建筑工程中高壓噴射注漿施工技術(shù)探析

宗璞

摘 要：本文對高壓噴射注漿施工技術(shù)的適用范圍、基本類型以及施工中的作業(yè)情況等方面做了簡要的分析。

關(guān)鍵詞：注漿法；建筑；高壓噴射；射流

前言：高壓噴射注漿技術(shù)是建筑工程中較為常見的一種施工方法。它通過鉆機(jī)形成可以下入注漿管的孔，之后利用高壓噴射設(shè)備將水或漿液等連續(xù)高速噴射出，其噴射壓力約為20至40MPa，這樣大的壓力為水或漿液提供了巨大的能量，使其能夠沖擊、切割土層，被破壞的土層中粒度較小的土粒等會與漿液一同溢出，剩余未溢出的砂石、土粒等則與漿液攪拌在一起，均勻的混合，最終凝固形成具有相關(guān)建筑要求的固結(jié)體。固結(jié)體的形狀會由于高壓噴射時噴嘴的運(yùn)動形式而不同。當(dāng)采用只旋轉(zhuǎn)不提升的旋噴法時，其固結(jié)體為圓盤狀。而采用邊旋轉(zhuǎn)邊提升的旋提噴法時，會出現(xiàn)圓柱狀的固結(jié)體。若采用只提升不旋轉(zhuǎn)的定噴法，則固結(jié)體呈薄板墻狀。除此之外，還有按照一定方向邊提升邊旋擺的提擺法，其固結(jié)體形狀為墻板狀，并且厚度較大。高壓噴射注漿施工技術(shù)不但易于施工，其耐久性能也相當(dāng)好，因此在建筑工程中應(yīng)用較為廣泛。

一、高壓噴射注漿施工技術(shù)的適用范圍

高壓噴射注漿施工技術(shù)在建筑施工中應(yīng)用較為廣泛，尤其在防止?jié)B水工程方面以及加固工程方面應(yīng)用居多。在防止?jié)B水工程方面主要用于堤壩、港口、貯水池、以及基坑豎井的防滲漏，堤壩、水閘以及橋梁等的基礎(chǔ)防滲漏，地下截水墻施工，地下管路的防泄漏，以及對一些防滲工程中不連續(xù)部位進(jìn)行整體連接施工等。在加固工程方面主要用于對各種發(fā)生不均勻沉陷的建筑進(jìn)行防治加固，防治滑坡及坍塌，地下工程及建筑的穩(wěn)定和防護(hù)，復(fù)合式地基的施工，砂基液化的防治，軟基的固化及加強(qiáng)，一些廠房及需要做防震維護(hù)設(shè)備的基礎(chǔ)防震，堤壩等的整體錨固防震施工等。

二、高壓噴射注漿施工技術(shù)的基本類型

根據(jù)施工時的建筑要求以及工程所在位置的地質(zhì)條件，可以選用適合的高壓噴射注漿施工方法。通常我們把高壓噴射注漿施工方法歸結(jié)為單管法、雙重管法、三重管法三大類。

（1）采用單管法時，在注漿管的底側(cè)部安裝有特殊的噴嘴，通過利用高壓泥漿泵鉆機(jī)將其下入土層，并下至建筑預(yù)設(shè)的深度，此時在用較大的壓力（約20至40MPa）將漿液從注漿管底側(cè)部安裝的噴嘴中噴出，巨大的壓力將土層沖擊、切割，以此同時隨著注漿管的旋轉(zhuǎn)、提升等，漿液與土層中的砂石、土粒等充分混合攪拌，最終形成具有預(yù)定建筑性能以及特定形狀的固結(jié)體。單管法在水利施工過程中應(yīng)用較少，大都用于建筑物的地基施工。（2）當(dāng)工程所在的地質(zhì)環(huán)境中砂礫含量較大，此時采用雙重管法較多。雙重管法在注漿管的底側(cè)部安裝有同軸的雙重噴嘴，它也需要利用高壓泥漿泵鉆機(jī)將雙重注漿管下入土層，并下至建筑預(yù)設(shè)的深度，此時這兩個注漿管道同時噴射漿液及空氣，由于噴射的漿液及空氣具有較大的壓力，因此其可以將土層沖破，最終形成固結(jié)體。采用雙重管法施工形成的固結(jié)體，由于土層受到液漿和空氣共同高壓作用，因此其破土程度要明顯大于單管法，那么最終形成的固結(jié)體體積也就明顯增大。雙重管法在防洪堤以及海堤等水利工程的建筑施工中應(yīng)用較多。（3）采用三重管法時，是通過高壓水泵鉆機(jī)將三重注漿管道下入土層，這三重管道分別用來進(jìn)行漿液、空氣以及水的輸送，通過高壓空氣和水的同時噴射，使得土層受到?jīng)_擊，形成一個較大的空隙，此時在用壓力約為0.1至1MPa的漿液對沖擊出的空隙進(jìn)行填充，采用三重管法形成的固結(jié)體體積都較大。這種方法一般在水利工程建筑施工中運(yùn)用較多。

三、高壓噴射注漿技術(shù)在施工中的作業(yè)情況

（一）高壓噴射流對土層的作用。我們通過對噴射過程中顯現(xiàn)出來的情況進(jìn)行分析總結(jié)，大致將高壓噴射時對土層的破壞作用歸結(jié)為以下七種類型。

①在進(jìn)行高壓噴射時，噴漿會沖擊土層，此時由于壓力較高并且集中，所以在沖擊土層時只會在一個小范圍內(nèi)，在這個范圍內(nèi)的土層之間，受到這種外來的高壓力下土顆粒受到破壞并波及到周圍土層，其破壞程度受壓力以及漿液的流速等的直接影響，破壞程度愈大，最終形成固結(jié)體的體積也就愈大。我們將這種破壞作用稱作噴流動壓。 ②當(dāng)噴射流進(jìn)入到噴射終區(qū)后，其能量明顯削弱，那么此時對周圍土層的沖擊、破壞作用也相應(yīng)衰減，但是它會對周圍的土層產(chǎn)生一種擠壓力，這種擠壓能夠?qū)⒁恍〔糠值臐{液作用在土粒之間的空隙內(nèi)，壓密周圍的土層，進(jìn)而使得最終的固結(jié)體與周圍土層緊密的聯(lián)系在一起而不發(fā)生脫離。這種作用于土層的力我們將其稱為擠壓力。 ③進(jìn)行高壓噴射時周邊的土層會受到脈沖式的沖擊力，此時土粒的外表由于受噴射流的脈動負(fù)荷的影響，這種影響會逐漸積累使土粒喪失原來的平衡狀態(tài)而發(fā)生變形。這種負(fù)荷我們稱之為噴射流的脈動負(fù)荷。 ④在進(jìn)行噴射的過程中，噴射流會將土層填充滿，此時會產(chǎn)生一種反作用力，在這種力的作用下噴射流會在與其軸線相垂直的方向楔進(jìn)土層較為薄弱的裂隙等部位，在這種靜壓的作用下土層就會出現(xiàn)剝落，土層中的裂隙也會得以加大。這種效應(yīng)叫做水楔效應(yīng)。 ⑤在高壓噴射時，由于噴射流不斷的沖擊，會產(chǎn)生一種錘擊土層的力，在這種錘擊力的作用下，使得周圍的土層更進(jìn)一步的得到?jīng)_擊破壞。我們將這種錘擊土層的力稱作水塊的沖擊力。⑥當(dāng)進(jìn)行高壓噴射時，土層還未被壓力沖擊出孔洞，此時的土層會出現(xiàn)空穴現(xiàn)象，這是由于在被沖擊的土層面上出現(xiàn)了壓力變動的現(xiàn)象，導(dǎo)致部分區(qū)域壓力差過大從而出現(xiàn)空洞。當(dāng)發(fā)生空穴現(xiàn)象時，穴內(nèi)的噴射流會將四周較松軟的土體破壞，使得空穴空間增大。這種促使土層受到破壞的現(xiàn)象就是空穴現(xiàn)象。⑦當(dāng)采用雙重管法進(jìn)行高壓注漿噴射時，由于這種方法是將空氣和水進(jìn)行同軸噴射，因此壓縮空氣可以將噴射流沖擊破壞的土體迅速的吹散，這樣就降低了噴射流的能量消耗，較好的保持了噴射流的作用，也就間接地提高了噴射時對土層的沖擊破壞能力。這種作用于土層的破壞力稱為氣流攪動。

（二）噴射過程中土粒與水泥的固化。在進(jìn)行高壓噴射注漿工程施工時，一般都會運(yùn)用水泥來作為噴射工程的硬化劑。在進(jìn)行施工時，由于高壓的噴射使得周圍的土層受到?jīng)_擊破壞，除一小部分未混入噴射的漿液中以外，其余大部分土粒都與水泥進(jìn)行充分的攪拌混合，土顆粒之間的間隙就會被水泥漿完全的填充，并且在土顆粒的四周都會有水泥經(jīng)過水化而形成的各種水化物結(jié)晶，再通過強(qiáng)大的高壓作用，土顆粒不斷的被擠密進(jìn)而出現(xiàn)水泥土結(jié)構(gòu)，由于水泥的凝固作用，最終形成的固結(jié)體強(qiáng)度等各種性能都非常好。

（三）噴射完成后固結(jié)體的性狀。首先，從固結(jié)體所呈現(xiàn)出的形狀來看，由于工程的設(shè)計要求等不同，因此在施工過程中選用的高壓噴射方式以及各項參數(shù)就不同，但不論是采用哪種方式進(jìn)行施工噴射，其最終固結(jié)體的形狀基本都可歸結(jié)為板墻狀、圓柱狀和扇形狀。當(dāng)然還可以根據(jù)工程的特殊需求來設(shè)計成其他形狀。但不論哪種形狀的固結(jié)體其四周都不是平整光滑的，這是由于在高壓噴射時受提升速度、土層的情況等多種因素的影響而顯得粗糙。其次，我們可以發(fā)現(xiàn)高壓噴射注漿體塊相比混凝土塊在質(zhì)量上來說要輕了許多。這是因為經(jīng)過高壓噴射而成的固結(jié)體中擁有氣泡，所以質(zhì)量較輕。再從高壓噴射注漿體的透水、透氣性來看，雖然固結(jié)體中有一些氣泡及空隙，但是它們各自封閉獨立，沒有相互貫通，并且在固結(jié)體的外圍有一層保護(hù)殼，這層殼相當(dāng)密，因此其透水、透氣性能不好，利用高噴體的這一性狀，可以用來做一些水利、防滲等工程。最后，由于通過高壓噴射注漿而形成的固結(jié)體的強(qiáng)度較高，因此在建筑工程中常用作地基處理，并且不同土質(zhì)所噴射形成的固結(jié)體強(qiáng)度也不同。

結(jié)語：高壓噴射注漿施工技術(shù)是建筑工程中一項應(yīng)用得非常廣泛的技術(shù)，除了要掌握好這項技術(shù)的施工工藝外，還要在現(xiàn)場做好科學(xué)的實驗工作，將各項施工細(xì)節(jié)都落實到位，邊施工邊進(jìn)行科學(xué)調(diào)研，控制好各項指標(biāo)及參數(shù)，并做好對施工數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析工作，為以后的高壓噴射施工技術(shù)應(yīng)用提供科學(xué)的經(jīng)驗和依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 徐光，淺析建筑工程中高壓噴射注漿施工技術(shù)，《建材與裝飾》，2012年 第9期