建筑工程中高压喷射注浆施工技术探析

宗璞

摘 要：本文对高压喷射注浆施工技术的适用范围、基本类型以及施工中的作业情况等方面做了简要的分析。

关键词：注浆法；建筑；高压喷射；射流

前言：高压喷射注浆技术是建筑工程中较为常见的一种施工方法。它通过钻机形成可以下入注浆管的孔，之后利用高压喷射设备将水或浆液等连续高速喷射出，其喷射压力约为20至40MPa，这样大的压力为水或浆液提供了巨大的能量，使其能够冲击、切割土层，被破坏的土层中粒度较小的土粒等会与浆液一同溢出，剩余未溢出的砂石、土粒等则与浆液搅拌在一起，均匀的混合，最终凝固形成具有相关建筑要求的固结体。固结体的形状会由于高压喷射时喷嘴的运动形式而不同。当采用只旋转不提升的旋喷法时，其固结体为圆盘状。而采用边旋转边提升的旋提喷法时，会出现圆柱状的固结体。若采用只提升不旋转的定喷法，则固结体呈薄板墙状。除此之外，还有按照一定方向边提升边旋摆的提摆法，其固结体形状为墙板状，并且厚度较大。高压喷射注浆施工技术不但易于施工，其耐久性能也相当好，因此在建筑工程中应用较为广泛。

一、高压喷射注浆施工技术的适用范围

高压喷射注浆施工技术在建筑施工中应用较为广泛，尤其在防止渗水工程方面以及加固工程方面应用居多。在防止渗水工程方面主要用于堤坝、港口、贮水池、以及基坑竖井的防渗漏，堤坝、水闸以及桥梁等的基础防渗漏，地下截水墙施工，地下管路的防泄漏，以及对一些防渗工程中不连续部位进行整体连接施工等。在加固工程方面主要用于对各种发生不均匀沉陷的建筑进行防治加固，防治滑坡及坍塌，地下工程及建筑的稳定和防护，复合式地基的施工，砂基液化的防治，软基的固化及加强，一些厂房及需要做防震维护设备的基础防震，堤坝等的整体锚固防震施工等。

二、高压喷射注浆施工技术的基本类型

根据施工时的建筑要求以及工程所在位置的地质条件，可以选用适合的高压喷射注浆施工方法。通常我们把高压喷射注浆施工方法归结为单管法、双重管法、三重管法三大类。

（1）采用单管法时，在注浆管的底侧部安装有特殊的喷嘴，通过利用高压泥浆泵钻机将其下入土层，并下至建筑预设的深度，此时在用较大的压力（约20至40MPa）将浆液从注浆管底侧部安装的喷嘴中喷出，巨大的压力将土层冲击、切割，以此同时随着注浆管的旋转、提升等，浆液与土层中的砂石、土粒等充分混合搅拌，最终形成具有预定建筑性能以及特定形状的固结体。单管法在水利施工过程中应用较少，大都用于建筑物的地基施工。（2）当工程所在的地质环境中砂砾含量较大，此时采用双重管法较多。双重管法在注浆管的底侧部安装有同轴的双重喷嘴，它也需要利用高压泥浆泵钻机将双重注浆管下入土层，并下至建筑预设的深度，此时这两个注浆管道同时喷射浆液及空气，由于喷射的浆液及空气具有较大的压力，因此其可以将土层冲破，最终形成固结体。采用双重管法施工形成的固结体，由于土层受到液浆和空气共同高压作用，因此其破土程度要明显大于单管法，那么最终形成的固结体体积也就明显增大。双重管法在防洪堤以及海堤等水利工程的建筑施工中应用较多。（3）采用三重管法时，是通过高压水泵钻机将三重注浆管道下入土层，这三重管道分别用来进行浆液、空气以及水的输送，通过高压空气和水的同时喷射，使得土层受到冲击，形成一个较大的空隙，此时在用压力约为0.1至1MPa的浆液对冲击出的空隙进行填充，采用三重管法形成的固结体体积都较大。这种方法一般在水利工程建筑施工中运用较多。

三、高压喷射注浆技术在施工中的作业情况

（一）高压喷射流对土层的作用。我们通过对喷射过程中显现出来的情况进行分析总结，大致将高压喷射时对土层的破坏作用归结为以下七种类型。

①在进行高压喷射时，喷浆会冲击土层，此时由于压力较高并且集中，所以在冲击土层时只会在一个小范围内，在这个范围内的土层之间，受到这种外来的高压力下土颗粒受到破坏并波及到周围土层，其破坏程度受压力以及浆液的流速等的直接影响，破坏程度愈大，最终形成固结体的体积也就愈大。我们将这种破坏作用称作喷流动压。 ②当喷射流进入到喷射终区后，其能量明显削弱，那么此时对周围土层的冲击、破坏作用也相应衰减，但是它会对周围的土层产生一种挤压力，这种挤压能够将一小部分的浆液作用在土粒之间的空隙内，压密周围的土层，进而使得最终的固结体与周围土层紧密的联系在一起而不发生脱离。这种作用于土层的力我们将其称为挤压力。 ③进行高壓喷射时周边的土层会受到脉冲式的冲击力，此时土粒的外表由于受喷射流的脉动负荷的影响，这种影响会逐渐积累使土粒丧失原来的平衡状态而发生变形。这种负荷我们称之为喷射流的脉动负荷。 ④在进行喷射的过程中，喷射流会将土层填充满，此时会产生一种反作用力，在这种力的作用下喷射流会在与其轴线相垂直的方向楔进土层较为薄弱的裂隙等部位，在这种静压的作用下土层就会出现剥落，土层中的裂隙也会得以加大。这种效应叫做水楔效应。 ⑤在高压喷射时，由于喷射流不断的冲击，会产生一种锤击土层的力，在这种锤击力的作用下，使得周围的土层更进一步的得到冲击破坏。我们将这种锤击土层的力称作水块的冲击力。⑥当进行高压喷射时，土层还未被压力冲击出孔洞，此时的土层会出现空穴现象，这是由于在被冲击的土层面上出现了压力变动的现象，导致部分区域压力差过大从而出现空洞。当发生空穴现象时，穴内的喷射流会将四周较松软的土体破坏，使得空穴空间增大。这种促使土层受到破坏的现象就是空穴现象。⑦当采用双重管法进行高压注浆喷射时，由于这种方法是将空气和水进行同轴喷射，因此压缩空气可以将喷射流冲击破坏的土体迅速的吹散，这样就降低了喷射流的能量消耗，较好的保持了喷射流的作用，也就间接地提高了喷射时对土层的冲击破坏能力。这种作用于土层的破坏力称为气流搅动。

（二）喷射过程中土粒与水泥的固化。在进行高压喷射注浆工程施工时，一般都会运用水泥来作为喷射工程的硬化剂。在进行施工时，由于高压的喷射使得周围的土层受到冲击破坏，除一小部分未混入喷射的浆液中以外，其余大部分土粒都与水泥进行充分的搅拌混合，土颗粒之间的间隙就会被水泥浆完全的填充，并且在土颗粒的四周都会有水泥经过水化而形成的各种水化物结晶，再通过强大的高压作用，土颗粒不断的被挤密进而出现水泥土结构，由于水泥的凝固作用，最终形成的固结体强度等各种性能都非常好。

（三）喷射完成后固结体的性状。首先，从固结体所呈现出的形状来看，由于工程的设计要求等不同，因此在施工过程中选用的高压喷射方式以及各项参数就不同，但不论是采用哪种方式进行施工喷射，其最终固结体的形状基本都可归结为板墙状、圆柱状和扇形状。当然还可以根据工程的特殊需求来设计成其他形状。但不论哪种形状的固结体其四周都不是平整光滑的，这是由于在高压喷射时受提升速度、土层的情况等多种因素的影响而显得粗糙。其次，我们可以发现高压喷射注浆体块相比混凝土块在质量上来说要轻了许多。这是因为经过高压喷射而成的固结体中拥有气泡，所以质量较轻。再从高压喷射注浆体的透水、透气性来看，虽然固结体中有一些气泡及空隙，但是它们各自封闭独立，没有相互贯通，并且在固结体的外围有一层保护壳，这层壳相当密，因此其透水、透气性能不好，利用高喷体的这一性状，可以用来做一些水利、防渗等工程。最后，由于通过高压喷射注浆而形成的固结体的强度较高，因此在建筑工程中常用作地基处理，并且不同土质所喷射形成的固结体强度也不同。

结语：高压喷射注浆施工技术是建筑工程中一项应用得非常广泛的技术，除了要掌握好这项技术的施工工艺外，还要在现场做好科学的实验工作，将各项施工细节都落实到位，边施工边进行科学调研，控制好各项指标及参数，并做好对施工数据的统计分析工作，为以后的高压喷射施工技术应用提供科学的经验和依据。

参考文献：

[1] 刘宏，高压喷射注浆技术在建筑施工中的应用，《中国高新技术企业》，2009年22期

[2] 徐光，浅析建筑工程中高压喷射注浆施工技术，《建材与装饰》，2012年 第9期