高压喷射注浆在软土地基处理中的应用

胡晓鹏

罗湖区建筑工务局518000

摘要：软土地基加固是公路建设过程中经常要遇到的工程问题，也是影响公路工程质量、进度和投资的重要工程内容，随着我国公路建设规模的日益扩大，对公路软土地基的处治也提出了越来越高的技术要求。高压喷射注浆法是以注浆法为基础发展起来的一种新型的公路软土地基加固技术，与其它地基处理的技术相比，该技术具有适用地基范围广，施工操作简单，地基耐久性良好的特点，是一种便捷、有效的地基处理技术。

关键词：高压喷射注浆；软土地基处理；应用

引言

软土地基加固是公路建设过程中经常要遇到的工程问题，也是影响公路工程质量、进度和投资的重要工程内容，随着我国公路建设规模日益扩大，对公路软土地基的处治也提出了越来越高的技术要求。高压喷射注浆法是以注浆法为基础发展起来的一种新型公路软土地基加固技术，与其它地基处理技术相比，该技术具有适用地基范围广，施工操作简单，地基耐久性良好的特点，是一种便捷、有效的地基处理技术。

1.高压喷射注浆技术概述

高压喷射注浆法是采用高压水射流切割技术，通过将水泥浆等浆液射入地层，并在搅拌地层的过程中凝结成固结体，从而改变了原土层的地质结构，以此来达到提高原地基的承载能力和抗渗能力的目的。高压喷射注浆法的工艺流程是首先采用钻机等机械设备进行造孔，成孔后再将带有喷头的注浆管深入土层直至预定的设计深度，然后通过高压水泵将配制好的浆液以高压射流射入土体，通过浆液的高速冲击力来破坏预定深度的土体。由于该浆液的高压射流速度极快，能量极大，且其射流动压呈脉动状态输出，当射流动压的强度超过土体的强度时，便将土体逐渐剥离出粗细不等的土粒，其中的细小土粒被浆液带出地面，而其余较粗的土粒则在浆液的冲击作用下，与急剧减速的浆液喷射流混合搅拌，并按照一定的规律和浆土比例自动进行重新排列布置，最终在土体中形成新的固结体。而在喷射浆液时，如果采用一边提升注浆管一边进行旋转的操作方法，其形成的固结体便呈柱状，即为通常所说的旋喷桩；而如果采用一边提升注浆管一边进行摆动的操作方法，其形成的固结体便呈墙状。

2.高压喷射注浆技术研究

2.1工程施工设备、注浆材料

（1）施工设备。主要由钻机和高压发生设备两大部分组成，由于喷射方式不同，单管、二重管和三重管旋喷作业所使用的机具类型和数量不同。高压喷射注浆工艺要求所用钻机除有一般钻机的功能外，还要求具有带动注浆管以10～20r/min慢速提升功能。如所用钻机不具备上述两种功能，则需要改制或配备具有上述两种功能的旋喷机与钻机配合使用。专门为喷射注浆施工而设计的振动钻机有70改进型和76型两种。它们适用于标贯值小于40的淤泥土层、粘性土层、砂类土层和砂砾层。高压发生设备主要有高压泵、泥浆泵、空压机、注浆管、高压胶管、液体流量计、风量计等。

（2）注浆材料。高压喷射注浆用的材料分为主材与外加剂。主材为水泥，常使用的水泥有普通硅酸盐水泥、高早强水泥、低热水泥和抗硫酸盐水泥等。对于无特殊要求的工程，一般选用32.5级及以上的普通硅酸盐水泥。在使用之前，一般都要进行专门的检测。

2.2施工工艺研究

高压喷射注浆的施工工艺流程如图1所示：

图1高压喷射注浆的施工工艺流程

（1）孔位放点。在孔位放点中，应根据设计需要的精度选择相应的测量仪器，其孔位误差不得超过±50mm。在施工期间，须在场地不受影响位置设置或保存几个平面及高程控制点，并加以保护，作为基准点使用。

（2）喷射就位并钻孔。将钻机移至设计的孔位上，使钻头对准孔位中心。同时为保证钻孔达到设计要求的垂直度，钻机就位后，调整液压支腿的高度使钻机水平，并使其钻杆轴线垂直对准钻孔中心位置，钻杆垂直度要求不得大于1.5%。钻孔的目的是将注浆管置入到预定的地层中。

（3）喷射注浆。当钻进到设计深度后，严格按照施工指定的参数，由上而下进行喷射注浆。施工过程中，必须时刻注意检查浆液初凝时间、注浆流量、压力、旋转提升速度等参数是否符合设计要求，并做好记录。

（4）冲洗器具。在插管喷射过程中，要注意防止被堵，在拆卸或安装注浆管时要快。水、气、浆的压力和流量必须符合设计值，否则要拔管清洗，再重新进行插管和旋喷。施工完毕，应把注浆管等机具设备冲洗干净，管内、机内不得残存水泥浆。

（5）回填注浆。喷射注浆完成后，由于浆液的析水作用，一般固结体均有不同程度的收缩，使固体顶部出现一个凹穴，容易造成加固地基与建筑物基础结合不紧密或脱空现象。为防止这种现象的出现，可采取回灌冒浆或用水灰比为0.6的水泥浆补藻。

3.常见问题及技术处理要点

3.1冒浆的产生：在注浆的过程中，由于对土层的破坏，就会导致部分细小土粒的产生，这些细小的土粒就会随着浆液回流至地面。在高压喷射注浆过程中防止冒浆的主要措施有：一是适当控制喷嘴的直径；二是提升旋转的速度；三是喷射的压力的提高。通过对冒浆的观察，还可以进一步掌握相关注浆参数的合理性。

3.2固结体的不完整：在喷射注浆完成后或喷射过程中中断，均会导致地基与主体结构的脱空现象。为了进一步防止浆液凝固收缩状况的发生，可以采用第二次注浆、回灌冒浆等措施，这样可以进一步避免断桩状况的发生，同时，还可以在每次重新下注浆管途中，预先对停顿部位的搭接长度进行控制、调节，这样才能够进一步实现固结体的完整性。

3.3固结体强度不一：由于地基土层的各种不同特性导致喷射注浆过程中固结体的强度和直径也有所不同。例如地基土层比较坚硬的部分，桩径相对来说就比较小，而且固结体的硬化程度也会相应地受到影响，从而，最终造成固结体的强度降低。所以，在具体的工程施工过程中，应根据不同的土层厚度和深度及时对喷射参数进行调整。

3.4喷射流压力的变化：高压泵的压力偏低就会相应地减小喷射流的破坏力，从而是地基加固达不到预定的效果。可能的产生的原因主要有浆液的泄漏、高压泵的距离过远、高压泵的性能较低等。然而，在实际的工程施工过程中，首先应该对高压泵的各个部位进行仔细检查，必要时还可以拔出注浆管，检查其密封性能是否良好。

4.结语

高压喷射注浆技术在砂土液化的防止、减小地基压力和提高承载力、增强强度方面有着很好的效果。同时，采用经过高压喷射注浆技术加固的地基，不仅质量高、而且地基的可靠性能也相对良好，是公路工程地基处理中的一种新型、实用的软土地基加固方法。

参考文献：

[1]王云，王亮．高压喷射注浆应用范围的推广[J]．建筑技术开发，2003．

[2]张建军．高压旋喷水泥土桩加固地基的施工及质量控制[J]．山西建筑，2002，（1）．