浅谈高压喷射灌浆堵漏技术

　　摘要：高压喷射灌浆是一项先进的防渗技术，它具有成本低、施工速度快、固结体强度大、可靠性高等特点。
　　关键词：高压喷射灌浆，作用，优势，注意事项
　　1高压灌浆堵漏简述
　　高压灌浆堵漏就是利用的高压动力(高压灌注机)，将水溶性聚氨酯化学灌浆注入混凝土裂缝中，当浆液遇到混凝土裂缝中的水分会迅速分散、乳化、膨胀、固结，这样固结的弹性体填充混凝土所有裂缝，将水流完全地堵塞在混凝土结构体之外，以达到止水堵漏的目的。高压灌浆堵漏技术是具有国际先进水平的高压无气灌注防水新技术，是发达国家水溶性灌浆材料使用的新型工艺。
　　2高压灌浆堵漏原理
　　水溶性聚氨酯化学灌浆材料是由过量的多元异氰酸酯和多羟基化合物预先制成含有游离异氰酸基团的低聚的氨基甲酸预聚体。
　　常用的多异氰酸酯有TDI、MDI、PAPI等3种。多羟基化合物采用聚醚，它的官能团和分子量可以有好几种。浆液灌入混凝土裂缝后，与渗漏水相遇发生化学反应，放出二氧化碳，并形成脲的衍生物。从而达到防渗堵漏的目的。
　　水溶性聚氨酯化学灌浆材料是一种底黏度，单组份合成高分子聚氨酯材料，形态为浆体，它有遇水产生交联反应，发泡生成多元网状封闭弹性体的特征。当它被高压注入到混凝土裂缝结构延展直至将所有缝隙（包括肉眼难以觉察的）填满，遇水后（注水）伴随交联反应，释放大量二氧化碳气体，产生二次渗压，高压推力与二次渗压将弹性体压入并充满所有缝隙，达到止漏目的.可见水溶性聚氨酯化学灌浆材料是堵漏材料中性能最好的一种，用一般材料不能根治渗漏，使用高压灌浆堵漏技术后一次堵漏成功。
　　3浆液材料
　　水泥是喷射灌浆的基本材料，水泥类浆液可分为以下几种类型。
　　3.1.普通型浆液一般采用普通硅酸盐水泥，不加任何外加剂，水灰比一般为0.8：1～1.5：1，固结体的抗压强度（28d）最大可达1.0～20MPa，适应于无特殊要求的工程。
　　3.2.速凝－早强型适于地下水位较高或要求早期承担荷载的工程，需在水泥浆中加入氯化钙、三乙醇胺等速凝早强剂。掺入2%氯化钙的水泥－土的固结体的抗压强度为1.6MPa，掺入4%氯化钙后为2.4MPa.
　　3.3.高强型喷射固结体的平均抗压强度在20MPa以上。可以选择高标号的水泥，或选择高效能的扩散剂和无机盐组成的复合配方等。在水泥浆中掺入2～4%的水玻璃，其抗渗性有明显提高。如工程以抗渗为目的，最好使用“柔性材料”。可在水泥浆液中掺入10～50%的膨润土（占水泥重量的面分比）。此时不宜使用矿渣水泥，如仅有抗渗要求而无抗冻要者，可使用火山灰水泥。
　　4高压喷射灌浆工艺
　　喷射范围应在现场通过试验确定。高喷固结体的范围大小与土的种类和其密实程度有较密切的关系，不同的喷射种类和喷射方式所形成的固结体大小也不相同。定喷的喷射能量集中，喷射范围较大，参见表1.
　　表1高压喷射灌浆固结体的特性
　　固结体特性 喷灌方法
　　 单管法 二管法 三管法
　　固结体有效直径(m) 粘性土 0<N<10 1.2±0.2 1.4±0.3 2.0±0.3
　　  10<N<20 0.8±0.2 1.1±0.3 1.5±0.3
　　  20<N<30 0.6±0.2 0.8±0.3 1.0±0.3
　　 砂土 0<N<10 1.0±0.2 1.6±0.3 2.5±0.3
　　  10<N<20 0.8±0.2 1.3±0.3 1.8±0.3
　　  20<N<30 0.6±0.2 1.0±0.3 1.2±0.3
　　 砾砂 20<N<30 0.6±0.2 1.0±0.3 1.2±0.3
　　单向定喷有效长度(m)   1.0～2.5
　　单桩垂直极限荷载(kN) 500～600 1000～1200 2000
　　单桩水平极限荷载(kN) 30～40  
　　最大抗压强度(MPa) 砂土10～20，粘性土2～6,砾砂8～20
　　平均抗折强度/平均抗压强度 1/5～1/10
　　干土容重(kN/m3) 砂土16～20,粘性土14～15,黄土13～5
　　渗透系数(cm/s) 砂土、砂砾10-5～10-7,粘性土10-6～10-7
　　粘聚力(MPa) 砂土0.4～0.5,粘性土0.7～1.0
　　内摩擦角φ(o) 砂土30～40,粘性土20～30
　　标准贯入锤击数N 砂土30～50,粘性土20～30
　　弹性波(km/s) P波 砂土2～3,粘性土1.5～2.0
　　 S波 砂土1.0～1.5,粘性土0.8～1.0
　　旋喷粘性土固结强度为0.3～6.0MPa，无粘性土固结强度为4～15MPa.
　　对于防渗工程多采用定喷、摆喷，地层含的粒径较粗时多采用摆喷或旋喷。对处理深度大于20m的复杂地层最好按双排或三排布孔，使高喷桩形成堵水帷幕。孔距应为1.73R（R为旋喷固结体半径），排距为1.5R时最经济。一般定喷、摆喷孔距为1.2～2.5m，旋喷为0.8～1.2m.高喷防渗效果一般可达10-5～10-6cm/s。
　　高喷桩桩距应根据上部结构荷载、单桩承载力及土质情况而定。一般取桩距为S＝（3～4）d（d为旋喷桩直径），桩的布置方式可选用矩形或梅花形布置。
　　高喷灌浆施工钻孔的目的是将灌浆管插入预定的土层中，由下而上进行喷射作业。近来也有用振冲方式成孔直接进行喷射作业的方法。喷射时应注意以下事项：
　　（1）灌浆深度大时，易造成上粗下细的固结体，影响固结体的承载能力或抗渗作用，因而需采用增大压力和流量或降低旋转和提升速度等措施补救；
　　（2）当发现喷浆量不足而影响工程质量时，可采用复喷技术；
　　（3）当冒浆量大于灌浆量的20%时，可采用提高喷射压力、缩小喷嘴直径、加快提升速度和旋转速度等措施，对冒出的浆液，可回收利用；
　　（4）根据工程需要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，即圆盘状、圆柱状、大底状、糖糊芦状、大帽状和墙壁状。
　　（5）喷灌后的浆液有析水现象，可造成固结体顶部出现凹穴，对地基加固及防渗不利。为此，可采用静压灌浆或浆液中添加膨胀材料等措施预防。
　　高压泵是高压喷射灌浆中的关键设备，要求压力和流量能在一定的范围内调节。额定流量为85～150L/min；额定压力为20～50MPa.
　　
　　参考文献
　　[1]迟晓明.陈旭《浅谈高压喷射灌浆技术施工作用机理及注意事项》[J].吉林水利.2009（4）.
　　[2]杨平《对高压喷射灌浆技术的认识》[J].河南水利与南水北调.2009（7）.

《浅谈高压喷射灌浆堵漏技术》

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