水利论文高压喷灌技术方向论文范文

　　水利论文发表期刊推荐核心级期刊《人民长江》，《人民长江》于1955年创刊，是水利部长江水利委员会主办的水利水电技术综合性科技期刊，2008年改为半月刊。主要内容为宣传长江治理与开发战略规划，报道治江工作重大进展与建设成就，总结水资源保护与开发利用实践经验，交流国内外水利水电先进技术。近年来，按照科学发展观的要求，围绕“维护健康长江、促进人水和谐”的治江理念，重点对长江流域的水资源保护与开发利用进行了宣传报道，内容丰富、信息量大、实用性强。
　　摘要：高压灌注浆技术在水利工程中除应用于地基加固外，更广泛地应用于水工建筑物的防渗工程中。本文主要介绍高压喷灌注浆施工的技术施工工艺、技术要点及在水利工程中的运用。

　　关键词：水利工程,高压喷灌,技术工艺,技术运用

　　高压喷射注浆（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。例如，高压喷射注浆技术应用于增加地基强度，减少或整治建筑物的沉降或不均匀沉降；应用于挡土围堰及地下工程建设、坝体的加固及防水帷幕、边坡加固及隧道顶部加固等。

　　一、高压喷射灌浆的施工施工工艺

　　1、工艺原理

　　1.1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，达到防渗和提高承载力的目的。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)

　　式中：E——每米旋喷柱耗用的能量（MJ/m）

　　P——喷射灌浆压力（MPa）

　　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。

　　1.2升扬、转换作用

　　高喷施工时，水、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，将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。

　　1.3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，虽不能再冲切地层，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，对周围土体产生渗透作用，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。

　　2、施工工艺

　　2.1墙体位置的确定

　　根据设计要求平整好场地，要求场地内地下无障碍物，对某些作业地基软、不平整，有可能引起整机翻倒引起事故的地段，一定要采取防范措施，在平整场地上对墙体中心线进行测量定位。

　　2.2喷墙管理

　　应控制好掘进速度和灌浆压力、提升速度，送气量的大小应使浆液成沸腾状为宜。灌浆阶段浆液不能发生离析和断浆现象，保证墙体均匀，无夹心层，若发生管道堵塞或因故短暂停机，应迅速抢修。

　　二、高压喷射灌浆（注浆）的施工技术要点

　　1钻孔

　　泥浆固壁回转（或冲击）钻进。造孔过程中做好充填堵漏，使孔内泥浆保持正常循环，返出孔外，直至终孔。跟管钻进，边钻进边跟入套管，直至终孔。钻进时应注意保证钻机垂直，偏斜率应在1%。

　　2、下入喷射杆

　　泥浆固壁的钻孔可以将喷射杆直接下入孔内，直至孔底。跟管钻进的钻孔，有两种情况：一是拔管前在套管内注入密度大的塑性泥浆，注满后起拔套管，边起拔边注入，使浆面长期保持与孔口齐平，直至套管全部拔出，而后再将喷射杆下入孔内直至孔底。二是也可先在套管内下入管壁均匀的PVC塑管，直到套管底部，起护壁作用，而后将套管全部拔出，再将喷射杆下入到管底部。

　　3、高喷施工

　　施工中所用技术参数因使用高喷的方法不同而不同。所用的灌浆压力不同，提升速度也有差异。对各类地层而言，若使用同一种施工方法则水压、气压、浆压的变化不大，而提升速度变化，是影响高喷质量的主要因素。一般情况下，确定提升速度应注意下列几个问题：①因地层而异，在砂层中提升速度可稍快，砂卵（砾）石层中应放慢些，含有大粒径（40cm以上）块石或块石比较集中的地层应更慢。②因分序而异，先序孔提升速度可稍慢，后序孔相对来讲可稍快。③高喷施工中发现孔内返浆量减少时宜放慢提升速度。

　　3、根据施工平面图要求安装、调试好进场设备，开挖施工槽、排水沟、泥浆沉淀池，复核高喷墙轴线的桩粒和标高。

　　4、很关键的一点，正式施工前必须高喷试验，确定正式的技术参数（编写高喷灌浆试验报告）。高喷灌浆常用参数见技术规范（DL／T5200—2004）。

　　三、水利工程高压喷射灌浆施工的质量控制措

　　1、施工前的质量控制

　　1.1组建素质较高的质量控制队伍。

　　1.2编制详细的专项控制细则。

　　1.3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。

　　2、施工中的质量控制

　　2.1位置。根据设计要求，布设防渗刺墙，墙高技设计标准，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。

　　2.2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。

　　2.3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。

　　2.4钻孔的冲洗。钻孔经检验合格后，进行孔内和缝面冲洗。

　　2.5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。

　　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

　　四、高压喷射灌注浆在水利工程中的应用。

　　建国45年来，在我国众多尢中型水库中，明显存在地质问题的就有近上百座。主要地质问题是：水库渗漏、坝基渗透变形和边坡不稳定。由于这些问题的存在，使水利工程难以正常运用，甚至严重危及工程的安全，井对附近的城镇和厂矿带来洪水威胁。

　　下面举两个实例来说明一下高压喷射灌浆技术在水利工程中的运用

　　1、在某大型水电站枢纽基础防渗施工中，所采用的喷灌方法为三管法定向喷射成墙施工。防冲隔墙长为68m，该工程地层为砂砾土，采用凝结体的结构布置形式为柱摆式，成墙深度为30m，墙厚平均为80cm。孔距2m，喷射中心有直径20～30cm的圆柱体。首先用水管、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，采用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。此方法高喷质量可满足设计要求，工效高、造价低，能充分利用原地土体，就地取材，机械化程度高，其工艺参数为：

　　①喷嘴直径：2～2.3０mm；（外φ5）

　　②高压水：10MPa，流量40L/min

　　③气压：0.7０MPa，气量6m3/min

　　④浆压：0.3０MPa，流量80m3/min

　　⑤提升速度：15cm/min

　　⑥三重管回转：7r/min

　　施工完成后采用挖深坑数米，用电子填土密实度检测仪对周围土体进行现场质量测试。检测结果为土体密实度和承载力均大于原土体，施工过程中有专人负责记录，记录详实准确。

　　2、用于某河库副坝下渗漏通道封堵

　　某河水库副坝下有一层厚7m的砂砾卵石层，筑坝时未作防渗处理。蓄水后副坝下游发生渗水，距下游坝坡脚18m处出现严重的管涌和塌陷现象。2006年决定采用高喷中的摆喷法，在副坝下构筑防渗墙，其长954m，高度13.18～15.78m，上端插入坝体不少于1.5m，下端伸入基岩1.0m，防渗墙面积1.4万m。旋工中处理大小涌水通道45条，共用水泥76t，其中最大通道的水泥用量l4.8t。现场围井开挖检查表明，墙体密实、连接好，墙体厚度土层中为0.21～0.25m，砂卵石层为0.5～0.6m，分别超过了设计要求的0.17m和0.3m，墙体高度超过设计墙顶0.3m以上。围井注水试验测得墙体渗透系数0.0014–0.004m/d小于0.01m/d的设计要求。整个加固工程从2005年7月开始施工，到2006年12月30日结束，历时一年四个月。

　　实践证明，高压喷射注浆是对病险水库和软弱地基进行加固和防渗处理的好方法。但在高喷的设计和施工中也暴露出一些问题，如技术参数设计不合理，喷嘴直径偏小，压力过大，使喷射流通过喷嘴出口处流速过高，产生雾状，形不成强有力的射流束，破坏力减小；提升速度过慢，使水泥浆液用量大，但是这些问题经过不断的摸索实践不久的将来一定可以合理的解决。

　　五、结束语

　　通过上面的分析探讨，可以看出高压喷射灌注浆技术在水利工程中防渗作用可不同程度地降低工程造价，具有开挖量小，施工方便，对临近建筑物影响小等特点。此项技术很大程度地提高了防渗能力，减轻防洪压力，对保障人民生命财产安全以及社会经济发展将起到积极的作用。

　　参考文献

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