唐新平 李黎临

浅谈高压喷射灌浆在水阳江堤防工程施工中的应用

唐新平 李黎临

一、工程概况

水阳江干流域城东联圩堤防位于安徽省宣城市宣州区东郊，水阳江中游左岸，全长36.05km，保护区总面积36.6km2，堤防标准50年一遇，工程等别为2级。堤防防渗工程施工采用高压摆喷防渗处理技术，高喷墙从堤顶布置，穿过堤身，完全截断强透水层，并深入粉质砂岩夹砾石岩不小于0.5m。

工程区位于长江中下游冲积平原与皖南山区过渡地区，堤基地层呈多元结构，其地层上部多为粘性土（重粉质壤土等），下部为卵砾石夹中粗砂，砂卵石层含量非常高，部分地层达到80%以上，下伏基岩属白垩系宣南组（K2）紫红—棕黄色粉质或泥质砂岩夹砾岩，属极软质岩体。

二、工艺原理

高压喷射灌浆堤防施工工艺的基本原理是先利用钻机成孔，然后将喷射管下至设计标高，水、气、浆三种介质通过喷射管同时输送至待加固的地层，高压水和气流同轴喷射，形成高压射流束，在冲击、切割、破碎地层土体的同时注入水泥浆液，喷嘴作摆动和提升运动，灌注的水泥浆液在喷射范围内扩散、填充和置换，与地层中的土、砂、砂砾石、卵石等介质掺混搅合，形成一道连续的水泥凝结墙体，以达到堤防截渗的目的。

三、工程施工

1.高喷墙的结构型式选择

根据工程需要和地质条件，高压喷射灌浆可采用旋喷、摆喷、定喷三种型式，每种形式可采用三管法、双管法和单管法。高喷墙的结构型式可采用旋喷套接、旋喷摆喷（或旋喷定喷）搭接、摆喷对接或折接、定喷折接等。根据本工程的地层条件、深度、机械性能、经济合理性、技术可行性，结合工程特点，参照以往类似工程经验，经方案比较和安全性论证，要求施工中采用摆喷对接型式，孔距初定1.5m，摆角30度，三管法二序施工，详见图1。

图1 高喷墙结构型式示意图

2.施工参数的选择

施工设备：采用GP-50型高喷台车1台套，包括钻机、高喷台车、高压水泵、泥浆泵、浆液搅拌机、空压机等。

施工前，在工程附近选取有代表性的地段进行搭接和围井试验，以验证选取的施工设备性能，检验高喷墙结构形式的合理性，确定科学经济合理的施工参数（如孔距、水灰比、压力等）。

根据搭接和围井试验开挖检测、注水试验情况，确定孔距采用1.5m，其他参数见表1。

表1 高喷防渗墙施工参数控制表

3.钻孔施工

（1）定位：在施工轴线上按设计孔位进行放线定位，各孔位均做好编号。

（2）钻孔工序：先完成Ⅰ序孔的钻孔，等Ⅰ序孔高喷灌浆施工结束后再进行Ⅱ序孔的钻孔。

（3）钻机就位：将钻机移至已放样定位的孔位上，使钻头中心对准孔位中心。为保证钻孔达到要求的垂直度，钻机就位后，作水平校正。

（4）成孔要求：孔径不小于13cm，孔深超过设计深度30cm，护壁泥浆比例1.0∶1～1.2∶1；成孔偏斜率不大于1.5%，成孔后，孔口应进行覆盖保护。

4.喷浆施工

（1）施工顺序：在高喷灌浆施工中，为防止窜孔，施工顺序采用二序法施工。便于分序和避免漏喷，根据钻孔的编号，奇数孔为Ⅰ序孔，偶数孔为Ⅱ孔，先完成Ⅰ序孔高喷灌浆施工，24～48h后再完成偶数孔施工。

（2）设备调平：高喷台车就位，喷射嘴对准施工轴线，喷射嘴摆角满足30°摆角要求，设备调平定位，确保输气、输浆、输水管路畅通。

（3）下喷射管：下喷射管前，应进行地面试喷，检查机械及管路运行情况，并调准喷射方向和摆动角度。为防止泥砂堵塞喷嘴，可用1MPa水压下喷射管，下到设计深度后，用水平尺检查垂直度。

（4）制浆：按确定的浆液配合比制配浆液，在灌浆过程中连续搅拌。

（5）喷浆：当喷射管下到设计深度后，浆、气、水的相应压力、流量等参数应满足现场试验确定的施工参数要求后，开始进行原地静喷。

（6）摆喷提升：在静喷过程中，当水泥浆返出孔口，情况正常后方可开始摆喷提升，提升速度利用调速电机控制，并设专人记录提升过程中的深度及时间数据，确保提升速度满足现场试验确定的参数要求，保证成墙质量。

（7）回浆：从孔口冒出的部分浆液，除被切割的土层颗粒外，还有部分水泥浆，将冒浆引流流入沉淀池，经沉淀处理后重复利用，这样既节约了材料，又保护了环境。

（8）回灌：待喷射管提出地面后，喷浆结束，然后向孔内不断注入符合质量要求的水泥浆，直到浆液不再下沉为止。避免因浆液排水固结引起防渗墙顶部塌陷，以确保施工质量。在黏贴层或淤泥层内进行喷射时，不得将冒浆进行回灌。

四、施工注意事项

（1）在高含量的砂卵石层钻孔容易塌孔，要根据塌孔情况适当加大护壁泥浆的浓度，并相应提高泥浆泵的压力。

（2）水泥浆液存放时间视气温环境确定，当环境气温10℃以下时，不得超过5h；当环境气温10℃以上时，不得超过3h。当浆液存放时间超过有效时间时，不得使用，应按废浆处理。

（3）高喷灌浆宜全孔自下而上连续作业，因故停喷恢复施工前，应进行复喷搭接处理后，方可继续向上提升及喷射灌浆。复喷搭接长度不得小于0.2m，并记录中断深度和时间，停机超过3h时，应对泵体输浆管路进行清洗后方可继续施工。

（4）施工过程中经常检查浆液密度、高压水泵压力、空压机压力、浆液压力、钻机转速、提升速度及耗浆量，保持各项施工参数稳定，保证施工质量。

（5）在喷浆过程中若出现孔口不返浆，应立即放慢提升速度或停止提升，直至孔口翻出水泥浆液。

五、结语

由于施工措施得当，检测工程质量达到了规范及设计的要求。通过对本工程的施工工艺和施工参数的总结，可为以后的类似工程施工提供参考■

（作者单位：淮河水利水电开发总公司 233001）