高压喷射注浆技术在工程中的应用

王文宇

摘要：高压喷射注浆法是在化学灌浆的基础上，结合高压水射流切割技术发展起来的一种施工工艺，是借助于高压射流冲击破坏被灌地层结构，粉碎土体，使浆液与被灌土层土粒混合，形成设计形状的混结体。在软土地基中，旋喷成桩就具有冲击切割破坏土体并使浆液与土搅拌混合的功能。其杜绝了基坑管涌或流土现象，使基坑开挖和基础施工得以安全进行。

关键词：高压喷射注浆；施工技术；基坑支护

中图分类号：TV544文献标识码：A

文章编号：1674-1145（2009）14-0167-02

一、高压喷射注浆法的原理

高压喷射注浆，是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻进至土层的预定位置后，以高压设备使浆液或水成为20MPa左右的高压流从喷嘴中喷射出来，冲击破坏土体，当能最大，速度快和呈脉动状的喷射流的动压超过土体结构强度时，土粒便从土体剥落下来。一部分细小的土粒随着浆液冒出水面，其余土粒在喷射流的冲击力、离心力和重力等作用下，与浆液搅拌混合，并按一定的浆土比例及质量大小有规律地重新排列，浆液凝固后，便在土中形成一个固结体。固结体的形状和喷射流移动方向有关，在防渗帷幕施工中，一般采用摆喷工艺，即喷嘴一面以摆角25°来回喷射，一面提升钻杆，固结体呈扇状，多个扇状相互搭接组成了一道防渗帷幕。

高压喷射注浆技术最主要的特点，一是小钻孔造成很大的固结体，以高压旋喷注浆为例，桩柱体的直径可达到0.6～2.5m。高压喷射流具有包裹与咬合的作用，可以包裹咬合土层中其他结构物和构筑物，例如混凝土灌注桩；二是高压喷射注浆法加固土体和帷幕封水的可靠性高，根据土质条件控制工艺方法和技术参数，能够准确地确定高压喷射注浆加固和帷幕封水的有效范围。此外还有设备振动小、噪音小、对邻近建筑物影响小等施工优点。

二、常用的高压喷射注浆防渗墙形式

基坑防渗结构一般上部都与支护桩结合构成基坑支护防渗体系，其结构形式须考虑与支护桩的配合问题，通常有以下几种形式：

（一）直线式：采用双向180°夹角喷喷头喷射，如图1。

（二）波线式：采用120°夹角喷头喷射，如图2。

（三）半圆式：采用90°夹角喷头喷射，如图3。

三、高压喷射注浆法施工技术要点

高压喷射注浆工艺只要注意喷嘴喷射方向安装准确，各仪表工作正常，各参数符合设计要求即可，而其喷射前期的钻孔技术则显得极为重要，因此，喷射时须防孔壁坍塌。且孔内不能留套管，砂层中泥浆易被地下水稀释或流失，风化岩也易掉块且不能打粘土浆（水泥浆封堵裂隙好过粘土浆）；重要的是质量好的钻孔和详尽的地质编录是保证高压喷射防渗墙的搭接和强度的前提，也是处理高压喷射注浆事故的依据，因此下面只介绍钻孔技术要点。

（一）钻孔基本要求

1.倾斜度≤0.5%。

2. 护好孔壁，必要时采用投泥球夯挤护壁工艺。

3.详尽地质记录。

（二）护壁工艺

1.地层钻进应使用高浓度的黏土泥浆做冲洗液。

2.杂填土和砂层中，每钻进1.0～1.5m拔出钻具，向孔内投入粘土球并高出该回次进尺的开始深度0.5m左右，放入特制的锥形挤捣器冲捣，将黏土压入孔壁，再进行下一回次钻进。

3.风化岩钻进采用针状合金反循环钻进，低速低压清水钻进，确保孔壁安全完整，具有堵塞裂隙。

（三）地质编录

因本场场地地质岩性及厚度均有较大的局部变化，钻进时必须有地质人员跟班并详细做好编录工作。

1.布置取芯孔，将岩土芯装入岩芯箱，钻探感觉变层时应即时测量机上余尺并计算变层深度。

2.地质人员及时进行岩性描述，对杂填土，要着重描述硬杂质的性质和含量；对砂层，着重鉴别中砂，细砂和粗砂，及砂中卵石石块的含量等；对基岩和残积土，要特别记住基岩面埋深，风化状态交替时的变层深度。

3.砂层顶与淤泥底面之间，夹大砾石或石块的孔，应要求加密半圆旋喷孔钻穿大砾石或石块后再钻进1.0m方可终孔。

四、施工中应注意的问题

1.组织施工现场负责人、技术人员认真了解技术要求，编写实施施工组织设计、施工工艺方案，使施工人员提高质量意识，规范施工，做到定岗、定人。

2.掌握喷射工艺。从目前施工情况看，旋喷注浆加固地基土主要是第四系松散层，施工中随着深度的增加，各层地基土密度、含水量等有明显的差异，尤其静水压力增大，使喷射距离减小，喷射直径随着减小，若不及时调整施工参数，势必形成直径不均一的上粗下细的桩形，使旋喷桩承受水平倾向荷载变形能力变差，将严重影响旋喷桩固结体的承载力或抗渗作用。因此，要根据地层情况选择合适的旋喷参数，才能保证桩体的均匀性。旋喷过程中，施工人员应能及时、准确、严格控制冒浆量，对于地层中有较大孔隙引起不冒浆，则可在浆液中掺入适量的速凝剂，缩短凝固时间，使浆液在一定土层范围内凝固，也可在空隙地段增大注浆量，降低旋喷速度，填满空隙后再继续旋喷。冒浆过大的主要原因，一般是有效喷射范围与注浆量不相适应，注浆量大，超过旋喷固结体所需的浆量所致。

3. 掌握旋喷操作要点。旋喷操作人员必须经过专业培训，熟悉旋喷工艺及参数选用态度端正，责任心强，认真进行旋喷工作，旋喷前检查嘴内不得有任何杂物，注浆管密封必须良好。垂直施工时，为了保证钻孔的倾斜度小于等于1.5%，最简便的方法，在钻机上放一线锤，或放一水平尺，随时观测其垂直度，一经发现，及时调整，在插管和喷射过程中，要注意防止喷嘴被堵，在拆卸或安装注浆管时动作要快，喷射时，必须由技术人员做好压力，注浆量和冒浆量的量测工作，并按要求逐项做好记录，钻杆的旋转和提升必须连续不中断，搅拌水泥时，水灰比要按设计规定不得随意更改，在旋喷过程中应防止泥浆沉淀，使浓度降低，禁止使用受潮或过期水泥，对进场水泥查验其出厂化验单，强度指标和成分等符合质量规定，拌和用水应符合《混凝土拌和用水标准》JGJ63-89的规定，施工完毕立即拔出注浆管，彻底清洗注浆管和注浆泵，管内不得有残存水泥浆。

4．监理工程师在现场掌握施工情况及适用旋喷参数，若与设计要求，地层不符时，帮助施工单位查明原因，采取对策，在旋喷过程中，要进行旁站监理，认真监督，不符工程质量要求的应立即纠正。

五、工程实例

中化二建集团有限公司拟于太原市晋源区义井化二建原单身宿舍区内建28层住宅楼，地下2层，楼主体高84m，剪力墙结构。拟建场地主要为汾河河漫滩堆积地层，地层主要以黏性土，粉土互层，局部夹砂构成。地下水为孔隙潜水型，场地地下水位为1.35～2.0m，水位标高-1.665～-2.535m。

该建筑场地基底标高为-6.5m，北面与化二建5#单身楼紧邻，东面，为人行道，西、南面均与建筑物毗邻，场地不具备放坡条件，设计采用单排悬臂式支护桩与深层搅拌浆喷桩止水帷幕、深层搅拌浆喷桩重力式挡土墙作为基坑支护及止水帷幕，在煤气管线及高压线下采用注浆孔进行止水及基坑支护。施工效果良好。

参考文献

[1]张崇山，等．高压喷射注浆新技术[J]．实用技术周刊，1995，（42）．

[2]方平，陈鹏．高压喷射注浆法在深基坑防渗中的应用[J]．江苏建筑，1997，（1）．

[3]蓝冰，邓新德．高压喷射注浆在基坑防渗工程中的应用[J]．西部探矿工程．