高壓旋噴在砂礫石層中的應(yīng)用

周耿榮

摘要：高壓旋噴灌漿技術(shù)是近年來才出現(xiàn)的一種新型地基加固防滲技術(shù)，這種技術(shù)在砂礫石層中的應(yīng)用就目前而言還存在較多困難，需要在實(shí)踐中不斷積累經(jīng)驗(yàn)并逐步完善。

關(guān)鍵詞：高壓旋噴灌漿；防滲加固技術(shù)；砂礫石層

一、高壓旋噴灌漿技術(shù)簡介

（一）技術(shù)術(shù)語

高壓噴射灌漿技術(shù)（High Pressure Jet Grouting）于1968年在日本得到第一次應(yīng)用，我國的水利系統(tǒng)在上世紀(jì)80年代將這項(xiàng)技術(shù)引入，并且在山東白浪河土壩工程中首次應(yīng)用。高壓噴射灌漿技術(shù)據(jù)其噴嘴的噴射范圍可分為定噴、擺噴與旋噴三種，這三種灌漿技術(shù)形成的凝結(jié)體分別為薄板型、啞鈴形和柱形。

（二）技術(shù)適用范圍

通常而言，高壓噴射灌漿防滲技術(shù)適用于黏性土、黃土、砂類土與淤泥等軟弱土層。而礫卵石地層由于其顆粒含量較多且粒徑過大，在對礫卵石地層進(jìn)行防滲處理時，一般采用的是帷幕灌漿技術(shù)或者是混凝土防滲強(qiáng)技術(shù)，但是以上兩種技術(shù)的造價較高且施工工期長。雖然高壓噴射灌漿技術(shù)在砂礫石層中難以達(dá)到預(yù)期效果，但出于減少施工工期及節(jié)約成本的考慮，對該技術(shù)在砂礫石層中應(yīng)用的研究與探索則很有必要。

（三）高壓噴射灌漿的工作原理

高壓噴射灌漿通常首先利用鉆機(jī)造孔，由高噴臺車，即高壓噴射注漿臺車將位于前端、帶有噴嘴的灌漿管向下送入地基預(yù)定位置，把漿液或者水以30MPa至40MPa的壓力從噴嘴中噴出以形成噴射切割流對土層進(jìn)行切割破壞。當(dāng)呈脈動狀態(tài)的高速度、高能量的射流動壓超過了土體的強(qiáng)度時，土粒就會從土體上剝落，漿液會帶著部分較為細(xì)小的土顆粒冒出地面形成冒漿；其余剝離下來的土顆粒會與漿液混合，按照質(zhì)量的大小與一定的比例重新排列，在地基中形成板墻或者柱樁等質(zhì)地均勻的固結(jié)體，從而實(shí)現(xiàn)防滲以及加固地基的作用。

（四）高壓噴射灌漿施工方法

就目前技術(shù)水平而言，高壓噴射灌漿的施工方法有多管法、三管法、雙管法和單管法四種，其中三管法依據(jù)噴管斷面可分為并列三管法和軸三管法。

二、高壓旋噴在砂礫石層中的應(yīng)用

（一）高壓旋噴的應(yīng)用參數(shù)指標(biāo)確定

在高壓旋噴的應(yīng)用過程中，首先需要對試驗(yàn)孔進(jìn)行施工，為了保證技術(shù)參數(shù)指標(biāo)的合理性與科學(xué)性，要通過試驗(yàn)孔進(jìn)行在鉆孔取芯、注水、開挖檢查等多個方面的試驗(yàn)檢測。以以往的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)以及收集的工程試驗(yàn)資料為根據(jù)，能夠得出高壓旋噴在一般情況下的應(yīng)用參數(shù)指標(biāo)：第一，孔距在1米左右；第二，高壓射流的噴射壓力為40MPa至50MPa；第三，漿液壓力大于等于0.65MPa；第四，注漿量大于等于每分鐘70升；第五，提升速度為每分鐘6厘米至每分鐘8厘米；第六，旋轉(zhuǎn)速度為每分鐘8周指每分鐘10周；第七，漿液密度要大于等于每升1.5千克；第八，漿液的水灰比為0.8：1。高壓噴射灌漿常用的技術(shù)參數(shù)見下表1。

（二）高壓旋噴灌漿技術(shù)的施工工藝

高壓旋噴灌漿技術(shù)應(yīng)用過程中，灌漿施工一般分為兩序施工，這種施工方法是先對1號序列孔施工，然后再進(jìn)行2號序列孔的施工，其中兩個相鄰的序列孔在施工時間上應(yīng)當(dāng)間隔24小時以上進(jìn)行施工。高壓旋噴灌漿施工過程中，可使用軸三管法進(jìn)行灌漿施工，其施工的工藝流程為：平整并壓實(shí)場地，打孔機(jī)造孔并送入灌漿管，跟進(jìn)作為護(hù)壁的PVC管，拔除管套，組裝高噴臺車及其他設(shè)備就位，進(jìn)行旋噴實(shí)驗(yàn)，送入旋噴機(jī)具設(shè)備，進(jìn)行旋噴灌漿，成孔并封閉，拆除并移走高噴臺車。

1、打孔機(jī)造孔并送入灌漿管。使用高壓旋噴灌漿技術(shù)進(jìn)行施工時一般有兩種造孔方法：其一是利用多功能履帶式巖土鉆機(jī)進(jìn)行根管鉆孔，其二是打孔作業(yè)利用風(fēng)動回轉(zhuǎn)鉆機(jī)王城，然后使用偏心式?jīng)_擊器進(jìn)行沖擊跟管。通常而言，鉆孔的孔徑在5厘米左右，造孔的效率可以達(dá)到一分鐘6米左右。需要注意的是，在鉆機(jī)就位之后，需要對機(jī)身的水平度利用水平尺進(jìn)行校正，使鉆桿的軸線與水平面垂直，并保證其軸線能夠重合于鉆孔中心位置，其鉆孔在空位上的偏差應(yīng)當(dāng)不大于5厘米。

2、跟進(jìn)作為護(hù)壁的PVC管。在造孔工作完成之后，即可把鉆桿提出，將管壁厚為2厘米的PVC管下入孔內(nèi)作為護(hù)壁，并且使用透水無紡布在PVC管底端進(jìn)行封口綁扎，以此作為高壓旋噴灌漿技術(shù)的護(hù)壁，同時在護(hù)壁的管套接頭處也需要使用塑料帶實(shí)施密封連接工作。在作為護(hù)壁的PVC管套跟入達(dá)到孔底后，能夠使用液壓拔管機(jī)把管套逐節(jié)拔出。

3、組裝高噴臺車及其他設(shè)備就位。采用高壓旋噴灌漿技術(shù)進(jìn)行防滲施工時，可以由水、氣體與漿液三管排列組合，使用特制螺栓連接，并且依次由噴頭、噴灌以及旋噴三叉管共同組成噴具，其連接處使用尼龍墊進(jìn)行密封工作。噴具組裝后需要試運(yùn)行以觀察水、氣、漿三管的暢通與承壓情況，當(dāng)水壓上升到設(shè)計(jì)壓力1.5倍的時候，在管道無泄漏現(xiàn)象產(chǎn)生并繼續(xù)試噴15分鐘之后結(jié)束檢查。

4、旋噴灌漿。在結(jié)束試噴檢查之后，讓噴嘴的噴射方向與高噴軸線保持一致，并且將旋噴轉(zhuǎn)速設(shè)置好后把噴具送入到設(shè)計(jì)孔深。在下噴具的過程中可以送入低壓的水、氣體1至上進(jìn)行噴射灌漿到設(shè)計(jì)高程位置。噴射的漿液采用純水泥漿，其水灰比為0.8：1。

（三）高壓旋噴灌漿技術(shù)應(yīng)用中對于突發(fā)事件的處理

首先，對于漏漿現(xiàn)象的處理。當(dāng)部分孔中出現(xiàn)了漏漿現(xiàn)象，就表明在地基中移動范圍內(nèi)存在集中滲流區(qū)，對于這種情況應(yīng)當(dāng)根據(jù)其嚴(yán)重程度來采取相應(yīng)的措施，例如采用進(jìn)一步緩慢或者終止提升的方法，使漏漿處的地層能夠更加充分地灌注水泥漿，從而使該區(qū)域充分固結(jié)，以達(dá)到防滲的目標(biāo)。

其次，對于孤石現(xiàn)象的處理。往往會有體積較為巨大的孤石存在于砂礫石地層中，在進(jìn)行高壓旋噴灌漿施工時，應(yīng)當(dāng)按照鉆孔記錄，在旋噴進(jìn)行到孤石所在的位置時，在孤石所處的標(biāo)高位置上下各0.5米處放慢提升速度、提升旋轉(zhuǎn)速度，使水泥漿充分包裹住孤石，從而保證固結(jié)后的柱狀體連續(xù)性與完整性，以更好地起到防滲加固作用。

結(jié)束語

綜上所述，高壓旋噴在砂礫石地層中的應(yīng)用，需要確定參數(shù)指標(biāo)的合理性，選擇高效率的施工工藝，準(zhǔn)備對事故的妥善處理方案，這種做法能夠有效保證工程質(zhì)量。相比傳統(tǒng)的灌漿技術(shù)，高壓旋噴的應(yīng)用能夠較大地縮短工期，有效降低成本，其具有巨大的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

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