高压喷射灌浆地基防渗加固技术研究

郭威

（山西省第一水文地质工程地质队，山西太原 030024）

我国在加快各项发展脚步的同时，重视基础设施的建设工作，注重加强建设施工过程中的安全技术研究。建筑地基防渗加固工作是保证建筑安全牢固的关键所在，目前，我国广泛采用高压喷射灌浆技术进行防渗加固施工，其不同于以往的高压注浆施工技术，能够很好地优化施工程序，简化不必要的施工环节，通过高压喷射使地层更加均匀，有效增强地基防渗效果，节省建筑成本，大力推动了建设工作的发展。

1 高压喷射灌浆技术作用原理

该项防渗加固技术主要是通过高压喷射流对土体进行切割，在高压喷射的作用下水泥浆液在地基施工范围内进行填充，和土质颗粒均匀混合形成具有防渗加固作用的凝结体，进而在地基中形成一体化防渗墙体，并且该技术具有较高的实际可行性，目前被广泛利用于地基的防渗加固施工。

1.1 喷射流的冲压搅拌作用

利用高压喷射流的动压力，将土体冲切，使水泥浆液能够与土质颗粒进行混合，从而改变原有土质结构，形成新的混合墙体，具有很好的防渗加固性能。

1.2 置换出土体中细颗粒

高压下，形成一定的空气压缩环境，能量被释放之后，随之产生的气泡上升，过程中会带动土体中细小颗粒的升扬，使其被置换出土体，留下的较粗大土颗粒则与水泥浆液充分作用，形成新的地基结构。

1.3 喷射流的充填挤压作用

喷射流束的末端不再具有冲切土体的动压力，但是其可以有效施加给侧面土体压力，使得混合凝结体在此番作用下和两侧土体更好的结合，缩小间隙，增加紧实度，进而实现地基的防渗加固。

1.4 水泥浆液渗透凝结作用

在混合凝结体与土体之间存在一定的挤压层，或称为浆皮层，它是由喷射流末端的水泥浆液渗透之后形成的。

2 高压喷射灌浆技术施工要点

2.1 高压喷射灌浆材料的要点及常见配比

建筑施工过程中，地基的施工建设显得尤为重要，只有做好地基的防渗加固建设，才能够有效提升建筑的安全性能。因此提高地基建设过程中的灌浆施工环节所用材料质量是关键，高压喷射灌浆时的浆液需要压进土体，与部分土颗粒混合、包裹，形成防渗墙体。这就要求灌浆浆液具有良好的可喷性和稳定性，在喷射过程中能够形成浆液压柱。不仅如此，在实际施工建设过程中，为了保证施工正常运行，缩减工期，应当尽可能缩短凝结时间，还有，高压喷射灌浆形成的防渗墙体需要具有良好的抗压性、抗渗性、弹性等性能，从而满足地面建筑的建设需求。通常情况下，高压喷射灌浆的浆液以水泥系列为主，为了满足相应的设计要求，向其中加入一定比例的粘土、膨润土等混合料，另外为了加快凝结，还有可能加入水玻璃、氯化钙等速凝剂。

灌浆浆液材料配比是保证凝结体各项性能达标的关键，因此根据地基工程建设类型进行分类研制出以下常见的材料配比，从而满足工程建设需求：

（1）普通型；在一些没有特殊要求的地基工程建设中，通常以普通的硅酸盐水泥为主要填充材料，当然在单管法、二管法、三管法中的水灰比是各有不同的，单管法约为1～1.5:1，二管法约为0.8～1.0:1，三管法约为0.7～1:1，另外，如果在浆液中添加减水剂，则可根据实际情况降低水灰比，有利于提升喷射浆液的各项性能。

（2）速凝早强型；这一系列的浆液，主要是加入了水玻璃、氯化钙等速凝剂，主要适用于地下水丰富、坝基动水、早期承重等环境条件，有利于地基实现防渗加固性能。

（3）高强型；该浆液配比主要是为了提高凝结体的抗压强度，通常情况下，平均抗压强度高于20MPa，即需要采用高强型浆液，首先选用高于P.O 42.5的水泥，加入亚硝酸钠、硅酸钠等扩散剂，掺入石英粉等，能够大幅提高强度，满足工程设计要求。

（4）填充型；该浆液配比主要应用于对强度要求不高的工程，可以适当向其中加入廉价材料，比方说、矿渣、粘土等，然后进行喷射填充。

（5）抗冻型；以普通水泥为主体，加入沸石粉，一般占水泥用量的15%，加入占量0.5%的NNO，还有三乙醇胺0.05%，亚硝酸钠1%，这样配制出的喷射浆液很大程度上增加了凝结墙体的抗冻胀性能。

（6）抗渗型；这是最常见的配方之一，主要适用于对防渗性能要求较高的工程，加入2%～4%的水玻璃添加剂，采用高效减水剂或防水剂，主体仍为普通硅酸盐水泥，另外，要注意避免使用矿渣水泥，以免影响工程建设效果。

2.2 保证钻孔质量，控制斜率

在许多大型工程中，高喷钻孔的深度较大，因此对钻孔斜率的控制是十分有必要的，能够有效提高钻孔质量。粘土层、沙层中钻孔控制较易，问题主要发生在沙砾石层的钻孔环节，由于钻头震动幅度较大影响钻孔正常进行，出现斜率上的偏差。首先，引进先进的钻孔设备，钻孔前认真调试，经常性测量尺寸，保证钻具铅直。其次，选用大一级的钻具，在下钻过程中反复上下活动，避免受力不均，造成钻孔偏斜。再然后就是进行钻孔测斜，及时纠正倾斜钻孔；最后，利用套管、水平尺等工具反复进行校核测量，若不满足斜率要求，需及时进行纠偏，严重时应重新复位进行钻孔。人为操作失误也有可能造成钻孔倾斜，因此务必人、机统一，实现钻孔斜率的控制，质量的保证。

2.3 采取护壁措施，控制好钻孔与高喷的施工时间间隔

提高施工效率是保证工程建设工期的关键，在地基防渗加固工程中，对于成孔困难的地层，可先用钻机进行预钻孔，钻孔与高喷有机结合，但是由于钻孔速度可能低于高喷速度，需控制好施工间隔时间，防止塌孔。施工设备的移动转换也有效率之说，应当尽量减少设备大范围的移动，延误工期，增加成本。另外，在沙砾石含量较高的地基中也可采用先进的薄壁PVC塑料管进行护孔，不易出现塌孔且不影响高喷施工，有效提高施工效率，保证工程质量。

2.4 科学合理地进行高喷回浆利用，重视孔口补浆工作

高喷回浆利用主要适用于对灌浆材料要求不高的工程，在高喷施工过后，会有浆液流出孔外，可以对其进行回收利用，这样能够有效节省建设成本，符合可持续发展原则。回收的浆液应当对其成分进行细致分析，再进行沉淀、分离、净化等一系列操作，然后重新配比，投入使用。但是上述操作难以分离粘土层、淤泥层等中的回浆，因此这几种情况下一般不进行回浆利用，避免出现工程质量不达标问题。

高喷灌浆之后，由于地基中沙砾层渗透作用，使得出现孔口沉陷现象，应当对其进行补浆操作，一般是安排技术人员专门进行补浆工作，实际工程当中，采用相邻孔口回浆进行补浆，直至不沉陷为止。从而完整结束高压喷射灌浆的施工，保证凝结墙体的防渗性。

2.5 高压喷射灌浆技术的优势

高压喷射灌浆利用喷射流的动压力对原有地层结构进行破坏，只要是能够进行此项操作，即具备一定的处理能力，之后基于射流机理，发挥绕流、位移、包裹作用，对土体进行填料的填充，通过凝结形成的墙体能够有效连接周围建筑物，形成抗渗、牢固的整体。该项地基抗渗加固技术的可行性高，对施工地质条件没有过高的要求，不需要过多的人力、物力进行挖掘施工便可完成结构填充，另外还可以根据实际情况与施工要求，从不同方向，以不同形式进行射流，能够很好的解决地基渗漏、不牢等问题。

3 高压喷射灌浆技术在地基防渗加固的实例应用

福建省某四孔闸位于出海口，主要功能是排涝，同时为周围一定范围内提供农田灌溉、供水、养殖等用水。该水闸建成后投入使用，但一段时间后，闸底板出现不均匀沉陷，向两岸沉降量呈现逐渐增大的现象，同时闸孔也出现了不同程度的倾斜，已经对人们的生产生活存在威胁，无法正常运行。

针对该水闸工程的现况，分析后决定采用高压喷射灌浆抗渗加固技术进行处理：①首先选址沉降量大的左墩、右墩、1号闸的顶部，架设高压喷射灌浆设备，加固地基，其中射流浆液中加入了水玻璃速凝剂，适合动水环境下的地基加固施工。在闸墩上各钻三个孔，选取三管法喷灌浆液，及时阻止其继续沉降，另外注意摩擦桩的设立；②在2号闸墩设置掏土应力解除孔，配以高压喷射清水，加速沉降，使其调整至水闸正常倾斜角度，稳定后，在进行封孔操作，务必施工过度，影响工程质量；③3号闸墩情况相对较好，可以利用高压喷射水泥浆液进行地基加固，与此同时采取相应的促沉措施，促沉少量，与其他闸墩保持高度一致。该实例应用很好的诠释了高压喷射灌浆技术的优势，提高工程质量，降低成本。

4 结语

高压喷射灌浆技术能够有效规避开挖环节，构筑形成防渗性能良好的墙体，能够有效加固地基，根据大量的工程实践证明，该技术具有很好的可行性，具有对施工地点要求少、工期短、效果好、成本低等优势，随着相应的工艺技术理论、应用以及机械设备的不断完善，相信其必定有着良好的应用前景，为我国基础设施建设事业的发展保驾护航。