水利工程中堤坝地基加固技术

摘要：水利工程建设中，堤坝工程建设是常见的工程项目之一，堤坝在调水蓄水方面起着重要的作用，所以工程质量是必须要保证的，它事关人民群众生命财产的安全。影响堤坝质量的因素有很多，其中地基的处理是很重要的一个环节，在建设堤坝时必须要对地基进行加固，地基稳固才能确保堤坝安全运行。本文重点分析高压喷射注浆加固技术，希望对堤坝建设有所帮助。

关键词：堤坝；地基；加固；高压喷射注浆

中图分类号： TV543 文献标识码： A DOI编号： 10.14025/j.cnki.jlny.2015.21.033

水利工程施工中，堤坝地基的加固方法有很多，针对不同地质特点的地基加固，采取的方案有所不同，方案制定时要考虑功能性、可实施性、经济性、环境和安全性等多方面的因素，然后再确定采用何种技术方法，制定科学合理的施工方案。一般来讲，对于地基加固除险，可以采用高压喷射灌浆法、深层搅拌法和振冲法，对于新建或改建的堤坝工程，可以采用强夯法、排水固结法或振冲法。对于地基的渗漏等问题造成堤坝险情的，一般都采用高压喷射灌浆法和深层搅拌法来处理，因为处理后能形成防渗墙，有效解决渗漏问题，起到除险加固的作用。

1高压喷射灌浆技术及特点

1.1技术介绍

高压喷射灌浆施工时，先用钻机钻孔，在设计深度用高压喷嘴在孔底进行喷射固化浆液、喷射过程中，慢慢提升喷杆，由于浆液的高压作用，会对周围的土体结构产生破坏，固化浆液凝固后会与土体结合形成具有一定强度的固结体，从而起到加固的作用。固结体具有一定的性能和形状，这与喷射流的移动方面有关，有旋转喷射、定向喷射和摆动喷射三种方案。实际施工时，常用旋喷来加固地基，用定喷和摆喷来进行地基防渗。因为旋转喷射会形成旋喷桩，能提高地基的抗剪强度，提高地基土的抗变性，加强地基的上部载荷。

1.2特点分析

高喷法在喷浆时，通过高压喷嘴形成高速浆液流，对于土体进行强制性破坏，然后形成固结体，在覆盖层中不会出现可灌性问题。另外由于土体限制，浆液不会流失，在加固范围和固结体形状上都能保证预期，喷射深度可控，可以根据钻孔的不同深度进行，喷射方面可水平也可倾斜，固结液一般都为水泥，对于环境的污染程度较低。相对于普通灌浆法，高喷法具有成本较低、施工速度较快、固结体强度大、可靠性高的优点，施工噪音低，相对较简便易行。

1.3浆液材料

高喷法使用的浆液也有不同种类，但通常都以水泥为基本材料，而水泥浆液也有不同的类型可选。一种是普通型，这种浆液的配制基本上就是以普通硅酸盐水泥为主，不加任何外加剂，以0.8∶1～1.5∶1的比例进行水灰配制，固结体强度可达1.0～20MPa，普通浆液在没有特殊施工要求的工程中较常采用；第二种是添加外加剂的浆液，这种浆液由于加入了氯化钙、三乙醇胺等早强剂，所以凝结快，而且固结体的强度也较高，适用于地下水位相对高一些或者要求早期承提一定荷载的工程采用；第三种类型浆液就是通过选用高标号水泥或使用高效能扩散剂以及无机盐进行复合配方调制浆液，形成的高强型固结体，抗压强度能达到20MPa以上。

2 高压喷射灌浆种类及工艺

2.1高压喷射灌浆种类

单管旋喷法：这种方法主要采用单根管路，浆液压力在20～30MPa范围，喷射浆液对周围土体进行冲切，成桩直径在0.5米左右，相对较小，但具有很好的加固质量，施工速度也较快，成本相对较低。

双管旋喷法：在单管法的基础上又加以压缩空气，并使用双通道的二重灌浆管。在管的底部侧面有一个同轴双重喷嘴，高压浆液以20MPa左右的压力从内喷嘴中高速喷出，在射流的外围加以0.7MPa左右的压缩空气喷出。在土体中形成直径明显增加的柱状固结体，达80～150厘米。

三管旋喷法：喷射时有三重灌浆管，分别输送水、气、浆。在高压水射流的喷嘴周围加上圆筒状的空气射流，进行水、气同轴喷射，大大增强水射流的切割能力。喷嘴随着喷杆的提升边旋转边升高，这时会在地基钻孔中形成一个较大的负压，而压入的浆液会将空隙填满，形成一个直径大、强度高的固结体，起到明显加固地基的作用。

2.2高压喷射灌浆注意事项

由于高喷法最后形成的固结体大小受土体的种类和密度影响，而不同的喷射方式也会形成不同的固结体，在大小和形状上有所差别，所以喷射前要先进行现场的试验，通过试验最后确定喷射方式。喷射时要注意，深度如果过大，很容易形成上细下粗的固结体，这对于固结体的承载力和抗渗性能都有影响，在实际作业时要采用加大压力和流量的方法来进行弥补，也可以通过降低旋转速度慢慢提升来进行补救。如果喷浆量过少影响质量时，要再进行喷射一次。当冒浆量大于灌浆量的20%时，这时要增加喷射压力、减少喷嘴直径、提升要加快，旋转也要加速，确保灌浆质量。通过调节喷射压力和灌浆量，改变喷嘴移动方向和速度，控制喷射固结体的形状。一般情况下，喷灌后的浆液都会有析水现象，这时会导致固结体顶部不实，不利于地基加固及防渗，这时要采用静压灌浆或添加膨胀材料进行预防。

3 高压喷射灌浆技术适用范围

这种方法对于第四纪冲积层、残积层及人工填土等类型的地基都比较适用，另外砂类土、粘性土、黄土和淤泥的地质也能起到很好的加固作用，可以在具体的施工中进行细致的地质勘察，确定是否采用此种方案。高喷法对于砾石直径过大、含量过多及有大量纤维质的腐植土的地质不太适合，喷后的强度甚至不如普通灌浆法好。另外对于地下水流速过大，无填充物的岩溶地段，永冻土和对水泥有严重腐蚀的地基，高喷法都不适合，在实际施工中要注意谨慎采用，避免方法不当而达不到施工的预期效果。

作者简介：刘海涛，本科学历，梅河口市水资源管理中心，助理工程师，研究方向：水利工程、水资源管理。