高壓噴射注漿技術(shù)在工程中的應(yīng)用

王文宇

摘要：高壓噴射注漿法是在化學(xué)灌漿的基礎(chǔ)上，結(jié)合高壓水射流切割技術(shù)發(fā)展起來的一種施工工藝，是借助于高壓射流沖擊破壞被灌地層結(jié)構(gòu)，粉碎土體，使?jié){液與被灌土層土粒混合，形成設(shè)計形狀的混結(jié)體。在軟土地基中，旋噴成樁就具有沖擊切割破壞土體并使?jié){液與土攪拌混合的功能。其杜絕了基坑管涌或流土現(xiàn)象，使基坑開挖和基礎(chǔ)施工得以安全進行。

關(guān)鍵詞：高壓噴射注漿；施工技術(shù)；基坑支護

中圖分類號：TV544文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1674-1145（2009）14-0167-02

一、高壓噴射注漿法的原理

高壓噴射注漿，是利用鉆機把帶有噴嘴的注漿管鉆進至土層的預(yù)定位置后，以高壓設(shè)備使?jié){液或水成為20MPa左右的高壓流從噴嘴中噴射出來，沖擊破壞土體，當(dāng)能最大，速度快和呈脈動狀的噴射流的動壓超過土體結(jié)構(gòu)強度時，土粒便從土體剝落下來。一部分細(xì)小的土粒隨著漿液冒出水面，其余土粒在噴射流的沖擊力、離心力和重力等作用下，與漿液攪拌混合，并按一定的漿土比例及質(zhì)量大小有規(guī)律地重新排列，漿液凝固后，便在土中形成一個固結(jié)體。固結(jié)體的形狀和噴射流移動方向有關(guān)，在防滲帷幕施工中，一般采用擺噴工藝，即噴嘴一面以擺角25°來回噴射，一面提升鉆桿，固結(jié)體呈扇狀，多個扇狀相互搭接組成了一道防滲帷幕。

高壓噴射注漿技術(shù)最主要的特點，一是小鉆孔造成很大的固結(jié)體，以高壓旋噴注漿為例，樁柱體的直徑可達到0.6～2.5m。高壓噴射流具有包裹與咬合的作用，可以包裹咬合土層中其他結(jié)構(gòu)物和構(gòu)筑物，例如混凝土灌注樁；二是高壓噴射注漿法加固土體和帷幕封水的可靠性高，根據(jù)土質(zhì)條件控制工藝方法和技術(shù)參數(shù)，能夠準(zhǔn)確地確定高壓噴射注漿加固和帷幕封水的有效范圍。此外還有設(shè)備振動小、噪音小、對鄰近建筑物影響小等施工優(yōu)點。

二、常用的高壓噴射注漿防滲墻形式

基坑防滲結(jié)構(gòu)一般上部都與支護樁結(jié)合構(gòu)成基坑支護防滲體系，其結(jié)構(gòu)形式須考慮與支護樁的配合問題，通常有以下幾種形式：

（一）直線式：采用雙向180°夾角噴噴頭噴射，如圖1。

（二）波線式：采用120°夾角噴頭噴射，如圖2。

（三）半圓式：采用90°夾角噴頭噴射，如圖3。

三、高壓噴射注漿法施工技術(shù)要點

高壓噴射注漿工藝只要注意噴嘴噴射方向安裝準(zhǔn)確，各儀表工作正常，各參數(shù)符合設(shè)計要求即可，而其噴射前期的鉆孔技術(shù)則顯得極為重要，因此，噴射時須防孔壁坍塌。且孔內(nèi)不能留套管，砂層中泥漿易被地下水稀釋或流失，風(fēng)化巖也易掉塊且不能打粘土漿（水泥漿封堵裂隙好過粘土漿）；重要的是質(zhì)量好的鉆孔和詳盡的地質(zhì)編錄是保證高壓噴射防滲墻的搭接和強度的前提，也是處理高壓噴射注漿事故的依據(jù)，因此下面只介紹鉆孔技術(shù)要點。

（一）鉆孔基本要求

1.傾斜度≤0.5%。

2. 護好孔壁，必要時采用投泥球夯擠護壁工藝。

3.詳盡地質(zhì)記錄。

（二）護壁工藝

1.地層鉆進應(yīng)使用高濃度的黏土泥漿做沖洗液。

2.雜填土和砂層中，每鉆進1.0～1.5m拔出鉆具，向孔內(nèi)投入粘土球并高出該回次進尺的開始深度0.5m左右，放入特制的錐形擠搗器沖搗，將黏土壓入孔壁，再進行下一回次鉆進。

3.風(fēng)化巖鉆進采用針狀合金反循環(huán)鉆進，低速低壓清水鉆進，確保孔壁安全完整，具有堵塞裂隙。

（三）地質(zhì)編錄

因本場場地地質(zhì)巖性及厚度均有較大的局部變化，鉆進時必須有地質(zhì)人員跟班并詳細(xì)做好編錄工作。

1.布置取芯孔，將巖土芯裝入巖芯箱，鉆探感覺變層時應(yīng)即時測量機上余尺并計算變層深度。

2.地質(zhì)人員及時進行巖性描述，對雜填土，要著重描述硬雜質(zhì)的性質(zhì)和含量；對砂層，著重鑒別中砂，細(xì)砂和粗砂，及砂中卵石石塊的含量等；對基巖和殘積土，要特別記住基巖面埋深，風(fēng)化狀態(tài)交替時的變層深度。

3.砂層頂與淤泥底面之間，夾大礫石或石塊的孔，應(yīng)要求加密半圓旋噴孔鉆穿大礫石或石塊后再鉆進1.0m方可終孔。

四、施工中應(yīng)注意的問題

1.組織施工現(xiàn)場負(fù)責(zé)人、技術(shù)人員認(rèn)真了解技術(shù)要求，編寫實施施工組織設(shè)計、施工工藝方案，使施工人員提高質(zhì)量意識，規(guī)范施工，做到定崗、定人。

2.掌握噴射工藝。從目前施工情況看，旋噴注漿加固地基土主要是第四系松散層，施工中隨著深度的增加，各層地基土密度、含水量等有明顯的差異，尤其靜水壓力增大，使噴射距離減小，噴射直徑隨著減小，若不及時調(diào)整施工參數(shù)，勢必形成直徑不均一的上粗下細(xì)的樁形，使旋噴樁承受水平傾向荷載變形能力變差，將嚴(yán)重影響旋噴樁固結(jié)體的承載力或抗?jié)B作用。因此，要根據(jù)地層情況選擇合適的旋噴參數(shù)，才能保證樁體的均勻性。旋噴過程中，施工人員應(yīng)能及時、準(zhǔn)確、嚴(yán)格控制冒漿量，對于地層中有較大孔隙引起不冒漿，則可在漿液中摻入適量的速凝劑，縮短凝固時間，使?jié){液在一定土層范圍內(nèi)凝固，也可在空隙地段增大注漿量，降低旋噴速度，填滿空隙后再繼續(xù)旋噴。冒漿過大的主要原因，一般是有效噴射范圍與注漿量不相適應(yīng)，注漿量大，超過旋噴固結(jié)體所需的漿量所致。

3. 掌握旋噴操作要點。旋噴操作人員必須經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)，熟悉旋噴工藝及參數(shù)選用態(tài)度端正，責(zé)任心強，認(rèn)真進行旋噴工作，旋噴前檢查嘴內(nèi)不得有任何雜物，注漿管密封必須良好。垂直施工時，為了保證鉆孔的傾斜度小于等于1.5%，最簡便的方法，在鉆機上放一線錘，或放一水平尺，隨時觀測其垂直度，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，及時調(diào)整，在插管和噴射過程中，要注意防止噴嘴被堵，在拆卸或安裝注漿管時動作要快，噴射時，必須由技術(shù)人員做好壓力，注漿量和冒漿量的量測工作，并按要求逐項做好記錄，鉆桿的旋轉(zhuǎn)和提升必須連續(xù)不中斷，攪拌水泥時，水灰比要按設(shè)計規(guī)定不得隨意更改，在旋噴過程中應(yīng)防止泥漿沉淀，使?jié)舛冉档停故褂檬艹被蜻^期水泥，對進場水泥查驗其出廠化驗單，強度指標(biāo)和成分等符合質(zhì)量規(guī)定，拌和用水應(yīng)符合《混凝土拌和用水標(biāo)準(zhǔn)》JGJ63-89的規(guī)定，施工完畢立即拔出注漿管，徹底清洗注漿管和注漿泵，管內(nèi)不得有殘存水泥漿。

4．監(jiān)理工程師在現(xiàn)場掌握施工情況及適用旋噴參數(shù)，若與設(shè)計要求，地層不符時，幫助施工單位查明原因，采取對策，在旋噴過程中，要進行旁站監(jiān)理，認(rèn)真監(jiān)督，不符工程質(zhì)量要求的應(yīng)立即糾正。

五、工程實例

中化二建集團有限公司擬于太原市晉源區(qū)義井化二建原單身宿舍區(qū)內(nèi)建28層住宅樓，地下2層，樓主體高84m，剪力墻結(jié)構(gòu)。擬建場地主要為汾河河漫灘堆積地層，地層主要以黏性土，粉土互層，局部夾砂構(gòu)成。地下水為孔隙潛水型，場地地下水位為1.35～2.0m，水位標(biāo)高-1.665～-2.535m。

該建筑場地基底標(biāo)高為-6.5m，北面與化二建5#單身樓緊鄰，東面，為人行道，西、南面均與建筑物毗鄰，場地不具備放坡條件，設(shè)計采用單排懸臂式支護樁與深層攪拌漿噴樁止水帷幕、深層攪拌漿噴樁重力式擋土墻作為基坑支護及止水帷幕，在煤氣管線及高壓線下采用注漿孔進行止水及基坑支護。施工效果良好。

參考文獻

[1]張崇山，等．高壓噴射注漿新技術(shù)[J]．實用技術(shù)周刊，1995，（42）．

[2]方平，陳鵬．高壓噴射注漿法在深基坑防滲中的應(yīng)用[J]．江蘇建筑，1997，（1）．

[3]藍冰，鄧新德．高壓噴射注漿在基坑防滲工程中的應(yīng)用[J]．西部探礦工程．