高压喷射注浆法的研究与进展

王胜杰

411122198907158613

摘要：高压喷射注浆技术是20世纪70年代从日本引进的一种加固松软土体的应用技术，是由化学注浆技术结合高压射流切割技术发展而来的逐步应用于地基加固，防渗工程等领域。本文介绍了高压注射灌浆法的类型及特点、基本机理以及应用领域，简述现在施工中存在的技术问题，并提出目前新出现的两种新工艺。

关键词：高压喷射灌浆法；MJS工法；RJP工法

0引言

高压喷射注浆法是通过高压喷射流来切割土体，并使水泥浆液与土搅拌混合，形成水泥土加固体的施工方法。高压喷射注浆法相比其他地基处理方法具有独特的优势，包括桩身质量稳定、抗渗性能好、可以穿越地下障碍物施工、可以与既有地下结构连接形成封闭等，因此该技术在工程建设，特别是地下工程建设中得到广泛的应用。目前国内常用的高压喷射注浆工艺包括单管法、二重管法、三重管法、多重管法等。

1高压喷射注浆法的类型及特点

高压喷射注浆法以压力较高为其特点，流体在喷嘴外呈射流状。根据喷射管类型将高压喷射注浆分为单管法、二重管法、三重管法和多重管法等，按喷射方式分为旋喷、摆喷和定喷三种，按持续时间又可分为复喷和驻喷。

2高压喷射注浆法的作用机理

高压喷射注浆是借助高压射流定向的冲切搅拌地层，浆液只在射流的作用范围内扩散，与地层颗粒掺搅形成复合凝结体，它基本没有改变地基应力状态，具有较好的可控性和合理性。

高压喷射注浆的作用机理有五种。

2.1冲切搅掺作用

强大的高能高速射流，作用于土体上，破坏土的结构，使浆液与冲切下来的土体掺搅混合。

2.2升扬置换作用

对于双管和三管喷射来说，由于压缩空气的作用，把孔底冲切下来的土体颗粒沿着孔壁向上升扬，流出孔口，同时浆液被掺搅灌入地层，使地层成分产生变化。

2.3充填挤压作用

在高速射流的终端，尽管冲切土体的能量不足，但还存在着剩余压力，这种压力对上层产生一定的压密作用，同时，在浆液的静压作用下，对周围土体及倒人浆液产生挤压作用。

2.4渗透凝结作用

由于浆液在边缘区存在一定的静压，还可能在冲切范围以外产生浆液渗透作用，形成凝结体。

2.5负压卷吸作用

在高压喷射流的周侧为低压区，存在较强的卷吸作用，浆液在低压状态下被涡卷吸附，并沿浆液喷射方向被挟带注入冲切范围内形成凝结体。

3高压喷射注浆法在加固和防渗方面的应用

高压喷射注浆技术适用了粘土、黄土、淤泥、砂土和砂卵石层等地基的处理。高压喷射注浆用于防渗工程时，单孔固结体之间连续而紧密的连接是实现防渗的关键，主要有切割式和焊接式两种连接形式。影响高压喷射注浆形成防渗固结体的因素主要包括喷浆压力和流量、气压和气量以及喷嘴直径、提升和旋转(或摆动)速度。

4高压喷射注浆法的技术问题

4.1制浆

制浆时应按设计要求配制所需浆液，浆液的搅拌时间和搅拌均匀程度对结石强度有较大影响，普通搅拌机要求浆液的搅拌时间≥3min，搅拌1 h时的结石强度最高，但搅拌超过2h结石强度开始下降，搅拌超过4h结石强度急剧下降，甚至不凝固，因而要控制好浆液的搅拌时间，搅拌时间不能过长。

4.2冒浆

冒浆量大小与喷射类型、被灌地层和进浆量有关，冒浆量过大或过小均为异常，应及时分析原因并加以处理，通常冒浆(含土粒及浆液) 量＜20% 注浆量为正常现象，若超过20%或不冒浆均异常。

4.3钻孔

钻进时出现泥浆严重漏失、孔口不返浆时，可采取加大泥浆浓度、向泥浆中掺砂、向孔内填充堵漏材料或对漏失段先行灌浆等，直至孔口正常返浆后再继续钻进；钻孔有效深度应超过设计深度0.3～0.5 m；孔斜率应满足设计要求(一般不超过1%)，若钻孔垂直度未达到孔斜率的控制要求，将会导致单孔固结体之间不能形成连续而致密的防渗固结体，因而对不合格孔不能进行高喷注浆，应对其进行纠偏处理。

4.4喷嘴

喷嘴作为高喷注浆的关键执行元件，其性能的优劣将直接决定高喷注浆的作业效率及综合成本，通过减少浆液的流动阻力、延长喷嘴的使用寿命，是有效提升高喷注浆作业效率、降低作业综合成本的有效途径。

4.5固结体不完整、不垂直、强度不均匀

固结体不完整主要是由于高喷注浆过程中因故中断或高喷注浆结束后浆液凝固收缩造成的，可通过超高喷射、回灌冒浆或二次注浆等措施解决；固结体不垂直主要由孔斜造成，可通过规范工人操作规程、采取综合钻孔工艺并配合相应的孔斜控制技术解决；固结体强度不均匀主要由土层性质不同造成，实际施工时宜根据不同土层性质、深度和厚度及时调整喷射参数或进行复喷。

4.6固结体顶部凹穴

高喷注浆作业后，由于重力作用和浆液的析水收缩作用，造成固结体顶部下陷形成深度为3%～10%凝结体总长(高)的凹穴，这对防渗加固是极为不利的，可通过2种方法解决: ①对新建工程的地基，当高喷注浆结束后，开挖固结体顶部并对凹穴处灌注混凝土，也可直接连续或间断地向喷射孔内静压灌注浆液，直至孔内混合液凝固不再下沉； ②对既有建(构) 筑物地基，可向固结体与其上部结构之间的空隙进行二次静压注浆，浆液的配方应为不收缩且具有膨胀性的材料。

5 高压喷射注浆法的新工艺

5.1全方位喷射注浆技术(MJS)

MJS 工法又称全方位高压喷射工法，是在传统高压喷射注浆工艺的基础上，采用了独特的多孔管和前端造成装置，实现了孔内强制排浆和地内压力监测，并通过调整强制排浆量来控制地内压力，大幅度减少对环境的影响，而地内压力的降低也进一步保证了成桩直径。

5.2RJP系列工法

RJP工法采用二次切削土体的方式，即上段采用高压水辅以同轴压缩空气进行一次切削，下段采用超高压水泥浆辅以同轴压缩空气进行二次切削，并将水泥浆与土体混合，从而在较短时间里形成大直径的水泥土加固体。

6结论

高喷防渗技术在我国经过多年的研究和实践, 目前在技术理论, 施工工艺和设备, 施工规程和管理, 施工质量检查等诸方面都有了长足的发展和提高。但随着防渗加固工程对高喷施工质量、施工规范、浆液排放控制和环保要求的提高, 熟悉且掌握高压喷射注浆的基本工法、技术优势、加固机理、施工工艺、应用范围、质量检测等, 特别是若干关键技术问题及相应的处理方法，对于灵活应用且进一步推广此项施工技术无疑具有极其重要的现实意义。

参考文献

[1]张红超.浅谈土建工程中高压喷射注浆施工技术的运用[J].四川水泥,2015(05):256.

[2]陈春生.高压喷射注浆技术及其应用研究[D].河海大学,2007.

[3]张帆.二种先进的高压喷射注浆工艺[J].岩土工程学报,2010,32(S2):406-409.

[4]杜嘉鸿，张士旭.高压喷射注浆技术应用现状及新进展[J].探矿工程(岩土钻掘工程),1995(04):4-6+10.