钻喷一体化高压喷射灌浆技术在水库除险加固工程中的应用

王玉竹

【摘要】根据近年来在全国各地病险水库除险加固工程中应用大口径的钻喷一体化高压喷射灌浆施工方法，钻喷一体化施工工法在水库地基防渗加固工程中应用。计划和实践技术经验，成功地处理了湖北吉河水库的除险加固工程，通过实践可以得出钻喷一体化高压喷射灌浆技术在处理土坝坝基渗透漏问题上有显著的效果，对在相似病险水库中推广应用高喷灌浆技术有一定的参考价值。

【关键词】钻喷一体化 防渗加固

前言

当前钻喷一体化高压喷射灌浆技术已经成熟并被应用到了建筑施工技术中，尤其是在水利工程建设中更是广泛应用。本文主要结合钻喷一体化高压喷射灌浆技术在湖北吉河水库中的具体实践应用，对该技术进行简要分析。

一.工程概况

吉河水库地处枣阳市鹿头镇张庄村，距城区19.5千米。水库总库容6028万平方米，其中调洪库容3301万平方米，兴利库容2726万平方米，死库容1万平方米，是一座以灌溉为主，兼有防洪、供水等综合效益的中型水利工程，运行多年来，为枣阳市的经济发展作出了巨大贡献。大坝为均质土坝，本次实测最大坝高24.5米，坝顶高程146.9米，坝长4630米，坝顶宽5米。上游坝坡为混凝土护坡，坡比自上而下依次为1：2.5、1：2.75，下游坝坡为草皮护坡，坡比为1：2.5、1：2.75；老河床部分设有反滤坝。坝脚有一条长3000米的压渗台，西段宽30米，东段宽10米。该流域气候为副热带大陆性季风气候，降雨量時空分布不均，雨强大，因而洪、旱灾比较频繁，因此急需对该水库进行出险加固措施。

本工程采用了钻喷一体化施工工法进行施工，工程严格按照《水利水电工程高压喷射灌浆技术规范》进行施工。钻到设计深度经验收合格后即进行高喷施工，当喷到设计高程后，为解决旋喷凝结体顶部因浆液析水而出现凹陷现象，每当喷射结束后，随即在喷射孔内进行静压充填灌浆，直至孔口液面不再下沉为止。

二、钻喷一体化施工工法的优势

钻喷一体化施工工法，其最重要的改进面是钻孔工序，该工法中技术钻杆即钻射管。钻到设计深度后及即进行高喷施工，实现钻、喷（灌）一体化。改进后的大口径钻喷一体化施工工法具有如下优势：

（1）钻喷一体，钻杆提升灵活、机具稳定性好。

（2）由于设备性能上的提高，可提高钻孔垂直度，解决成孔难的问题，提高功效。

（3）采用喷头与特制钻头连成一体的特殊钻头不仅可简化高喷灌浆先钻孔再灌浆的工序，还能有效地解决厚砂层、后杂填土层、淤泥层、砾石层和卵石层等各种复杂地层造成埋管不成孔以及护壁困难的问题。

（4）不需要钻机造孔，设备机动灵活，因此，施工人员可减少1/3。

（5）可以不分序连续施工

三.高压喷射灌浆工程施工过程

根据实地情况考察，吉河水库的主要施工部位为桩号0+150.5～0+462.8段，采用高压旋喷方式形成的防渗墙长312.3米，孔距0.8米，下部入基岩1米，上部入粘土层3米，渗透系数小于10-6cm/s。

施工过程主要包括

首先测量定孔。高压喷射灌浆在施工前，做好图纸审查复测。根据图纸进行防渗轴线放样做到准确孔位。

第二步是钻喷一体化机就位。根据设计的平面坐标位置，要求将钻头对准孔位中心，同时钻机平面应放置平稳、水平。在钻孔定位前要对施工现场进行整理清扫，保证地面平坦整洁，保证钻孔时的精确度。在钻孔过程中要对相关数据进行记录。

第三步是钻孔及下喷射管。采用钻喷一体化机进行作业，钻孔达到设计深度后，验孔合格后开始喷浆，要自下而上进行喷射作业，当喷头下至设计深度，应先按规定参数进行原位喷射，待浆液返出孔口、情况正常后方可开始提升喷射。在喷射时要严格按照各项工艺参数的要求加以控制，施工中应准确记录高喷灌浆的各项参数、浆液材料用量、异常现象及处理情况等。

第四步成孔。喷射管被提升到设计要求位置时，此孔喷射灌浆即告完成，应利用回浆或水泥浆及时回灌，直至孔口浆面不下降为止。

第五步冲洗。当喷到设计高程后，喷射完毕，及时将各管路清洗干净，不得留有残渣，以防堵塞，尤其是供浆系统更为重要。通常是把浆液换成清水进行连续连续冲洗，直到管路出水澄清为止。

最后一步即移开钻机，将钻机移到下一孔位。

四、高压喷射灌浆的质量把控技术

钻喷一体化高压喷射灌浆在正式施工前，必须要做好图纸规划。喷射灌浆防渗墙需要结合图纸，根据图纸进行放样准确定位，喷射灌浆宜全孔自下而上连续作业。在进行喷射作业过程中，喷射灌浆因故中断后恢复施工时，应对中断孔段进行复喷，搭接长度不得小于0.5米。

在进行喷射作业时，如果发现喷嘴包装破裂、喷嘴被灌浆堵住时，应当立刻借助喷射工具清理掉多余的灌浆，并进行再次喷射，同时还要保障风、浆同时输送，缺一不可。在进浆正常情况下，若回浆密度变小、回浆量增大、应降低气压并加大进浆浆液密度或进浆量。若高喷灌浆过程中发生串浆时，应填堵串浆孔，待灌浆孔高喷灌浆结束，尽快对串浆孔进行高喷灌浆，或继续钻进。

五.施工后数据监测分析

钻喷一体化高压喷射灌浆工程以及最后的质量检测完成之后，监查人员对水库的除险加固和渗漏现象进行了数据分析和围井注水试验，并将试验结果样本送至水利科学研究所进行研究检测。研究结果表明，在运用钻喷一体化高压喷射灌浆技术对吉河水库进行除险加固后，水库的各项指标均符合工程安全需要。当逐渐完成工程项目主体除险加固措施基本完工后，监查人员在工程的灌浆轴线位置按照规范的操作顺序进行压水试验，发现渗透系数均小于10-6cm/s，与工程安全设计的要求相符合，吉河水库的旱涝灾得到了极大地缓解。

结语

在吉河水库借助于钻喷一体化高压喷射灌浆技术后，该大坝的渗漏现象得到了解决，采用钻喷一体化高压喷射灌浆的方式进行施工，可操作性强，提高了施工效率，值得在类似工程中推广。创新研究的钻喷一体化施工工法比传统高喷灌浆工艺具有高效、经济、稳定、能在厚砂层、厚杂填土层、淤泥层、砾石层和卵石层等各种复杂地层有效使用等优点。

针对本工程地下水丰富、地层砂卵石率高的特点，采用二管法工艺取消高压水作用这一过程，而直接采用高压浆切割，充填，可以达到减轻浆液稀释的目的，对于处理地下水丰富，地层架空现象较严重的地层具有明显优势，而且具有功效快，节约材料，废浆量减少的优点。以保钻喷一体化证高压喷射灌浆技术在水库除险加固工程中真正发挥作用，得到推广。

参考文献：

[1]王刚，张松.大口径钻喷一体化高喷灌浆技术及应用， [J]长江科学院院报，

2014，31（12）：135-138.

[2]葛文辉.高压喷射灌浆技术在加音塔拉水库加固工程中的应用[J].陕西水利，2015，（z1）：40-42.

[3]黄爱梅，李志锋.高压喷射灌浆技术在病险水库工程中的应用[J].建材与装饰，2012，（8）：49-50.

[4]李明.浅析高压喷射灌浆技术在病险坝防渗加固工程中的应用[J].城市建设理论研究（电子版），2012，（32）.

[5]齐延伟，邓丽，张定华等.高压旋喷灌浆技术在林沟水库除险加固工程中的应用[J].河南水利与南水北调，2014，（8）：11-12.