摘要：文章介绍了高压喷射灌浆技术的工艺原理，针对施工技术要点及在工程中的应用进行了探讨。
关键词：高压喷射机理；防渗；技术要点
高喷防渗墙施工技术简单、进度快、防渗加固性好且造价较混凝土防渗墙低，但对地层敏感性强，一般在壤土层、中密状态的砂土层中成墙质量较好，而对粘性土、致密细砂层，尤其是粒径较大的砂卵石层，且含漂石时，其喷射材料穿透性受阻，浆体扩散半径受限，成墙连续性不易保证。在堤坝防渗工程中，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。
1高压喷射灌浆技术的工艺原理
1.1冲切掺搅作用
高喷技术主要是借助于高压射流，通过冲击切割和强烈扰动，使浆液在射流作用范围内扩散、充填周围土层，并与土石粒掺混搅合，硬化后形成凝结体，从而改变原地层结构和组成，借以达到防渗或提高承载力的目的。高喷凝结体是多种因素综合作用的结果，高压射流对地层结构的影响范围，取决于比能值E的大小，其表达式为：E=（PQ）/（100V）；E——每米旋喷柱耗用的能量MJ/m；P——喷射灌浆压力Map；Q——射流浆量L/min；V——提升速度cm/min。
E值大，旋喷柱的直径大，一般选用50~70cm直径较好，但最终应通过现场高喷试验确定。
1.2升扬、转换作用
高喷施工时，水、气、浆由喷嘴中喷出，压缩空气除能对水或浆液构成外包气层，使水或浆液射流能透入地层较远距离并维持较大压力破碎地层结构外，还可产生升扬作用，浆经射流冲击切削后的土石碎屑和地层中细粒，由孔壁和喷射杆的环状间隙中升扬带出孔外，空余部位由浆液替代，同时也起到了转换作用。
1.3挤压、渗透作用
高喷射流强度随射流距离的增加而较快地衰减至射流束末端，虽能再冲切地层，但对地层仍产生挤压作用。同时，喷射结束后，静压灌浆持续进行，这对周围土体产生渗透作用，这样不仅可以促使凝结体与周围土体结合更加密实，还在凝结体外侧产生明显的渗透凝结层，具有较强的防渗性能。
高喷灌泵技术有单管法、双管法、三管法。小海子水库进水口工程、小海子水库除险加固工程和布哈拉枢纽水毁加固工程、巴楚县民生渠渠首工程中都采用的是三管法施工。用水管、气管、浆管同轴布设组成喷射杆，杆底部设置有喷嘴，气、水喷嘴在上，浆液喷嘴在下，高喷时，随着喷射杆的旋转和提升，先是高压水和气的射流冲击扰动地层土体，呈翻滚松散状态，随后以低压注入浓浆掺混搅拌，硬化后形成凝结体。工艺参数主要有：水压38~40Mpa；气压0.6~0.8Mpa；浆压0.3~0.5Mpa，施工设备价廉，易购，高喷质量可满足设计要求，工效高，造价低，能充分利用原地土体，就地取材，机械化程度高。
1.4位移握裹作用
地层中较小的块石，由于喷射能量大，辅以升扬、转换作用，最终浆液可填满块石四周的空隙并将其握裹，遇到大的块石或在块石集中区，应降低提升速度，提高比能值。在强大的冲击震动力作用下，块石将会产生位移、松动，浆液沿块石四周空隙或块石间孔隙渗入。在高压喷射挤压余压渗透等综合作用下，产生握裹凝结作用，形成连续密实的凝结体。
2凝结体的性能
水工建筑物地基防渗采用高喷施工时，则要求凝结体具有良好的防渗性和稳定性，而对于其抗压强度要求不高。凝结体的防渗性能主要取决于地层组成成分和颗粒级配、施工方法、施工工艺以及浆液材料等。高喷形成的凝结体并不很规则，但与地层结合紧密，由于高喷凝结体周围除了浆皮层外，一般还存在渗透凝结层，有着良好的复合防渗作用，从而进一步提高了凝体的防渗性能。
3高喷凝结体的结构布置形式
为保证高喷防渗墙的连续性，则必须要使各孔的凝结体在有效范围内牢固可靠连接上，为此如何选用结构布置形式和孔与孔的距离则很重要。高喷形成的凝结体的形状与喷射的形式有关，喷射形式一般有旋喷、摆喷和定喷三种。喷射时若边提升边旋转，则凝结体的形状为圆柱体（又称旋喷柱）若边提升边摆动，则形成的凝结体的形状为哑铃状，若只提升和定向喷射则可形成板状（又称定喷板）。我国常用的旋喷施工布置形式有几种，近多年来，在新疆的南疆地区常用的结构布置形式有：a、 定喷折线式：b、 摆喷对接式：c、 柱摆式：
在防渗工程中，孔距的选择至关重要，它不仅关系到凝结体能否可靠地连接，而且也影响工程的进度、造价。孔距应根据地层的地质条件，对防渗性能的要求、高喷灌浆的施工方法和工艺、结构形式、孔深及其它因素综合考虑而定。
4高压摆喷灌浆技术要点
4.1 技术原理。高压摆喷灌浆技术是采用三管法，喷射介质为水、水泥基质浆液和压缩空气，使喷射管做一定角度的摆动和提升运动，利用高压水形成高速喷射流束，冲击、切割、破碎地层土体，并以水泥基质浆液充填、掺混其中，形成扇形断面板墙状的凝结体，以提高坝体防渗能力的施工技术。
4.2施工工序和设备。高压摆喷灌浆施工工序为：布孔、钻孔、制浆、高压灌浆、静压回灌。主要施工设备有：钻机、高喷台车、制浆机、高压水泵、空压机、灌浆泵。
4.3 布孔与钻孔。布孔分三个阶段。第一阶段布先导孔，沿坝体灌浆轴线方向每30米左右布置一个先导孔，利用先导孔采取芯样，可摸清各坝段坝体土质类别、地层变化、漏浆程度、基岩深度等情况。第二阶段布试验孔，根据工程地质报告和先导孔钻孔情况在大坝一端按设计孔距布置试验孔，进行现场试验确定合适的孔距和灌浆参数。第三阶段布灌浆孔，按现场试验确定的孔距沿防渗墙轴线布灌浆孔，先导孔可作为灌浆孔之一。钻孔可采用任意一种钻进方式。
清河水库布置了9个先导孔，9个试验孔，共210个灌浆孔（含先导孔和试验孔），采用回转钻进并泥浆护壁。钻孔孔距为1.5m，孔径为130mm，设计深度为进入基岩以下1m，实际孔深超出设计深度0.3mm.。
4.4制浆。高压摆喷灌浆浆液为水泥浆。使用水泥为32.5级普通硅酸盐水泥，水灰比为1.2：1～0.8：1，浆液密度为1.55g/cm3～1.7g/cm3。水泥浆采用二级搅拌，二级过滤。一级搅拌时间不少于90s，经过滤后进入二级搅拌机，边搅拌边过滤边使用，过滤筛网眼尺寸为2mm。
4.5高压灌浆。高压摆喷灌浆在钻孔施工完成并检验合格后进行，采用二序施工，先喷Ⅰ序孔，后喷Ⅱ序孔。注浆前先进行地面试喷，检查机械及管路情况，如水、气、浆是否畅通，各种参数是否满足设计要求，并调准喷射方向和摆动角度。一切正常后，垂直下入喷管至设计深度，先送水泥浆液，后送水和气，按规定参数进行原位喷射，待孔口返出浆液密度达到1.2 g/cm3后再按设计的提升速度由下至上进行连续摆喷作业，如果中途因故中断后恢复施工时，应对中断孔段进行复喷，复喷搭接长度不小于0.5 m。
4.6静压回灌。当喷杆提升至距地面40cm高度时，先停止水和气，再停水泥浆，由于孔内浆液会发生析水、沉淀和凝固收缩，高喷墙体的顶部会产生凹穴，需用水泥浆及时进行静压回灌填补。静压回灌要间断进行，直至填筑到孔口，浆液不再下沉时为止。每孔完成高喷灌浆后，要对水泥浆管道系统进行冲洗，防止管道堵塞。
5结束语
高压喷射灌浆技术具有工程造价适中、防渗效果良好、施工条件要求低等优点，随着这项技术逐步成熟，必将在更多的防渗工程中推广和使用。
参考文献：
[1]《水电水利工程高压喷射灌浆技术规范》，DL/T 5200-2004