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[摘 要]高喷灌浆防渗技术在神山水库除险加固中的运用，本文从高压摆喷防渗方案选择、设计、运用及效果等方面进行初步探讨，
[关键词]高压喷射灌浆 除险加固 运用 效果检测
中图分类号：TV543 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）25-0215-01
一、工程概况
神山水库位于山西省原平市大牛店镇神山村西涧场沟，座落于海河流域子牙河水系滹沱河一级支流阳武河支流上，水库坝长683m，其中主坝长399m，副坝长284m，土坝为碾压均质坝，最大坝高34.3m，水库上游流域面积5km2，总库容1070万3，系旁引水库，是一座以灌溉为主，兼顾供水、养殖的中型水库。大坝建在双层地基上，组成坝基土有亚砂土（轻粉质壤土），厚度不大，只有2.0m左右，为弱透水层。下部为碎石土层，为强透水层，为了解决坝后渗漏问题，避免产生严重浸沉，急需对坝基采取防渗处理措施，经多方案比选采用高压摆喷灌浆技术。
二、高压喷射灌浆
高压喷射灌浆防渗加固技术是用钻机造孔，次将带有喷头的灌浆管下至预定位置的地层，用高压水泵将经过灌浆管所形成高压水、气射流从喷嘴中同轴喷射，直接冲击、切割粉碎、剥蚀地层，地层破坏层剥落下来的土石料湿化崩解，升扬置换，而灌注的水泥浆或其它复合料浆液中，胶凝颗粒表面的强烈吸附活性与破坏地层的土石颗粒之间发生充分的强制性掺搅混合，凝结硬化，充填挤压，移动包裹，从而构成坚固的凝固体，凝结成结构密实，强度大，有足够防渗性能的多种材料凝结体或结石。
1.高压喷射灌浆的适用范围
高压喷射灌浆防渗加固技术适用于软弱土层，包括第四纪冲积层、洪积层、残积层以及人工填土等。实践证明，对砂类土、粘性土、黄土和淤泥等地层均能进行喷射加固，效果较好。对含有粒径2-20cm的砂、砾石地层，在强力的升扬置换作用下，仍可实现浆液包裹作用。
对粒径过大的含量过多的砾卵石以及有大量纤维质的腐土层，一般应通过现场试验确定施工方法。对含有较多漂石或块石的地层，应慎重使用。
2.高压喷射灌浆的形式
高压喷灌浆的喷射形式有旋喷、摆喷、定喷三种。
高压喷薄射灌浆形成凝结体的形状与喷嘴移动方向和持续时间有密切关系。喷嘴喷射时，一面提升，一面进行旋喷则形成柱状体；一面提升，一面进行摆喷则形成哑铃体；当喷嘴一面喷射，一面提升，方向固定不变，进行定喷，则形成板状体。三种喷射形式切割破碎土层的作用，以及被切割下来的土体与浆液搅拌混合，进而凝结、硬化和固结的机理基本相似，只是由于喷嘴运动方式的不同，致使凝结体的形状和结构有所差异。
3.高压喷射灌浆施工工序
高喷灌浆的一般工序为机具就位、钻孔、下入喷射管、喷射灌浆及提升、成桩成板或成墙、冲洗管路、孔口回灌等。
高喷灌浆应分排分序进行。在坝、堤基或围堰中，由多排孔组成的高喷墙应先施工下游排孔，后施工上游排，最后施工中间排孔。在同一排内如采用钻、喷分别进行的程序施工时，应先施工Ⅱ序孔，后施工Ⅱ序孔。先导孔应最先施工。
三、高喷防渗墙设计
根据神山水库除险加固阐址区工程地质特性，采用高喷防渗墙来解决坝基渗漏问题，不仅可以节约资金，而且也可以达到大坝的防渗要求。
1.工程布设
从神山水库除险加固工程的地质条件、地理环境以及施工便利考虑，本次高喷防渗墙设计，轴线设在主、副坝坝顶，沿坝轴线布孔。墙体顶部同坝顶砼防浪墙连为一体。
2.主要技术参数
本次设计经方案论证比较，本着节约投资，施工工艺简单，防渗性能良好的原则，高喷防渗墙采用三管喷射装置高压微摆动喷射注浆，灌浆孔沿轴线布置，孔距1.0m，按先疏后密中间插补的两序进行，摆角30度，喷射轴线与坝轴线夹角30度，形成折线式板墙，墙厚20-40cm，渗透系数小于10-6cm/s，用325普通硅酸盐水泥浆（水灰比1：1）高压灌浆，其水泥细度要求是通过4900孔/cm2标准筛的筛余量小于5%。喷射时，高压水泵输送压力20-50Mpa，流量1-2L/s的清水，空气压缩机输送压力0.7-0.8Mpa，流量0.6-1.0m3/min的空气，泥浆泵输送比重为1.4-1.7g/cm3以上，流量为60-120L/min的浆液，摆动角度5-30°/s，提升速度5-10cm/min，旋转速度5-10r/min，底部及两端接触面摆喷提升速度适当放缓，喷嘴选用锥角为13.-14.的，圆锥形喷嘴，喷嘴直径为1.8-2.0mm，喷嘴个数2个。
灌浆前应进行灌浆试验，选择有代表性地段，按照灌浆工程布孔进行了选孔、制浆、灌浆等一系列试验，以便根据实际施工机械确定合理的技术参数，如遇设计不符，可作适当调整，以确保工程质量，灌浆结束后，需要按要求布孔，对板墙进行质量检查。
3.设施要求
为确保工程质量，施工时段注意以下几点：控制孔斜率小于0.5%；升速度误差不超过±0.5mm/min；摆动角度误差不超过±3；摆动速度误差不超过±0.5Rr/min；Ⅱ序孔在Ⅰ序孔喷灌后72h开始；在插管和高喷过程中，要注意防止喷嘴被堵水，气和浆的压力和流量必须符合设计要求，否则要将喷管拔出清洗进行调整后，再进行插管和高喷作业；使用双喷嘴时，若发现一个喷嘴被堵，则应重新下管再喷一次；喷射过程中因事故发生停喷，恢复喷射接口从停喷深度以下0.5m开始喷升；喷管的旋转和提升必须连续不中断地进行，在拆卸或安装前时动作要快，继续高喷作业时，应使新旧固结体至少有0.1m的搭接；如喷射过程中不通浆应停提静喷，直至返浆为止；如喷射过程中孔内严重漏浆或发现漏水通道，浆液中可掺加事先准备好的水玻璃等掺合剂：（1）如遇大孤石，应加大摆喷角度到60-90度。（2）如冒浆量大于注浆量的20%，应查明原因及时采取相应措施。（3）在接合部位，应减缓提升速度，延长定向喷射时间。
四、效果
采用钻孔取芯检查法对防渗墙体进行质量检查，检查孔位布置在墙体中心线上的相邻两孔高压摆喷墙体的连接处，自上而下分段钻孔、取芯和进行静水头压水试验，试验段透水率在0.65-0.86lu之间，满足设计要求。
结束语
高喷法是利用高速水流强制性地破坏土体形成固结体，高速射流被限制在土体破碎范围内，浆液不易流失。与常规砼防渗墙相比，可不同程度地降低工程造价，具有开挖量小，施工方便，占地少，对临近建筑物影响小等特点。实践证明，高压喷射灌浆具有施工简单、速度快、噪音低，耐久性好，工程造价低等特点，而更突出的特点是不需开挖即可施工处理隐蔽工程，因而非常适合已建成的建筑物的地基处理，尤其是水利行业中的大坝，围堰等工程的防渗加固处理，而在具备上述优点的同时，其还不需降低水位就可施工，应用前景极其广阔。
参考文献
[1] 水利水电工程高压喷射灌浆技术规范（DL/T520-2004）[S].
[2] 水利水电工程手册[M]中国电力出版社，2004.
[3] 神山水库除险加固工程技施设计报告，2010.
作者简介
郭珺，1973年10月，女，汉族，山西省原平市，本科，工程师。
[关键词]高压喷射灌浆 除险加固 运用 效果检测
中图分类号：TV543 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）25-0215-01
一、工程概况
神山水库位于山西省原平市大牛店镇神山村西涧场沟，座落于海河流域子牙河水系滹沱河一级支流阳武河支流上，水库坝长683m，其中主坝长399m，副坝长284m，土坝为碾压均质坝，最大坝高34.3m，水库上游流域面积5km2，总库容1070万3，系旁引水库，是一座以灌溉为主，兼顾供水、养殖的中型水库。大坝建在双层地基上，组成坝基土有亚砂土（轻粉质壤土），厚度不大，只有2.0m左右，为弱透水层。下部为碎石土层，为强透水层，为了解决坝后渗漏问题，避免产生严重浸沉，急需对坝基采取防渗处理措施，经多方案比选采用高压摆喷灌浆技术。
二、高压喷射灌浆
高压喷射灌浆防渗加固技术是用钻机造孔，次将带有喷头的灌浆管下至预定位置的地层，用高压水泵将经过灌浆管所形成高压水、气射流从喷嘴中同轴喷射，直接冲击、切割粉碎、剥蚀地层，地层破坏层剥落下来的土石料湿化崩解，升扬置换，而灌注的水泥浆或其它复合料浆液中，胶凝颗粒表面的强烈吸附活性与破坏地层的土石颗粒之间发生充分的强制性掺搅混合，凝结硬化，充填挤压，移动包裹，从而构成坚固的凝固体，凝结成结构密实，强度大，有足够防渗性能的多种材料凝结体或结石。
1.高压喷射灌浆的适用范围
高压喷射灌浆防渗加固技术适用于软弱土层，包括第四纪冲积层、洪积层、残积层以及人工填土等。实践证明，对砂类土、粘性土、黄土和淤泥等地层均能进行喷射加固，效果较好。对含有粒径2-20cm的砂、砾石地层，在强力的升扬置换作用下，仍可实现浆液包裹作用。
对粒径过大的含量过多的砾卵石以及有大量纤维质的腐土层，一般应通过现场试验确定施工方法。对含有较多漂石或块石的地层，应慎重使用。
2.高压喷射灌浆的形式
高压喷灌浆的喷射形式有旋喷、摆喷、定喷三种。
高压喷薄射灌浆形成凝结体的形状与喷嘴移动方向和持续时间有密切关系。喷嘴喷射时，一面提升，一面进行旋喷则形成柱状体；一面提升，一面进行摆喷则形成哑铃体；当喷嘴一面喷射，一面提升，方向固定不变，进行定喷，则形成板状体。三种喷射形式切割破碎土层的作用，以及被切割下来的土体与浆液搅拌混合，进而凝结、硬化和固结的机理基本相似，只是由于喷嘴运动方式的不同，致使凝结体的形状和结构有所差异。
3.高压喷射灌浆施工工序
高喷灌浆的一般工序为机具就位、钻孔、下入喷射管、喷射灌浆及提升、成桩成板或成墙、冲洗管路、孔口回灌等。
高喷灌浆应分排分序进行。在坝、堤基或围堰中，由多排孔组成的高喷墙应先施工下游排孔，后施工上游排，最后施工中间排孔。在同一排内如采用钻、喷分别进行的程序施工时，应先施工Ⅱ序孔，后施工Ⅱ序孔。先导孔应最先施工。
三、高喷防渗墙设计
根据神山水库除险加固阐址区工程地质特性，采用高喷防渗墙来解决坝基渗漏问题，不仅可以节约资金，而且也可以达到大坝的防渗要求。
1.工程布设
从神山水库除险加固工程的地质条件、地理环境以及施工便利考虑，本次高喷防渗墙设计，轴线设在主、副坝坝顶，沿坝轴线布孔。墙体顶部同坝顶砼防浪墙连为一体。
2.主要技术参数
本次设计经方案论证比较，本着节约投资，施工工艺简单，防渗性能良好的原则，高喷防渗墙采用三管喷射装置高压微摆动喷射注浆，灌浆孔沿轴线布置，孔距1.0m，按先疏后密中间插补的两序进行，摆角30度，喷射轴线与坝轴线夹角30度，形成折线式板墙，墙厚20-40cm，渗透系数小于10-6cm/s，用325普通硅酸盐水泥浆（水灰比1：1）高压灌浆，其水泥细度要求是通过4900孔/cm2标准筛的筛余量小于5%。喷射时，高压水泵输送压力20-50Mpa，流量1-2L/s的清水，空气压缩机输送压力0.7-0.8Mpa，流量0.6-1.0m3/min的空气，泥浆泵输送比重为1.4-1.7g/cm3以上，流量为60-120L/min的浆液，摆动角度5-30°/s，提升速度5-10cm/min，旋转速度5-10r/min，底部及两端接触面摆喷提升速度适当放缓，喷嘴选用锥角为13.-14.的，圆锥形喷嘴，喷嘴直径为1.8-2.0mm，喷嘴个数2个。
灌浆前应进行灌浆试验，选择有代表性地段，按照灌浆工程布孔进行了选孔、制浆、灌浆等一系列试验，以便根据实际施工机械确定合理的技术参数，如遇设计不符，可作适当调整，以确保工程质量，灌浆结束后，需要按要求布孔，对板墙进行质量检查。
3.设施要求
为确保工程质量，施工时段注意以下几点：控制孔斜率小于0.5%；升速度误差不超过±0.5mm/min；摆动角度误差不超过±3；摆动速度误差不超过±0.5Rr/min；Ⅱ序孔在Ⅰ序孔喷灌后72h开始；在插管和高喷过程中，要注意防止喷嘴被堵水，气和浆的压力和流量必须符合设计要求，否则要将喷管拔出清洗进行调整后，再进行插管和高喷作业；使用双喷嘴时，若发现一个喷嘴被堵，则应重新下管再喷一次；喷射过程中因事故发生停喷，恢复喷射接口从停喷深度以下0.5m开始喷升；喷管的旋转和提升必须连续不中断地进行，在拆卸或安装前时动作要快，继续高喷作业时，应使新旧固结体至少有0.1m的搭接；如喷射过程中不通浆应停提静喷，直至返浆为止；如喷射过程中孔内严重漏浆或发现漏水通道，浆液中可掺加事先准备好的水玻璃等掺合剂：（1）如遇大孤石，应加大摆喷角度到60-90度。（2）如冒浆量大于注浆量的20%，应查明原因及时采取相应措施。（3）在接合部位，应减缓提升速度，延长定向喷射时间。
四、效果
采用钻孔取芯检查法对防渗墙体进行质量检查，检查孔位布置在墙体中心线上的相邻两孔高压摆喷墙体的连接处，自上而下分段钻孔、取芯和进行静水头压水试验，试验段透水率在0.65-0.86lu之间，满足设计要求。
结束语
高喷法是利用高速水流强制性地破坏土体形成固结体，高速射流被限制在土体破碎范围内，浆液不易流失。与常规砼防渗墙相比，可不同程度地降低工程造价，具有开挖量小，施工方便，占地少，对临近建筑物影响小等特点。实践证明，高压喷射灌浆具有施工简单、速度快、噪音低，耐久性好，工程造价低等特点，而更突出的特点是不需开挖即可施工处理隐蔽工程，因而非常适合已建成的建筑物的地基处理，尤其是水利行业中的大坝，围堰等工程的防渗加固处理，而在具备上述优点的同时，其还不需降低水位就可施工，应用前景极其广阔。
参考文献
[1] 水利水电工程高压喷射灌浆技术规范（DL/T520-2004）[S].
[2] 水利水电工程手册[M]中国电力出版社，2004.
[3] 神山水库除险加固工程技施设计报告，2010.
作者简介
郭珺，1973年10月，女，汉族，山西省原平市，本科，工程师。