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【摘 要】 往复式高压喷射灌浆技术是一种地基防渗处理方法，主要实用于砂、砂性土、淤泥地质土、砂砾石层的软基和基础防渗处理，深度可大于45米以上。可广泛用于江河、湖波、水库堤坝垂直防渗墙工程和桥梁基础、路基加固等防渗加固工程。
【关键词】 往复式高压旋喷灌浆技术；高压喷射灌浆；防渗墙
1、前言
近年来随着设备及技术的不断开发和应用，高压旋喷灌浆技术的应用领域不断扩大，尤其是近年来在中小型水库地基防渗处理措施中得到了广泛应用。通过在工程中的不断应用和实践探讨，在高压喷射灌浆技术的基础上发展、衍生出了往复式高压喷射灌浆技术，其适应地层由开始限于中细砂、壤土、淤泥等细颗粒地层，逐渐扩大到包括强透水的砂卵石、卵漂石和堆石渣层等在内的整个第四系覆盖层。
2、往复式高压喷射灌浆成墙原理
往复式高喷在钻头上加高压喷嘴，钻喷一体机在自上而下钻进时利用高压水喷射切割钻头周围的地层形成扩大的钻孔。钻至设计深度，然后自下而上高喷水泥浆成墙（旋喷提升时成桩）。其施工流程是：钻杆内安装水、气高压喷射管路和射水管路，配备输送浆（水）气和提升设备，将钻喷一体步履式往复高喷台车移至钻孔位置进行高压喷射；一边钻进，一边切割地层，同时对孔槽进行护壁。当钻至设计深度后，将高压液体介质转换成高压水泥浆或水泥混合液体并输送高压气，关闭高压液体管路，由下而上进行灌浆，直至高喷孔口设计高程形成水泥混合凝固体—板（桩）墙帷幕。
3、工程应用实例
（1）工程地理位置及规模
新疆吉木萨尔县贡拜沟水库位于天山北麓、吉木萨尔县二工乡以南的贡拜沟泉水河出山口，是一座以防洪、灌溉为主的小（Ⅰ）型山区水库，工程等别为Ⅳ等。设计洪水位为1246.23m，校核洪水位为1247.63m，校核洪水位下库容289.05万m3，正常蓄水位为1246.50m，正常蓄水位下库容253.7万m3，死库容2.68万m3；该水库坝型为均质土坝，坝长450m，最大坝高30m，设计坝顶高程为1248.60m。
（2）工程地基防渗处理措施
水库左岸岸坡坝段坝基属强透水的砂卵石层，坝基渗漏严重，现工程施工依据设计要求主要对左岸岸坡坝段进行往复式高压喷射灌浆防渗墙垂直防渗处理，工作段全长317.6m。
（3）往复式高压喷射灌浆设计参数指标
1、防渗指标：粉土层不小于1×10-6；卵砾石层不小于1×10-5；漂石层不小于1×10-4；
2、抗压指标：所有地层的抗压强度不小于3.0MPa；
3、相邻两个高喷防渗墙体中心线间距为1m；
4、高喷防渗进入基岩0.5m；
5、喷射类型为双管法，孔位偏差2cm，孔斜率小于0.5%；
6、水泥采用普通硅酸盐水泥32.5R，水灰比1：1，进浆密度1.48g/cm3。
7、灌浆压力为36MPa、水压为25MPa、气压为0.6MPa、提升速度6cm/min、转速为6—8转/min；
8、漂石层进行二次喷射灌浆。
（4）高喷灌浆防渗墙渗透检测方案
1、根据工程地质条件和规范要求，本工程分为6个单元，做6个压水试验即可满足验收标准。
2、结合现场实际施工条件，可以不进行高喷防渗墙围井试验，其原因为：
①压水试验与围井同样为工程检测的一种方式，根据规范要求做6个压水试验足够可以检测本工程；
②本工程地质条件复杂、特殊，下部为集中漂石层，无法在围井内开挖，规范中也没有明确针对漂石层的检测方法；
③做一个围井检测高喷防渗墙渗透系数取值不具备广泛的代表性只能检测一个单元工程。
④围井检测试验费用大，1个围井需要做7个旋喷桩；
综上所述，本工程高灌浆防渗墙渗透检测采用压水试验进行检测，此检测方法技术较成熟，易操作，方便快捷。
（5）压水试验检测方法
1、准备阶段
检测钻孔布置在墙体中心线相邻两孔高喷凝结体搭接处，共6孔，设计孔深分别为：1号孔8.9m、2号孔10.4m、3号孔8.8m、4号孔8.5m、5号孔9.4m、6号孔6.5m。岩芯采取率分别为75%、75%、73%、80%、75%、75%。
2、检测方法
压水试验设备采用DZ—150型钻机进行钻孔，采用JX单缸泵向孔内压水。压力分别是0.2Mpa、0.4Mpa、0.6Mpa，在顶部1米处用水泥栓塞封孔，安装连接压力表及流量表，采用JX单缸泵对孔内连续注水，送水前打开排气阀，待排气阀连续出水后再将其关闭，流量观测应调整调节阀，使试验段压力达到预定值并保持稳定。流量观测工作应每隔1min—2min进行一次，当流量无持续增大趋势，且5次流量度书中最大值与最小值之差小于最终值的10%，后最大值与最小值之差小于1L/min时，本阶段试验即可结束，取最终值作为计算值。
压水试验成果采用q=Q/（P×L）表示，计算结果取两位有效数字。
式中：
q—试段透水率Lu；
Q—压水流量L/min；
P—作用于时段内的全压力Mpa；
L—试段长度。
根据《水电水利工程高压喷射灌浆技术规范》（DL/T5200—2004），高压喷射灌浆压水试验检查标准透水率与渗透系数K之间的换算关系：
若要求K=i×10-6cm/s，则可取q可取1lu；
若要求K=i×10-5cm/s，则可取q可取1lu—5lu；
若要求K=i×10-4cm/s，则可取q可取5lu—20lu。
3、检测结果 贡拜沟水库高压喷射灌浆防渗墙压水试验结果根据设计要求漂石层要求防渗系数K=i×10-4cm/s。因此，根据压水试验检查结果贡拜沟水库高压喷射灌浆防渗墙达到设计要求防渗效果。
压水试验检测成果表
孔号 P（MPa） P（MPa） Pz（MPa） L（m） Q（L/min） q（Lu）
1 0.669 0.6 0.069 5.0 6.08 1.82
2 0.659 0.6 0.059 7.0 7.0 1.52
3 0.657 0.6 0.057 5.0 4.23 1.29
4 0.653 0.6 0.053 5.0 9.3 2.85
5 0.65 0.6 0.05 5.0 6.6 2.03
6 0.644 0.6 0.044 5.0 1.95 0.61
4、结语
本工程基础防渗采用往高压喷射灌浆防渗墙地基防渗处理措施，针对本工程基础地质特性，为使达到良好的防渗效果，在传统的高压喷射灌浆基础上采用往复式灌浆高压喷射灌浆技术，经工程质量检测，达到了设计要求指标。其主要技术特点有：
（1）钻孔扩孔
由于钻孔直径成倍增加，摆、旋喷时解决了喷嘴附近墙体过薄的难题。保证成墙的长度和成桩要求的直径，以及连接的可靠性。
（2）解决了成孔难的问题
钻进过程中高压喷射介质切割喷嘴周围的地层，形成流塑状态的混合体，由于是钻喷一体，解决了砂、砂砾石、淤泥等地层中成孔困难的问题。
（3）提高防渗效果
于常规高喷比较，由于往复式高喷在钻孔扩孔时已经进行了一次旋喷，因此提高了二次高喷灌浆的效果。无论从浆液与地基材料搅拌的均匀性还是密实度看，都要好于一次高喷的结果，从而提高了墙体的防渗性能。
（4）提高施工质量
往复式高喷台车钻孔时高压水冲切破坏钻杆周围的土层成流状，液态下钻杆靠重力在喷射范围内成自由垂直状态，保证了高喷桩的垂直度，从而避免了因搭接不良而造成的墙体空洞或缝隙。
（5）降低施工成本
常规高喷孔口返浆要排出大量的水泥浆，水泥用量较大；而往复式高喷孔口返浆排出的主要是钻进时一次旋喷高压水与地层的混合浆液，这样节约了水泥的用量。
（6）提高工效
钻进和高喷灌浆由钻喷一体机完成，减少了工序和交叉作业的干扰；经钻进时一次旋喷处理后二次高喷的提升速度加快；且机械设备转移都是整体机械操作移动不需拆卸安装，从而提高了施工的整体工效。
（7）局限性
对密实度高且厚度超过15米的漂卵石层和块石地层造孔困难，灌浆的墙（柱）体防渗和强度都有所降低。
参考文献：
[1]《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-91）；中国计划出版社；2000北京；
[2]《水电水利工程高压喷射灌浆技术规范》DL/T5200—2004；
[3]《水利水电工程钻孔压水试验规程》SL 31—2003标准。
[4]王辉，俞金清，赵延龙.往复式高压喷射灌浆技术剖析.《浙江水利科技》2004年第4期
【关键词】 往复式高压旋喷灌浆技术；高压喷射灌浆；防渗墙
1、前言
近年来随着设备及技术的不断开发和应用，高压旋喷灌浆技术的应用领域不断扩大，尤其是近年来在中小型水库地基防渗处理措施中得到了广泛应用。通过在工程中的不断应用和实践探讨，在高压喷射灌浆技术的基础上发展、衍生出了往复式高压喷射灌浆技术，其适应地层由开始限于中细砂、壤土、淤泥等细颗粒地层，逐渐扩大到包括强透水的砂卵石、卵漂石和堆石渣层等在内的整个第四系覆盖层。
2、往复式高压喷射灌浆成墙原理
往复式高喷在钻头上加高压喷嘴，钻喷一体机在自上而下钻进时利用高压水喷射切割钻头周围的地层形成扩大的钻孔。钻至设计深度，然后自下而上高喷水泥浆成墙（旋喷提升时成桩）。其施工流程是：钻杆内安装水、气高压喷射管路和射水管路，配备输送浆（水）气和提升设备，将钻喷一体步履式往复高喷台车移至钻孔位置进行高压喷射；一边钻进，一边切割地层，同时对孔槽进行护壁。当钻至设计深度后，将高压液体介质转换成高压水泥浆或水泥混合液体并输送高压气，关闭高压液体管路，由下而上进行灌浆，直至高喷孔口设计高程形成水泥混合凝固体—板（桩）墙帷幕。
3、工程应用实例
（1）工程地理位置及规模
新疆吉木萨尔县贡拜沟水库位于天山北麓、吉木萨尔县二工乡以南的贡拜沟泉水河出山口，是一座以防洪、灌溉为主的小（Ⅰ）型山区水库，工程等别为Ⅳ等。设计洪水位为1246.23m，校核洪水位为1247.63m，校核洪水位下库容289.05万m3，正常蓄水位为1246.50m，正常蓄水位下库容253.7万m3，死库容2.68万m3；该水库坝型为均质土坝，坝长450m，最大坝高30m，设计坝顶高程为1248.60m。
（2）工程地基防渗处理措施
水库左岸岸坡坝段坝基属强透水的砂卵石层，坝基渗漏严重，现工程施工依据设计要求主要对左岸岸坡坝段进行往复式高压喷射灌浆防渗墙垂直防渗处理，工作段全长317.6m。
（3）往复式高压喷射灌浆设计参数指标
1、防渗指标：粉土层不小于1×10-6；卵砾石层不小于1×10-5；漂石层不小于1×10-4；
2、抗压指标：所有地层的抗压强度不小于3.0MPa；
3、相邻两个高喷防渗墙体中心线间距为1m；
4、高喷防渗进入基岩0.5m；
5、喷射类型为双管法，孔位偏差2cm，孔斜率小于0.5%；
6、水泥采用普通硅酸盐水泥32.5R，水灰比1：1，进浆密度1.48g/cm3。
7、灌浆压力为36MPa、水压为25MPa、气压为0.6MPa、提升速度6cm/min、转速为6—8转/min；
8、漂石层进行二次喷射灌浆。
（4）高喷灌浆防渗墙渗透检测方案
1、根据工程地质条件和规范要求，本工程分为6个单元，做6个压水试验即可满足验收标准。
2、结合现场实际施工条件，可以不进行高喷防渗墙围井试验，其原因为：
①压水试验与围井同样为工程检测的一种方式，根据规范要求做6个压水试验足够可以检测本工程；
②本工程地质条件复杂、特殊，下部为集中漂石层，无法在围井内开挖，规范中也没有明确针对漂石层的检测方法；
③做一个围井检测高喷防渗墙渗透系数取值不具备广泛的代表性只能检测一个单元工程。
④围井检测试验费用大，1个围井需要做7个旋喷桩；
综上所述，本工程高灌浆防渗墙渗透检测采用压水试验进行检测，此检测方法技术较成熟，易操作，方便快捷。
（5）压水试验检测方法
1、准备阶段
检测钻孔布置在墙体中心线相邻两孔高喷凝结体搭接处，共6孔，设计孔深分别为：1号孔8.9m、2号孔10.4m、3号孔8.8m、4号孔8.5m、5号孔9.4m、6号孔6.5m。岩芯采取率分别为75%、75%、73%、80%、75%、75%。
2、检测方法
压水试验设备采用DZ—150型钻机进行钻孔，采用JX单缸泵向孔内压水。压力分别是0.2Mpa、0.4Mpa、0.6Mpa，在顶部1米处用水泥栓塞封孔，安装连接压力表及流量表，采用JX单缸泵对孔内连续注水，送水前打开排气阀，待排气阀连续出水后再将其关闭，流量观测应调整调节阀，使试验段压力达到预定值并保持稳定。流量观测工作应每隔1min—2min进行一次，当流量无持续增大趋势，且5次流量度书中最大值与最小值之差小于最终值的10%，后最大值与最小值之差小于1L/min时，本阶段试验即可结束，取最终值作为计算值。
压水试验成果采用q=Q/（P×L）表示，计算结果取两位有效数字。
式中：
q—试段透水率Lu；
Q—压水流量L/min；
P—作用于时段内的全压力Mpa；
L—试段长度。
根据《水电水利工程高压喷射灌浆技术规范》（DL/T5200—2004），高压喷射灌浆压水试验检查标准透水率与渗透系数K之间的换算关系：
若要求K=i×10-6cm/s，则可取q可取1lu；
若要求K=i×10-5cm/s，则可取q可取1lu—5lu；
若要求K=i×10-4cm/s，则可取q可取5lu—20lu。
3、检测结果 贡拜沟水库高压喷射灌浆防渗墙压水试验结果根据设计要求漂石层要求防渗系数K=i×10-4cm/s。因此，根据压水试验检查结果贡拜沟水库高压喷射灌浆防渗墙达到设计要求防渗效果。
压水试验检测成果表
孔号 P（MPa） P（MPa） Pz（MPa） L（m） Q（L/min） q（Lu）
1 0.669 0.6 0.069 5.0 6.08 1.82
2 0.659 0.6 0.059 7.0 7.0 1.52
3 0.657 0.6 0.057 5.0 4.23 1.29
4 0.653 0.6 0.053 5.0 9.3 2.85
5 0.65 0.6 0.05 5.0 6.6 2.03
6 0.644 0.6 0.044 5.0 1.95 0.61
4、结语
本工程基础防渗采用往高压喷射灌浆防渗墙地基防渗处理措施，针对本工程基础地质特性，为使达到良好的防渗效果，在传统的高压喷射灌浆基础上采用往复式灌浆高压喷射灌浆技术，经工程质量检测，达到了设计要求指标。其主要技术特点有：
（1）钻孔扩孔
由于钻孔直径成倍增加，摆、旋喷时解决了喷嘴附近墙体过薄的难题。保证成墙的长度和成桩要求的直径，以及连接的可靠性。
（2）解决了成孔难的问题
钻进过程中高压喷射介质切割喷嘴周围的地层，形成流塑状态的混合体，由于是钻喷一体，解决了砂、砂砾石、淤泥等地层中成孔困难的问题。
（3）提高防渗效果
于常规高喷比较，由于往复式高喷在钻孔扩孔时已经进行了一次旋喷，因此提高了二次高喷灌浆的效果。无论从浆液与地基材料搅拌的均匀性还是密实度看，都要好于一次高喷的结果，从而提高了墙体的防渗性能。
（4）提高施工质量
往复式高喷台车钻孔时高压水冲切破坏钻杆周围的土层成流状，液态下钻杆靠重力在喷射范围内成自由垂直状态，保证了高喷桩的垂直度，从而避免了因搭接不良而造成的墙体空洞或缝隙。
（5）降低施工成本
常规高喷孔口返浆要排出大量的水泥浆，水泥用量较大；而往复式高喷孔口返浆排出的主要是钻进时一次旋喷高压水与地层的混合浆液，这样节约了水泥的用量。
（6）提高工效
钻进和高喷灌浆由钻喷一体机完成，减少了工序和交叉作业的干扰；经钻进时一次旋喷处理后二次高喷的提升速度加快；且机械设备转移都是整体机械操作移动不需拆卸安装，从而提高了施工的整体工效。
（7）局限性
对密实度高且厚度超过15米的漂卵石层和块石地层造孔困难，灌浆的墙（柱）体防渗和强度都有所降低。
参考文献：
[1]《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-91）；中国计划出版社；2000北京；
[2]《水电水利工程高压喷射灌浆技术规范》DL/T5200—2004；
[3]《水利水电工程钻孔压水试验规程》SL 31—2003标准。
[4]王辉，俞金清，赵延龙.往复式高压喷射灌浆技术剖析.《浙江水利科技》2004年第4期