第１期（总第１８７期） 文章编号：１００６—８１３９（２０１３）０１—００７—０２ 山西水利科技 ７ 高压旋喷灌浆质量控制措施 高燕芳 （山西省水利水电工程建设监理公司山西太原０３０００２） 摘要：从喷嘴直径、喷射管旋转速度、提升速度、地面试喷等方面，分析了高压旋喷灌浆各个施工参数的重要性，总 结出各个施工参数的质量控制要点，为高压旋喷灌浆的质量控制提供了宝贵的经验。 关键词：高压旋喷灌浆；地基承载力；喷嘴直径 中图分类号：ＴＶ５２３ 文献标识码：Ｂ Ｔｈｅ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｍｅａｓｕｒｅ ｉｎ Ｈｉｇｈ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｒｏｔａｒｙ Ｓｐｒａｙ Ｇｒｏｕｔｉｎｇ ＧＡＯ Ｙａｎ ｆａｎｇ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｈｅ ｉｍｐｏ￣ａｎｃｅ ｏｆ ｅａｃｈ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｉｎ ｈｉ ｇｈ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｒｏｔａｒｙ ｓｐｒａｙ ｇｒｏｕｔｉｎｇ ｆｒｏｍ ｎｏｚｚｌｅ ｄｉａｍｅｔｅｒ、ｒｏｔａｔｉｏｎ ｓｐｅｅｄ ｒｏｆ ａｄｊｕｔａｇｅ、ｌｉｆｔｉｎｇ ｓｐｅｅｄ ａｎｄ ｇｒｏｕｎｄ ｓｐｒａｙ ｔｅｓｔ，ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ ｔｈｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ｐｏｉｎｔｓ ｏｆ ｅａｃｈ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｐａｒａｍｅｔｅｒ，ｏｆｆｅｒｅｄ ｔｈｅ ｖａｌｕａｂｌｅ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ ｏｆ ｃｏｎｔｒｏｌ ｑｕａｌｉｔｙ ｉｎ ｈｉｇｈ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｒｏｔａｒｙ￣ｓｐｒａｙ ｇｒｏｕｔｉｎｇ． ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｈｉｇｈ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｒｏｔａｒｙ ｓｐｒａｙ ｇｒｏｕｔｉｎｇ；ｂｅａｒｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ ｆ０ｕｎｄａｔｉｏｎ；ｎｏｚｚｌｅ ｄｉａｍｅｔｅｒ 在水利水电工程建设中，高压喷射防渗墙多用于大坝基 础防渗，但对于砾石含量较多且砾径较大的软基，采用混凝 土灌注桩，工期长、投资多；采用振冲桩，由于砾径太大无法 施工；采用水泥黏土固结灌浆，其承载力不能满足要求；如 果软基层较厚，换基方法也不可取；因此，对于砾石含量较 多且砾径较大的软基，高压旋喷桩是提高坝基承载力最有 ２高喷试验 由于工程所处位置不同，工程地质、地下水活动情况也不 同，在不同情况下高喷形成的旋喷桩有效直径也不同，所以，高 压喷射灌浆机的喷射压力、喷射流量、提升速度、高喷孔间距等 施工参数都应根据高喷试验进行确定。如施工参数定得保守， 则浪费工程投资，使工期滞后；反之，则会出现旋喷桩直径偏 小，不能满足大坝承载力的要求。因此，选择有代表性的地层进 行高喷灌浆现场试验是必要的。 效的方法。由于坝基承载力直接关系到大坝的稳定，其关键 工序的质量控制方法是工程技术人员需要探讨、研究的重 要课题。 １工法的选择 高喷灌浆工法包括单管法、双管法、三管法。大多数人认 高喷灌浆试验内容较多，试验项目需要有重点。对于砾石 含量较多且砾径较大的软基，其目的主要是提高地基承载力， 所以一定要做高压旋喷桩体的强度试验、单桩或群桩的复合地 基载荷试验。 为，三管法是在单管法和双管法基础上发展起来的，水、气、浆 三种介质分别使用三种管输送，高压旋喷桩使用三管法破坏土 体的能量大，固结体直径大，旋喷桩的承载力效果最好。但是， ３喷嘴直径 ３．１高压水喷嘴直径 三管法是用０．６—０．８ ＭＰａ的喷射气流，包裹着３５４Ｏ ＭＰａ 的高压水喷射流，同轴喷射冲切土体，形成较大空隙，再由水泥 浆液填充。当高压喷射灌浆参数一定时，高喷灌浆凝结体的尺 对于有动水的河床地层，地下水渗流速度快，三管法容易造成 浆液流失，形不成完整密实的旋喷桩凝结体。另外，在淤泥地 层，其含水率高于液限，承载力很低，高速水流无法切出相对稳 定的沟槽，低压水泥浆液不会被高速气水流卷吸到被切割的淤 泥地层，用三管法的效果远不如双管法的效果好。高压旋喷桩 寸与喷嘴的直径和质量有密切关系，相同质量的喷嘴直径越 大，喷射出的流量越大，产生的能量越大，切割土体的范围大， 所形成的凝结尺寸也越大。适当增加喷嘴直径，旋喷桩径会明 工法的选择，不仅要考虑工程的设计要求，也应考虑工程地质、 施工部位、地下水活动等情况。 收稿日期：２０１２—１１－１６ 作者简介：高燕芳（１９８０－），女，２００７年太原理工大学硕士研究生毕业，工程师，目前主要从事水利监理工作。 ８ 高燕芳：高压旋喷灌浆质量控制措施 ２０１３年２月 显增加。《水电水利工程高压喷射灌浆技术规范）（ＤＤＴ ５２０ｏ一 ２００４）中要求，水的喷嘴直径应为１．７～１．９ ｍｍ。如喷嘴直径没有 必须进行地面试喷。尽管喷射管的旋转速度及提升速度是通过 高压喷射台车来调整，但是转速和提升速度的校核都是在地面 试喷阶段完成；另外管路运行情况、喷射方向也是通过地面试 喷来检查；通过地面试喷，能够检查喷射流的喷射距离、喷射流 达到１．７ ｍｍ，高压气水喷射流切割土体的能量大大减弱，旋喷 桩的直径减小，其承载力不能满足设计。现场工程技术人员应 在地面试喷前，首先检查喷嘴的直径。 的形状等。在用三管法施工进行地面试喷时，如果喷嘴的喷射 角度不同轴，高压气流不能有效包裹水流，水流喷出喷嘴后很 快分散，切割土体的能量大大减弱，甚至形不成旋喷桩。因此， 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。 ３．２水泥浆喷嘴直径 双管法是注浆管插入预定深度后，用低压空气和高压浆液 形成同轴喷射流，冲切破坏土体，喷射出的流量越大，产生的能 量越大，切割土体的范围越大，所形成的凝结尺寸也越大。如前 一次施工后没有及时清洗喷嘴，喷嘴内壁粘有凝结固化的水泥 浆，使喷嘴的有效直径减小，导致高压气浆喷射流切割土体的 能量大大减弱，甚至形不成旋喷凝结体。规范中要求，水泥浆的 喷嘴直径为２．０￣３．２ ａｒｉｎ。 三管法冲切土体是用高压气水射流，要保证水泥浆液充分 填充空隙，其喷嘴直径也不能太小，规范中要求，水泥浆的喷嘴 直径为６－１２ ｍｍ。 ３．３喷嘴直径的检查 对于单管法、双管法、三管法成桩的机理不同，其空气、高 压水、水泥浆的喷嘴直径也不同。在地面试喷前，首先要明确工 法及喷嘴直径。规范中推荐的喷嘴直径见表１。 表１规范推荐的喷嘴直径 单管法 双管法 三管法 水嘴直径，ｍｍ １．７一１．９ 浆嘴直￣＿／ｍｍ ２．０～３．２ ２．０ ３．２ ６－１２ ４喷射管旋转速度 高压喷射灌浆试验表明，提高或减慢喷射管旋转速度，会 使高喷射流的切割距离变短，从而达不到旋喷桩的设计直径， 其转速应在０．８～１．０ ｄｍｉｎ。 ５提升速度 喷射管提升速度的快慢，直接影响旋喷桩直径大小，甚至 还会影响到旋喷桩的质量。喷射管提升速度快，形成的桩径小； 喷射管提升速度慢，形成的桩径大。当其他高压灌浆参数一定 时，旋喷桩的直径与提升速度成负相关。 施工参数确定后，必须按照试验确定的提升速度施工，如 果为了加快工程进度、盲目节约工程投资，旋喷桩的直径难以 保证，地基承载力不能满足设计要求，将给工程带来安全和质 量隐患。 ６地面试喷 高压旋喷灌浆试验确定施工参数后，在喷每一个孔之前， ７三管法高压旋喷桩施工工艺 ①造孔系统：先用钻机钻孔，以便喷管下到设计深度。孔 深以穿过透水层，并且深入不透水层２ ｍ为准。 ②供水系统：高压泵以３５～４Ｏ ＭＰａ的压力把高压水送出 喷水嘴，送水量７５ Ｌ／ａｒｉｎ。 ③供气系统：用空气压缩机以０．７ ＭＰａ的压力，每分钟向 灌浆孔内送人１－１．５ ｍ 的风。其作用有两个：其一是气流包围 在水流外围，约束射出的水流，延缓分散，使射程加长，切割土 层长度加大，其二是水气掺搅后，把切割下来的土粒、砂粒、小 石子等带出孔口，以腾出地下空间。 ④供浆系统：制浆站按水灰比１：１搅拌成比重１．５ ｍ， 以上的水泥浆，用灌浆泵以０．１～０．６ ＭＰａ的压力，每分钟向灌浆 孔内注入６０￣８０ Ｌ水泥浆，用来充填满高压水切割出来的地下 空间，凝固后形成混凝土墙体。 ⑤喷灌系统：主要是高喷台车，上述水、气、浆三个系统的 管道，都集中在高喷台车的龙头上，三列灌浆管的升降速度、决 定摆角的旋摆机构等都是通过油压系统自动控制。 ⑥高喷作业：拌制好浆液后，通过管道送人喷嘴，开始高 喷灌浆。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。当地层中水流速度过大时，由 于浆液难以在预定的范围内凝结，应先进行堵水处理，而后进 行高喷灌浆，待回浆比重不小于１．３ ｍ３时开始提升喷浆管， 注意检测浆液压力和流量，高压水压力及流量、风压及风量、提 升速度等参数是否符合设计要求，并做好记录。开始喷射时先 送水泥浆，再送高压水，最后送气；喷射完毕后，先停气、再停高 压水、最后停水泥浆。如果高喷灌浆因故中断后恢复作业，应对 中断孔段进行复喷，其搭接长度不小于０．５ ｍ。 ８结语 在高压旋喷桩施工过程中，喷嘴直径、提升速度、旋转速 度、水气浆压力、供气量、地下水及地层土质情况等，对高压喷 射灌浆形成的凝结体的尺寸和形状都有不同程度的影响，掌握 各种因素对高喷凝结体的影响规律，能够有效控制高压喷射灌 浆工程的施工质量。
