談建筑工程中高壓噴射注漿施工技術

胡 斐

(山西宏廈第一建設有限責任公司，山西 陽泉 045000)

談建筑工程中高壓噴射注漿施工技術

胡 斐

(山西宏廈第一建設有限責任公司，山西 陽泉 045000)

介紹了高壓噴射注漿施工的特點，從單管、二重管、三重管和多重管等方面，闡述了高壓噴射注漿的施工方法，并分析了注漿施工對土層與固結體的作用，給出了高壓噴射注漿施工技術的適用范圍。

高壓噴射注漿，土層，固結體，施工技術

1 高壓噴射注漿施工技術簡介

在我國現(xiàn)階段的建筑工程中，多采用高壓噴射注漿技術進行相關工程的建設工作。這種方法首先利用相關的設備機器打好孔洞,然后通過噴射壓力為20 MPa～40 MPa的噴射設備為水或其他漿液的噴射過程提供能量,使其能夠連續(xù)高速的噴出。通過這種方法，可以得到建筑工程項目所要求的固結體，其固結體的形成機理是利用高壓流的沖擊來分離土層顆粒，使得較大的顆粒與漿液混合凝固。高壓噴射注漿施工技術所凝固成的固結體因高壓噴射嘴運動形式的不同而呈現(xiàn)出不同的形狀。通常采用旋噴法時,形成圓盤狀固結體;對于旋提噴法,則一般呈圓柱狀固結體;采用定噴法時,形成薄板墻狀固結體;采用提擺法時,形成墻板狀固結體。綜合而言，高壓噴射注漿施工技術以其自身具有的優(yōu)點而在建筑等工程領域得到較為廣泛的應用。

2 高壓噴射注漿施工技術方法

在我國的建筑工程中,考慮到地形多變、構造復雜等實際因素，高壓噴射注漿技術可以大致分為四類,即單管、二重管、三重管和多重管高壓噴射注漿施工技術方法。

2.1 單管高壓噴射注漿施工技術方法

在高壓噴射注漿施工技術方法中,單管高壓噴射注漿施工技術方法是最基本的一種方法,其工作過程按照廣義的高壓噴射注漿技術的原理進行。單管高壓噴射注漿施工技術方法顧名思義，在具體的施工過程中只有一個管道，水或其他漿液通過這個管道,再經(jīng)特殊噴嘴到達所要求的土層中,通過相關的凝結作用,對建筑工程的地基進行物理性質(zhì)方面的改善優(yōu)化，從而形成了工程所要求的地基土體。通常情況下,由于漿液與土層顆粒的相互粘結作用，因此這種方法對建筑工程的地基優(yōu)化改善的結果是，形成性能較好的樁體，其厚度一般為0.6 m～1.2 m。

2.2 二重管高壓噴射注漿施工技術方法

從技術原理來說，二重管高壓噴射注漿技術方法的根本原理與單管法相同，只不過進行了一定程度上的擴展。其施工過程是按照建筑工程的設計要求在地基上打出兩個孔洞,然后使用二重管代替單管作業(yè),在相關設備儀器的支持下,完成施工。二重管技術方法中,兩個噴射管的作用各不相同。一個噴射管是將準備好的漿液噴射到地基的內(nèi)部,從而改變優(yōu)化原地基土體的性質(zhì),其過程與單管高壓噴射注漿技術相似。另外一個噴射管的作用則是噴射高壓的空氣流，使其到達所要求的土層，改變壓強,增大地基土體內(nèi)部的空氣壓力,從而加強物質(zhì)間的粘合力,進一步的改善和優(yōu)化地基土體性質(zhì)。在高壓噴射設備的壓力方面,內(nèi)管也就是噴漿管的壓力，一般大于20 MPa,外管也就是噴氣管的壓力，一般為0.7 MPa。

2.3 三重管高壓噴射注漿施工技術方法

三重管高壓噴射注漿施工技術方法的工作原理與單管和二重管相似,都是通過改變內(nèi)部構造而達到目的，增強漿液與土層顆粒的粘結力,從而改善和優(yōu)化地基土體的性質(zhì)。只不過在三重管高壓噴射注漿施工技術方法中,使用的是三重管,分別將漿液、高壓空氣和高壓水流噴射到地基土體的內(nèi)部。在三重管高壓噴射注漿施工技術的實施過程中，要格外注意三個噴射管的啟動順序，否則會影響土層顆粒與漿液的結合程度，從而對工程質(zhì)量造成影響。三重管技術在高壓設備的壓力方面,噴漿管壓力一般為0.5 MPa～3 MPa之間;噴水管壓力在20 MPa～30 MPa之間;噴氣管壓力在0.5 MPa～0.7 MPa之間。

2.4 多重管高壓噴射注漿施工技術方法

多重管高壓噴射注漿施工技術方法的原理是通過多重管噴射高壓水流,對所施工的土體進行較大程度的破壞,減少土體顆粒聚集的現(xiàn)象,同時要利用真空泵快速的將形成的泥漿抽出。在反復的進行操作后，在施工土體的內(nèi)部，會形成一個相對較大的空間，然后應用超聲波設備進行相關的測量分析,從而確定相關的填充材料,最后在施工處形成柱狀的固結體。多重高壓噴射注漿施工技術方法在高壓設備的壓力方面,噴漿管壓力一般為1 MPa～3 MPa;噴水管壓力在20 MPa;噴氣管壓力在0.7 MPa。

3 高壓噴射注漿施工技術方法的作用

3.1 噴射流對土層的作用

通過對建筑工程中高壓噴射注漿技術的研究與應用探討,發(fā)現(xiàn)其對于土層有以下幾種作用：

1)在高壓噴射流的作用下,土層受到外力沖擊,使土層顆粒遭到破壞,并且隨著高壓噴射的進行過程,沖擊處周圍的土層也開始受到影響,從而達到破壞土層的作用。通常情況下,高壓噴射流的大小直接影響著土層的破壞程度,同時對固結體的體積產(chǎn)生影響作用。

2)高壓噴射流的能量會隨著噴射進程而減弱,破壞作用也會相應的減小,但在這時會產(chǎn)生一種作用于土層的擠壓力。也就是使得部分土層顆粒之間的間隙被漿液填滿,進而增強土層顆粒之間的粘合力,優(yōu)化所形成的固結體性質(zhì)。

3)在高壓噴射流的沖擊過程中,噴射流的脈動負荷會打破土粒間的平衡狀態(tài),使土層顆粒變形。在噴射過程中由于噴射流作用而形成的反作用力,會促進對地基土層的破壞作用,這也就是水楔效應現(xiàn)象。

4)在高壓噴射過程中,噴射流的沖擊作用相當于一種反復錘擊土層的力,使得土體的內(nèi)部進一步被破壞,加劇了土層的破壞作用,我們將高壓噴射注漿施工過程中的這種技術效果稱作水塊的沖擊力。

5)在高壓噴射過程中,被沖擊的土層表面有時會出現(xiàn)壓力變動的情況,導致該處產(chǎn)生較大的壓力差,發(fā)生空穴現(xiàn)象。空穴現(xiàn)象發(fā)生時,由于高壓噴射流的影響,會使得松軟土層遭到破壞,從而促進對地基土層的破壞程度。

6)在二重管高壓噴射注漿方法中,由于漿液只從一個管道噴出，而另一個噴射管噴射高壓空氣,因此在噴射過程中,當噴射流破壞土層后,高壓氣流可以迅速搬運土層顆粒,使得高壓噴射流繼續(xù)對未破壞土層進行破壞,這樣就降低了能量損耗,使高壓噴射流更好的破壞土層,提高工作效率。這種作用方式也被稱為氣流攪動。

3.2 固結體的性能

我國建筑工程中的高壓噴射注漿施工過程,常用的硬化劑是水泥。在高壓噴射注漿過程中,除了少部分的土層顆粒以外,絕大多數(shù)的土層顆粒間隙都被水泥漿填滿,與水泥進行了充分混合,并且隨著噴射注漿過程的進行,會有各種水化物結晶產(chǎn)生。在高壓噴射注漿施工過程后期,由于各種作用,使得土層顆粒的致密性提高,最終形成的固結體具有良好的性能。

3.3 固結體的狀態(tài)

高壓噴射注漿施工技術根據(jù)所用方法和高壓噴嘴運動形式的不同,會產(chǎn)生不同的固結體狀態(tài),以滿足不同的設計要求和目的。但縱觀高壓噴射注漿技術在各工程領域中的施工過程,其固結體的形態(tài)總體上歸納為板墻狀、圓柱狀以及扇形狀。

通過對高壓噴射注漿技術所形成的固結體觀察可以發(fā)現(xiàn),這種技術形成的固結體四周略顯粗糙,這是因為在高壓噴射過程中,受到噴射速度、土層構造等因素的影響。再者在高壓噴射注漿技術所形成的固結體中,不可避免的存在氣泡,因此與混凝土塊相比,質(zhì)量比較輕。高壓噴射注漿施工技術方法所形成的固結體外圍有一層致密性較高的保護殼,因此透氣、透水性能較差,但利用這一特點可以使高壓噴射注漿技術廣泛的運用在水利工程中。在一些常見的建筑工程的施工中,常利用這種技術所形成的固結體強度較高的特點,來進行地基工程的施工建設。

4 高壓噴射注漿施工技術方法的適用范圍

4.1 土質(zhì)條件范圍

高壓噴射注漿施工技術與傳統(tǒng)的注漿技術相比,確實具有諸多優(yōu)點,但我們也不得不正視其存在的局限性。在現(xiàn)階段的建筑工程施工中，高壓噴射注漿技術主要應用于粘性土、淤泥質(zhì)土體等土質(zhì)條件的地基施工建設中。如果要在介質(zhì)含量較為復雜的土體中開展工程建設,例如含有塊石、堅硬粘性土等土體,則要進行科學嚴謹?shù)脑囼灉y定相關的數(shù)據(jù)和條件,根據(jù)所擁有的資料來進行判斷能否使用這種方法,切忌盲目開展工程建設。如果在某些地區(qū)進行試驗時發(fā)現(xiàn),漿液在該地區(qū)無法凝固,而且加入其他物質(zhì)以后也無法達到施工要求標準,則說明該地區(qū)無法使用高壓噴射注漿施工技術方法進行工程建設。

4.2 工程建設使用范圍

研究其使用范圍,發(fā)現(xiàn)主要圍繞著地基強度的提高和地下工程為中心開展。一是要提高地基的承載力;二是要采取相應的措施來應對各種可能會發(fā)生的問題，例如滑坡與坍塌的防護工作、復合式地基的施工防護工作、軟基的加固強化工作等;三是要做好施工現(xiàn)場周圍的建筑工程項目的保護工作,以免影響周圍建筑的性能和壽命;四是對于某些特殊地形的建筑工程項目,要綜合考慮其影響因素,做好相關的防護工作,例如在堤壩、港口處開展建筑工程建設時,要做好防滲防水的工作。

5 結語

縱觀工程項目的建設，高壓噴射注漿施工技術不僅在建筑工程領域，在某一些工程領域也有相應的應用。掌握并創(chuàng)新高壓噴射注漿技術的方法，注意其使用的限制要求，對于發(fā)展高壓噴射注漿技術以及在相關領域的應用具有重要的促進意義。雖然現(xiàn)階段高壓噴射注漿技術也面臨著一些問題和限制,但我們要用正確的眼光看待問題,在技術應用過程中，把握正確的尺度，不斷創(chuàng)新，改善優(yōu)化，促進高壓噴射注漿技術的發(fā)展和我國建筑工程領域的進步。

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On construction technique of high-pressure jet grouting in architectural projects

Hu Fei

(ShanxiHongshaNo.1ConstructionCo.,Ltd,Yangquan045000,China)

The paper introduces the features of the high-pressure jet grouting construction, illustrates its construction methods from the single pipe, double-pipe, triple-pipe, and multiple pipe, and analyzes the role of the grouting construction on the stratum and induration, and provides the applied scopes for the high-pressure jet grouting construction technique.

high-pressure jet grouting, stratum, induration, construction technique

1009-6825(2017)05-0123-02

2016-12-07

胡 斐(1988- )，男，助理工程師

TU473

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