集束高喷灌浆防渗墙成墙质量控制技术研究

王海

身份证：3421**********8097

摘要：集束可控高喷防渗墙施工技术是水利工程防渗领域面向复杂地层研发的成套创新技术，以“集束射流、精准可控”为核心，突破传统高喷工艺在漂石、块石、卵石地层中的技术瓶颈。本文结合技术原理、核心装备、性能指标与工程应用实践，系统梳理成墙质量控制要点，从施工准备、钻孔精度、喷浆参数、地层适配、过程监测及成品检验构建全流程质量控制体系，并依托万安县嵩阳堤鄱阳湖康山、方洲斜塘滞洪区等工程验其有效性。结果表明，该技术可实现墙体厚度8–100cm、成墙深度≤50m、施工速度≥200㎡/d，水泥消耗量降低约40%，具有质量可靠、高效经济、绿色环保等优势，可为复杂地质条件下水利防渗加固工程提供技术支撑。

关键词：集束可控高喷；防渗墙；质量控制；复杂地层；水利工程

一、引言

集束可控高喷防渗墙是水利堤防、水库、围堰、蓄滞洪区等工程防渗处理的主流技术。传统高喷采用“钻小孔、喷大桩”与单喷嘴对开模式，在卵石、块石、漂石等粗颗粒地层中易出现钻进困难、槽孔坍塌、射流分散、墙体搭接不良、厚度失控等问题，易引发防渗失效、工期延误与成本增加。随着水利工程对复杂地层适应性、施工质量与绿色环保要求不断提高，传统工艺已难以满足工程需求。集束可控高喷防渗墙技术通过钻头、钻机与施工方法集成创新，采用大直径钻孔与同侧多喷嘴单向集束射流，实现成墙全过程精准可控，已获多项专利并入选水利部推广目录，在多地工程成功应用。开展成墙质量控制研究，对保障工程耐久安全、提升复杂地层施工水平、降低造价能耗具有重要意义。

二、集束可控高喷防渗墙技术原理与核心优势

（一）技术原理

集束可控高喷防渗墙以“集束、可控”为核心，颠覆传统高喷工艺模式。该技术采用大直径长螺旋钻机，可完成300mm以上大直径钻孔，适配漂砾地层施工条件；将多个高压喷嘴集中布置在大口径钻头边缘同侧，形成单向集束射流并仅朝前序孔方向喷射，实现能量集中切削薄弱地层。同时集成钻喷一体高喷钻机与配套工艺，实现钻孔与喷浆一体化作业，有效解决漂砾、块石等地层钻进困难与槽孔坍塌问题。通过精准调控喷射压力、浆液流量、提升速度、旋转角度，全程控制墙体厚度、搭接质量与密实度，保障防渗墙体连续均匀、封闭无渗漏。

（二）核心优势

该技术地层适应性强，可高效应对卵石、块石、漂石等复杂粗颗粒地层，破解高阻力施工难题。成墙质量稳定可控，墙体厚度在8–100cm范围内精准可调，成墙深度可达50m，墙体密实度与连续性大幅提升。施工效率高、经济性突出，喷浆作业时间显著缩短，水泥消耗量降低约40%，工程造价可降至362元/㎡。设备占地小、弃土弃渣排放量少，绿色环保效益明显。技术成果已获得发明专利6项、实用新型专利10余项，荣获江西省科学技术进步一等奖，应用前景广阔。

三、成墙质量控制核心影响因素

集束高喷防渗墙成墙质量受装备性能、工艺参数、地质条件与施工管理等多重因素综合影响，核心控制要素贯穿施工全过程。钻孔精度直接决定墙体轴线与搭接效果，孔位、垂直度、孔深偏差过大易造成墙体断开与渗漏；喷嘴布置与射流状态是保障成墙均匀性的关键，同侧多喷嘴的完整性、喷射方向一致性及压力稳定性直接影响集束切削效果。喷浆关键参数包括浆液配比、喷射压力、流量、提升与旋转速度，决定墙体密实度与结构强度；地层适配性同样重要，漂石、块石等地层需合理调整参数，防止卡钻、塌孔与喷射不足；此外，实时监测压力、流量、深度等数据，并做好成品厚度、密实度、渗透系数检验，是实现质量闭环控制的必要保障。

四、集束高喷防渗墙成墙质量全流程控制技术

（一）施工准备阶段质量控制

1.地质勘察与方案优化

通过先导孔取芯重点做好地勘，查明地层分布、卵石/漂石含量、地下水位、土体物理力学参数，开展高喷试验并编制专项施工方案。明确钻孔轨迹、喷嘴参数、浆液配比与应急措施。

2.装备调试与校验

对大直径长螺旋钻机、钻喷一体高喷钻机、制浆系统进行全面检修，校验压力表、流量计、深度计数器、垂直度检测仪，确保喷嘴无堵塞、喷射方向精准朝前序孔，设备运行稳定。

3.浆液制备控制

采用制浆系统集中制浆，严格按试验配比控制水泥、水、外加剂用量，搅拌均匀，浆液密度、黏度、稳定性达标，避免离析、结块。

（二）钻孔施工质量控制

钻孔是成墙质量的基础，核心控制孔位、垂直度、孔深、孔径四大指标：①孔位按设计轴线放样，误差≤3.0cm，采用全站仪复核，确保排列顺直、搭接宽度满足要求。②钻机安装水平稳固，钻进过程中实时监测垂直度，偏差≤1.0%，防止倾斜导致墙体搭接失效。③孔深达到设计防渗深度；④孔径≥300mm，满足大直径钻头与集束射流空间需求。漂石地层采用钻喷一体设备，减少塌孔与钻进阻力，保证成孔质量。

（三）高喷灌浆作业质量控制

喷浆阶段是形成防渗墙体的核心，重点控制集束射流、参数匹配、连续作业：

1.喷嘴与射流控制

确保多个高压喷嘴位于钻头边缘同侧，无堵塞、无偏移，喷射方向严格朝前序孔，形成集中单向集束射流，集中能量切削地层，保障墙体厚度均匀。

2.关键工艺参数控制

根据施工现场试验成果确定施工参数①喷射压力：保证射流切削能力，压力波动≤±5%；②提升速度：匀速提升，与喷射流量匹配，避免过快导致墙体薄、过慢导致材料浪费；③旋转控制：按需微调旋转角度，保证单向集束喷射效果，实现墙体有效连接；④浆液流量：持续稳定供应，确保浆液充分填充切削空隙，形成密实连续墙体。

3.特殊地层控制

漂石、块石地层降低提升速度，适当提高喷射压力，采用钻喷一体工艺，防止塌孔与卡钻，保证射流穿透性；狭窄场地优化钻机布置，确保钻孔与喷浆作业空间满足精度要求。

图：同侧多喷嘴喷浆作业与成墙效果

（四）过程监测与成品质量检验

施工过程需采用自动化监测系统，实时采集喷射压力、浆液流量、钻孔深度、提升速度、垂直度等关键数据，出现异常立即停机调整，并完整形成施工记录台账。成品检验按多项指标严格执行：围井开挖检查外观；确认墙体均匀致密、无孔洞、无开叉、连续完整无渗漏。采用钻孔取芯、无损检测等方式核查密实度与渗透性，保证渗透系数满足设计要求。

（五）质量通病预防与处理

针对常见质量问题需采取防控措施：墙体厚度不均可通过优化喷嘴布置、稳定喷射压力与提升速度、避免射流偏移解决；搭接不良需严格控制孔位与垂直度，保证有效搭接宽度。漂石地层易塌孔，应采用钻喷一体工艺，缩短空孔时间，必要时采取护壁措施；浆液离析则需严格执行制浆工艺，缩短存放时间，确保浆液性能稳定。

五、工程应用与综合成效

集束可控高喷防渗墙技术已在多项重大水利工程中成功应用，质量控制效果显著。万安县嵩阳堤除险加固工程面对卵石含量高、场地最窄仅3.2m的复杂条件，通过采用大直径长螺旋钻机、精准定位与严控垂直度等措施，实现成墙均匀、搭接严密，有效解决狭窄复杂地层施工难题。江西省鄱阳湖康山、方洲斜塘滞洪区安全建设工程通过全过程自动化监测与精准参数控制，成墙质量可靠，工程造价降至约362元/㎡。工程实践表明，在完善的质量控制体系下，墙体厚度、深度、密实度及渗透性均满足设计要求，无渗漏隐患，施工速度可达200㎡/d以上，水泥消耗量降低约40%，综合效益突出。该技术可全面适配卵石、块石、漂石等地层，实现质量、效率、成本、环保多目标优化，未来可向智能化控制、多领域应用方向发展，进一步完善标准体系并扩大推广，为水利工程建设提供更可靠的技术支撑。

参考文献：

1. 王导勇、谢为江、郑建平等，集束可控高喷防渗墙技术在洞庭湖区堤防加固应用试验研究[J].江西水利科技,2024,50(04):262-267.
2. 张新龙集束可控高喷防渗墙技术在堤防加固工程中的应用研究[J/OL].中文科技期刊数据库（引文版）工程技术,2026(2)[2026-03-19].
3. 谢为江、高江林、胡松涛等，集束可控高喷防渗墙施工工艺与装备研究[J].水利水电技术，2023.

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