■桂丽君 ■江西省鄱阳县河道堤防管理局，江西 鄱阳 333100

1 研究背景及加固方案

1．1 工程背景

以下主要以京杭大运河无锡段的河道堤防情况进行研究分析，该河段斜穿过无锡市，其河道等级属于三级航道，堤防等级为一级，河道堤防加固工程等别为2等，其设计堤防水位为5．12m，校核水位为5．17m。

该河段工程所在地的河道驳岸主要是经过多次加高加固形成的，其堤后的地势较为低平，平均高程为4．0～4．5m，但是基本上每年在汛期时的水位都能达到5．0m。由于在汛期时，该运河河段的水位长期高于堤后地面，所以该地区的防洪主要依赖于堤防防洪墙，在近年来堤防防洪压力不断增加的情况下，堤防基础的抗渗透能力逐渐呈现下降趋势，如果在汛期内产生较大的险情，势必会造成堤防的垮塌，其产生的河水倒灌给人民生命财产带来的损失是不可估量的。

1．2 加固方案及优势

在对国内外堤防加固工程处理经验的总结和对该河段工程施工具体情况分析的基础上，决定其采用高压旋喷灌浆技术进行施工作业，其主要优势有以下几点:

(1)使用范围广。高喷灌浆技术的全套设备机构相对较为紧凑，并且由于其体积较小、机动性强、占地面积少等优点，能够在更为饿恶劣的工程条件下进行施工，并且能够根据工程施工的不确定需要进行加固范围控制。

(2)固结体形态可控性强。通常情况下为了满足工程建设需要，进行高喷灌浆的过程中可以通过调整旋转、提升速度、增减压力以及更换灌浆喷嘴等形式使灌浆流量发生相应的变化，最终使凝结体形成不同形态的圆柱体、扇状以及其他需要的不同形态。

(3)喷射方式多样。高喷灌浆的喷射方式可以进行多样选择，具体有倾斜喷射、水平喷射和密集喷射三种形式，针对不同的工程情况可以选用其适合的方式。

(4)经济性高。在进行高喷灌浆时所采用的浆液原材料主要为水泥，特殊情况会使用到其他化学材料以及外加剂，且喷射过程中冒出地面的浆液在沉淀、除砂以及析出和过滤后可以进行部分回收再利用，具有较高的经济优势。

1．3 灌浆参数的确定

在进行该工程灌浆参数的选取是，参考以往类似工程的经验进行选取，具体的施工参数在施工阶段进行确定，同时为了确保施工阶段的水泥浆灌入量，初步选定压缩空气气压0．7MPa，进气量为1－3m3/min，水泥浆浆压30MPa，进浆量控制在50—200L/min，提升速度为5—10cm/min，旋转速度和喷嘴直径分别为10－20r/min和2．0mm。

2 高喷灌浆的主要类型

2．1 高喷灌浆的分类

当前在水利工程建设中用到的高喷灌浆技术党法主要有单管法、两管法、三管法以及多管法等，在不同的水利工程地质条件中其可以根据不同种技术方法的特点，选用适合工程实际的技术方法。

(1)单管法。单管法主要是利用钻机等设备将位于灌浆管顶部侧面的喷嘴置于预定的土层深度后，在高压泥浆泵装置的帮助作用下，采用高于20MPa的压力在浆液的喷射作用下使原有底层破坏，与此同时借助于灌浆管的提升和旋转作用将崩落下的土层与新喷灌的浆液进行混合搅拌，在一定时间之后形成新的固结体。

(2)两管法。两管法是一种使用双通道二重灌浆管灌浆的技术方法，其作用原理同单管法相同，是在单管法的基础上加入了空气介质的喷流，使得喷嘴中喷射出的高压浆液流与环绕气流在共同作用下产生更大的土体破坏能力，最终在土中形成新的圆柱状固结体。

(3)三管法。三管法是一种使用水、气、浆三种不同介质的灌浆方法，其与前两种方法在作用范围上有了更大的突破，在该中灌浆方法下形成凝结体更加连续密实，将浆压提升到了20－40MPa，具有更大的喷射半径，产生的凝结体的结石率以及强度有了更为明显的提升，被广泛应用于含有密实充填物的大颗粒底层中。

(4)多管法。多管法高喷灌浆技术在河道堤防防渗加固中运用时，首先需要在地面钻出导孔，再将多重管置入土层中，通过喷射旋转高压水流破坏周围土体，在此高压冲击作用下冲击出的土和石会随着泥浆一起从多重管中抽出。其主要是在这种反复冲、抽作用下形成较大的底层空间，最后选用合适的材料进行填充。

3 影响高喷灌浆防渗凝结体构筑的主要因素

3．1 水压及水量

水压和水量是影响凝结体形成有效长度的重要因素之一，一般情况下如果增加水量和喷射压力，可以相应的使凝结体的有效长度增加，但是水量的增加势必会对浆液起到一定的稀释作用，在该作用下浆液的冒出量也会随着增加。

3．2 浆量和浆压

在进行高喷灌浆施工的过程中，最为重要的是应保证喷射浆液的稠度和数量，在对含有淤泥层的河道堤防进行防渗加固处理时应注意相应的增大凝结体的桩径，采用高水压、高浆压的施工方法将将高喷灌浆的浆压提升到20－40MPa，浆液的相对密度达到1．6－1．8，输浆量应保持在最少60L/min。

3．3 提升及旋转速度

高喷灌浆管的提升和旋转速度对高喷灌浆凝结体的影响主要表现在凝结体的均匀性、密实性以及有效长度上，对于河道堤防防渗加固工程来说，灌浆管的提升速度一般情况下应保持在4－20cm/min，旋转速度为5－20转/min。

3．4 地层及颗粒粒径

根据以往的水利工程防渗加固处理高喷灌浆施工质量效果来看，高喷灌浆方法对于细颗粒底层较为适应，对于具有大颗粒的砂砾石底层来说，主要是由于水气射流可能会造成大颗粒产生局移动或者是局部松脱现象，但是只要选择适当的工艺参数，也能够形成较为连续的防渗凝结体。

4 河道堤防高喷灌浆防渗加固施工时的注意事项及质量检测

4．1 注意事项

进行高喷灌浆施工时，钻孔的主要目的是将高喷灌浆管置入预先制定的土层之中，从而开展自下而上的喷射作业，但是也可以采用振冲的方式成孔直接进行喷射作业，在灌浆喷射的过程中需要对以下方面加以注意:首先如果防渗加固施工的灌浆深度较大，那么可能会造成上粗下细的凝结体，会给凝结体的承载能力和抗渗作用产生一定的影响。所以如果灌浆深度较大，则可以采用适当增大压力和流量或者降低旋转速度的方法，保证凝结体的各项性能能够达到要求。其次，在浆量不足的情况下应及时采取复喷技术对其进行处理，如果当冒浆量过大且超过总灌浆量的20%时，应采用缩小喷嘴直径、加快提升和旋转速度、增加喷射压力的方法进行相应补救，对于冒出的浆液可以进行回收再利用。第三，高喷灌浆的喷射压力以及灌浆量应根据工程需要进行适当的调节，在灌浆喷射的过程中应注意通过改变喷嘴移动速度和移动方向的方法对固结体的形状及大小进行控制。浆液在喷灌后可能会产生一定程度的析水现象，会造成固结体顶部出现凹穴，从而对地基加固和防渗处理产生不良影响，对于该项问题可以采用静压灌浆或者是在浆液中添加相应的膨胀材料等措施进行治理。

4．2 高喷灌浆质量检测

河道堤防防渗加固处理中的高喷灌浆施工质量检测应主要从以下方面进行:首先，在灌浆作业结束并等待浆液凝结且具有一定的强度时，对其进行开挖检查，从而对其凝结体的垂直度以及凝结形状和凝结质量经检查和确认。其次，通过对固结体的岩芯进行室内物理力学性能试验的方法，同时在钻孔中开展压水和抽水试验，以便对其抗渗能力进行检验。第三，可以在受力部位浇筑厚度约为0．2－0．3mm的混凝土土层，在此基础上开展水平静载荷试验和垂直静载荷试验。

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