要考虑到水压量、水阻力、浆体和摆浆速度。对于水压对凝结的效果起到了关键的作用，增加喷射水量能加大喷射凝结的有效长度，但对浆体会出现稀释的情况。对于水阻力大的情况下，雾化的情况较为明显，在初期喷射加速度没有提高的情况下，很难在后区形成加压作用。对于出现病险的水闸，没有很好的将沙砾和水泥浆相互结合，起不到置换加固的效果。对于浆体的含量则直接影响后期稀释的效果，在使用多管的情况下，浆体压力提高，对于紊流出现的时间能够拉长，控制合理的出浆量能够保证工程的质量。另外在摆浆过程中，未来达到更好的结构体的均匀性，利用提升速度控制的方式，摆动速度也在一定的范围内控制，避免出现不均匀的喷射情况发生。
3. 高压摆喷灌浆施工方式分析
考虑到水闸工程的复杂性，在使用高压摆喷灌浆之前，要充分对现场环境进行了解掌握，包括区域内的水文地质，对水况进行分析研究，根据原有的设计图纸和掌握的水闸险情进行综合分析。此外，在项目施工前，需要对施工外部环境进行调研，市场环境、材料供应、机械设备和劳动力情况，统筹对施工情况进行组织设计，并在设计要求和实际情况下，编制施工计划和质量控制标准，并建立相应的施工管理层级。在施工现场，对场地进行凭证处理，保证桩基础的承载能力，考虑到高压摆喷灌浆所采用机械的自重，以及迸射过程中产生的反向作用力，工作平台要在10㎡以上，并保证机械摆放不出现偏差。供电系统也是施工的关键因素，在现场通过供电网的线路接入，并采用备用电源储备的方式。通常在水闸基础处理中，采用容量在80kw以上机组。制作浆体是整个环节中重要因素，要考虑在土体的结合效果，需要对防渗区域的抗压、抗渗能力进行控制，保证结构物的弹性模量。在施工中，喷射范围加大，凝结出新的结构物体积相应的提高。对于水闸基础的处理中，采用稠度较高的浆体，在动水的条件下加强凝结性能。根据不同的水头差，适当增加喷射速率，利用配管的方式，在浆液中增加氯化钙溶液，避免在凝结前浆体中的水量流失，起不到提高水闸基础的效果。
对水闸基础处理时，高压摆喷灌浆一部分浆体注入裂缝中，一部分流入水体中，为了保证浆体的流动性和和易性，控制浆体的水灰比，尽可能减少浆体中气泡含量，对于强度要求较高的水闸基础中，要求在工程开工前进行试验，利用材料配比和工艺的不同，控制冒浆量。同时对于流入水体中的浆体进行处理，经过沉淀池对浆体进行分离后再利用。并考虑将沉淀处回浆与新浆相互结合后，灌入机器中，通过利用这样的循环形式，起到重复利用的效果，降低材料在工程中的损耗。在摆浆中，设置摆动旋喷位置，在平台上根据导轨前后移动，在没有实现旋转喷射时，利用定向喷射的方式形成薄壁层，保证桩体的厚度。设置的摆角角度通过偏心距进行调节，在偏心距越大的情况下，摆动角度越小；偏心距越小，摆动角度越大。由此可根据旋转的角度对偏心距进行反向调节。在实际操作中，由于喷射的状态不同，和高压主喷的区别，会造成喷嘴的磨损，未来考虑对喷嘴的保护，在过程中适当调整压力值，在多管的喷射处理中采用循环套件的方式，根据额定流量的变化，形成工作常态，并保证提升和旋转的速度控制在一定范围内，将喷射相对量与浆体消耗形成正向相关，根据喷射范围确定补缺的空间，并在提升速度方面进行调节，对土体的切割和填补能够达到凝结条件。同时，在喷射中，利用注入空气加压的方式，对高压水进行压力调节，当喷射达到设计高程后，采用孔口补浆的方式形成喷射区域，将废浆和循环浆体共同作用，形成钻机喷射新动能，达到喷机的再次循环使用。
4. 高压摆喷灌浆在水闸基础处理中效果分析
使用高压摆喷灌浆加固处理后，在利用钻机在水闸中进行钻入，达到卵石层后，控制基岩的深度在0.8m以上，利用多管喷射的形式，形成截断模式，根据水量的降低情况形成防渗墙，通过防渗墙和基岩的相互作用，形成钻心墙，厚度在3.6m以上。在过程中，需要及时利用旋喷的方式保证黏土层的回填，避免在喷射前出现真空状态或是坍浆的情况发生。同时为了保证防渗墙的正常使用，利用浆体的纯度和喷射的压力，控制凝结时间。在现场利用导孔的形式，在5-10m范围能形成加密层，了解基岩的变化情况，在高压摆喷灌浆和基岩相互连接部位控制管件的提升速率。在实际案例中，为了保证防渗墙之间的相互连接，避免出现叉桩的情况，在钻进阶段控制桩体避免出现斜桩的情况。在桩体垂直度出现问题后，及时就是纠偏处理。
新增高喷防渗墙上与粘土心墙、下与河床基岩以及先后施工墙体之间的有效连接是防渗工程质量关键。对后序高喷孔和上下结合面，要求采用适当提喷射压力、降低提升速度、复喷、在结合面暂停提升、进行原位高压喷射切割等措施，以增强其有效连接。对下结合面要求高喷防渗墙进入基岩面0.8m，对上结合面由于沉降和水泥浆的收缩作用可能引起局部脱空，特别对桩径较大的旋喷桩头出现的可能性较大，需采取措施解决桩头脱空现象的出现。由于不能将水库放空，即使选择较低水位施工，上下游也存在较大的水头差，施工时地层始终有渗流存在，因此必须考虑动水条件对防渗墙施工的影响，在最后的合拢段，地下渗流可能形成局部集中，在此段施工时，要求采取增加墙体的有效半径、使用早强型水泥、提高浆液浓度、在浆液中掺加速凝剂、降低喷射提升速度等措施，以保证形成连续的防渗墙体。
根据现场试验成果，常规三管法施工的旋喷桩在砂砾石层桩径1.2-1.3m，粘土和淤泥层桩径较小，通过旋喷桩套接形成深层截渗墙要求桩距较小，在淤泥层有可能局部搭接不好形成渗漏通道。折射式布置形成的摆喷墙，搭接较好，但墙体较薄，对浅层截渗效果很好，但对类似龙河口水库深度超过40m的截渗墙，由于摆喷墙体薄，施工钻孔偏斜、喷头与地面控制出现滞后等误差，深层截渗墙会出现搭接不良的现象，在砂砾石地层中，深层摆喷(深度大于25m的可靠性不如旋喷套接。另摆喷墙体薄承受高水差的能力不如旋喷桩，对旋喷防渗墙以下基岩需要进行帷幕灌浆，帷幕灌浆孔位布置深层旋喷直线式套接比折射式布置形成的摆喷墙更为有利，经专家讨论评议后采用旋喷桩直线套接方案。
由于病险水库坝体加固坝基大多为砂卵石层，采用传统的泥浆护壁工艺，漏浆量大，成本高，塌孔严重，高喷成孔率低。采用特制带径向条缝的PVC塑料管插入孔中护孔效果良好，而且在高压射流作用下极易破坏，不会影响高喷质量，可克服卵石层严重的塌孔问题，避免高喷台车就位后却因塌孔高喷管不能插入孔底，需拔出高喷管，移走台车，调来钻机二次重复扫孔的被动局部。回浆利用就是在高压喷射灌浆的同时将从孔口返出的冒浆进行净化、回收，然后根据回浆比重再次配浆灌注，这样可大大降低浆材的用量，降低工程成本。病险坝防渗加固对强度要求不是很高，可充分考虑利用回浆，但对各不同地层回浆的性质应具体分析。对强度要求不高的防渗墙，在实际施工中可利用相邻孔在进行砂层或砂卵石层高喷时的回浆进行回填补浆。
5.结束语
水闸是非常重要的水利设施，若水闸基础出现渗漏、带病运作，将会存在严重的安全隐患，给人民群众的生命财产安全造成一定的威协。高压摆喷灌浆技术适合各种类型的水闸基础防渗加固工程。通过现场试验和实际操作分析，使用高压摆喷灌浆能够对土层起到很好的切割作用，克服以往施工技术的不足，对相对薄弱的结构部位形成新的结构体，堵住渗漏点，起到良好的防渗效果；使用多管法喷射工艺技术时，能够更好的起到填充的效果，对于坝体防渗要求高的工程，能起到很好的补强作用。在充分考虑了喷浆压力和喷射角度的情况下，能够利用循环的方式减少材料的损耗，通过科学的配置浆体的配比和喷射压力也能起到节约工程造价的作用。该技术应用得当，能够有效加固水闸基础、消除渗漏，值得推广应用。
相关推荐：
1、GB5226.1-2008 机械电气安全
2、GB19517-2009国家电气设备安全技术规范
