高压旋喷灌浆技术在水库大坝基础处理中的应用

高压旋喷灌浆技术在水库大坝基础处理中的应用彭凯中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司摘要：水库大坝建设中，防渗加固是一项重要内容，其直接关系到水库大坝运行安全性，因此加强相关施工技术研究具有重要意义。本文主要围绕高压旋喷灌浆技术的应用展开分析，首先论述了高压旋喷灌浆技术原理，分析了水库大坝基础处理中高压旋喷灌浆施工方法，最后围绕工程案例展开具体分析，以供同行参考。关键词：水库大坝；高压旋喷灌浆；技术原理；工程案例1引言项目

表2高压旋喷灌浆技术优缺点

描述设备简单技术成熟

水库大坝建设关乎民生，其具有水电开发、农田灌溉、生活供水等多方面的功能，落实每一步施工作业具有重要的现实意义。水库大坝建于河床之上，复杂的水环境、地质环境对大坝基础强度、承载能力提出了更高的要求，合理选用相关加固防渗施工技术十分关键，本文研究对象为高压旋喷灌浆施工技术，其防渗加固效果较好，且进度快、造价低，应用较为广泛。优点造价相对较低成墙质量可靠工效高、可控性好

深度较大易出现钻孔偏斜，旋喷墙下部易开岔

2高压旋喷灌浆技术原理水库是我国重要的基础水利设施，基于水库施工、运行环境的特殊性，对其防渗加固施工要求十分高，本文主要围绕高压旋喷灌浆技术的应用展开分析。高压旋喷灌浆技术主要是利用高压射流作用搅动地层，喷射浆液与土体掺和凝结，达到防渗加固的目的，具体技术原理可归纳如下。（1）冲切掺搅：喷射嘴射出高压浆液，基于动水压力冲击下实现对土体的冲切搅拌。（2）升扬置换：高压浆液冲切土体，水、浆、气、土颗粒掺搅混合，获得夹气混合液，其具有升扬挟带能力，将土地细粒带出地面，留下混合液，增强土体强度。（3）充填挤压：水泥浆液充填高压水射流置换形成的空腔，喷射技术后持续注入水泥浆，实现对土体挤压渗透，保证板墙与土体紧密结合。（4）渗透凝结：水泥浆液可渗透土体孔隙形成凝结层。缺点

防渗性能不如混凝土防渗墙

本文主要围绕水库大坝基础处理中高压旋喷灌浆施工方

法的应用展开具体分析，其主要包括单管法、二管法、三管法、多管法，具体原理与适用情况如表3所示，具体需根据工程要求、地质情况合理选择。表3

施工方法

不同旋喷灌浆施工原理与适用情况原理

高压泵直接压送浆

液，形成凝胶体两个通道注浆管喷射高压浆液、空气三管喷射水、气、浆

特点

适用范围

3水库大坝基础处理中高压旋喷灌浆施工方法3.1高压旋喷灌浆施工方法单管法

高压旋喷灌浆是高压喷射灌浆的一种，目前工程实践中常用的还有摆喷、定喷两种，其具体施工方法与适用情况介绍如表1所示，具体需根据工程实际情况进行合理选用。表1

项目

高压旋喷、摆喷、定喷方法

高压摆喷

高压定喷

高压旋喷

灰比易控、冒浆浪

费少；凝胶体长度淤泥、流砂地层

较小软土地基；粉

冲击力更强、凝结

土、砂土、砾石、体长度增加

卵石地层淤泥地层外软

机械不易磨损、凝

土地基；砂土乱

结体长度增加

石地层

二管法

三管法

施工内容桩柱状凝结体较厚板墙薄板墙

多管法

适用范围

地基加固，

中低水头防渗板墙

高水头防渗墙

置入多重管，通过向下运动旋转的高

压射流破坏土体，大直径柱状固结体注入泥浆、砂浆、砾

石等

-

低水头防渗工程

3.2高压旋喷灌浆施工方法高压旋喷灌浆技术优缺点归纳如表2所示。3.2.1施工流程施工流程如图1所示。2019.11

253

Doors&Windows

应用与实践各设3排桩孔，三角形布置，孔间排距2.5m，桩径≥1m。4.3.2施工方法（1）高喷试验：本项目设3组试验，共计10根试验桩，上游浅桩、深桩区以及下游深桩区分别为2根、4根、4根，上游侧补桩5根；采用双管法施工，单喷、复喷压力为28MPa、18MPa，注浆流量40L/min。（2）成桩施工：本项目上下游施工方法存在差异，具体如表5所示，上游基础含水量高，施工时均需复喷；下游地基条件相对较好，河床部位复喷即可，其余单喷。表5

项目孔深≤

19m孔深＞19m下游

单喷复喷单喷复喷单喷复喷

上下游施工参数

流量/L·min60~6844~5558~6342~4967~7872~85-1

浆压/MPa

25162526~2726~2715速度r·min-1转速141814141213提速1520149~129~1215上游

图1施工流程示意图3.2.2施工方法（1）平整场地、施作排浆沟；（2）测量定位，确保桩位准；（3）桩机就位，调整导向架、钻杆与地面垂直；（4）钻孔至设计标高，孔斜率＜1%；（5）根据工程要求配置浆液，搅拌充分，经滤筛进入集料斗；（6）喷浆时，合理控制浆液压力、流量；边喷浆边匀速提升注浆管，距桩顶1m时放慢速度，保证桩顶质量；（7）施工完成后，将注浆管等冲洗干净。3.2.3施工问题处理受到工程地质、坝体填筑质量以及施工参数等因素的影响，高压旋喷灌浆施工中会出现串孔、冒浆、漏浆等问题，下文主要就其处理方法进行简单介绍。（1）漏浆问题：增大浆液浓度、减慢提升速度、减小喷射压力与流量、掺速凝剂，孔口正常返浆后恢复正常施工；若是上述方法均无效，需待灌浆完成后进行补强；（2）冒浆问题：通常为漏浆量过大所致，对此需适当增大喷射压力、减少注浆量、加快提升速度；（3）串孔问题：封闭串孔孔口，减小灌浆压力，待灌浆完成后，串孔口二次钻孔施工。总之，水库坝基处理中，合理确定施工参数，规范落实高压旋喷灌浆施工各道工序，可获得良好的防渗加固效果，为水库稳定运行保驾护航。4.3.3施工效果高压旋喷施工后，地基抗剪强度提高，坝坡滑移力抵抗能力增强，整体稳定性较好，具体施工效果如下图2所示。图2高压旋喷桩处理效果4实例探析5结语本文以某水库大坝坝基处理高压旋喷灌浆技术的应用情

况为例展开分析，以期可供其他工程项目参考。4.1工程概况此为农业灌溉水库，修建均质土坝，坝顶长、宽、高为973.9m、5.0m、3088.0m，最大坝高14.5m。本项目坝基分布为软~流塑状洪湖积淤泥质黏土层，施作悬浮式振冲碎石桩加固、上下游增设反压平台。但是，施工后期大坝坝坡出现二次滑动，带动反压平台滑动，为防止出现更大破坏，必须采取相应的加固处理措施。4.2加固处理方案经综合研究，本项目加固处理方案如表4所示。表4

序号12

部位坝体反压平台

加固处理方案

处理措施

坝顶高程降至3086.50m加高至3082.0m；加宽至47m底部高压旋喷桩处理

4.34.3.1技术参数本项目通过相关勘察，确定旋喷桩最大深度27m，上下游高压旋喷桩施工工艺综上所述，水库大坝坝基处理中，高压旋喷灌浆加固效果相对好，且技术已经十分成熟，成墙质量可靠。高压旋喷灌浆施工中，需做好高喷试验，科学确定各项施工参数，根据项目实际情况调整喷射压力、注浆流量等，规范落实每道工序，确保基础防渗加固质量满足要求，实现整个水库大坝的后期安全可靠运行。参考文献：[1]吴广亮.水库坝体防渗处理中的高压旋喷灌浆施工技术[J].珠江水运,2019(5):77~78.[2]李飞.高压旋喷灌浆在甘泉岳屯水库除险加固工程中应用成效探析[J].地下水,2016(5):158~159.[3]卢永春.双管高压旋喷补灌技术在万寿寺水库大坝防渗加固中的应用[J].水利科技,2018(3):38~40.[4]卢晓鹏.高压喷射灌浆技术在云南病险水库加固工程中的应用[J].水利水电科技进展,2012(5):82~85.[5]胡奇凡,张继清.超高压旋喷注浆法在卵石地层的应用试验研究[J].铁道工程学报,2017(12):13~17.[6]WANGGang,ZHANGSong.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(12):135~138.作者简介：彭凯（1981—）男，湖南邵阳人，高级工程师，博士学位，工作方向：岩土工程，水利工程专业。2

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