淺談建筑施工中高壓噴射注漿施工技術(shù)及應(yīng)用

佘永陽

摘 要：在建筑工地上常用的高壓噴射注漿施工，是利用高壓水流或漿液將土層、砂層、砂礫石地層切割注入膠凝材料，攪拌凝結(jié)成墻體或樁體，適用于水電水利工程的擋水堤壩、涵閘、泄水及其他建筑物地基的防滲處理和加固工程。

關(guān)鍵詞：高壓噴射注漿 土層 固結(jié)體 施工技術(shù)

中圖分類號：TU753 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）06（a）-0079-02

1 高壓噴射注漿施工技術(shù)

高壓噴射灌漿技術(shù)是常用的基礎(chǔ)施工技術(shù)。該方法首先使用相關(guān)設(shè)備機器打孔，然后通過20～40 MPa的噴射設(shè)備進行水或其他漿料噴射過程以提供能量，從而可以連續(xù)高速噴射。通過高壓噴射灌漿技術(shù)固化的凝固體由于高壓噴嘴運動的不同形式而呈現(xiàn)出不同的形狀。使用旋噴方法，一般為圓柱形固體；使用固定噴霧法，形成薄壁狀固體，形成一個像墻壁的固結(jié)體。綜合考慮，高壓噴漿灌漿施工技術(shù)在建筑等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用和優(yōu)勢。

2 高壓噴射注漿施工技術(shù)方法

考慮到地形變化、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等實際因素，高壓噴漿灌漿技術(shù)分為單管、雙管、三管和多管高壓噴射灌漿等。

2.1 單管高壓噴射灌漿施工技術(shù)

單管高壓噴射灌漿施工技術(shù)方法是最基本的一種方法，其工作方式是根據(jù)廣義高壓噴射灌漿技術(shù)原理。單管高壓噴射灌漿施工技術(shù)方法顧名思義，在具體施工過程中只有一根管道，水或其他漿料通過管道，然后通過專用噴嘴到達所需土壤，通過相關(guān)冷凝，施工為提高物理性能優(yōu)化的基礎(chǔ)，從而形成了基礎(chǔ)土的工程要求。一般來說，由于漿料與土壤顆粒之間的相互粘附，這種優(yōu)化建筑物基礎(chǔ)的方法的結(jié)果是形成具有更好性能的樁，其厚度一般為0.6～1.2 m。

2.2 雙管高壓噴射灌漿施工技術(shù)

從技術(shù)原理來看，高壓噴射灌漿技術(shù)和單管法的雙重原理相同，但在一定程度上擴大了。施工過程按照設(shè)計要求，施工基礎(chǔ)打兩孔，再用雙管代替單管作業(yè)，在相關(guān)設(shè)備和技術(shù)的支撐下，完成施工。在雙管技術(shù)中，兩個噴嘴的作用是不同的。通過將制備的漿料噴射到基礎(chǔ)內(nèi)部來制備噴射管，從而改變原始基礎(chǔ)土壤的性質(zhì)，其類似于單管高壓噴射灌漿技術(shù)。另一種噴射管是噴射高壓氣流的作用，使其達到所需的土層，改變壓力，增加土壤中的土壤壓力，從而增強物質(zhì)之間的粘附，進一步改善和優(yōu)化基礎(chǔ)土壤性質(zhì)。在高壓噴射設(shè)備的壓力下，內(nèi)管是噴管的壓力，一般大于20 MPa，外管是噴射壓力，通常為0.7 MPa。

2.3 三管高壓噴射灌漿施工技術(shù)

三管高壓噴射灌漿施工技術(shù)的工作原理與單管和雙管相似，全部通過改變內(nèi)部結(jié)構(gòu)達到目的，增強漿料和土壤顆粒的內(nèi)聚力，從而改善和優(yōu)化土壤性質(zhì)。只有在三管高壓噴射灌漿施工技術(shù)中，使用三管分別將漿料、高壓空氣和高壓水噴到土壤中。在三管高壓噴射灌漿施工技術(shù)的實施過程中，要特別注意三個注射管啟動順序，否則會影響土壤顆粒和漿料組合程度，從而影響工程質(zhì)量。三管技術(shù)在高壓設(shè)備的壓力下，噴管的壓力一般在0.5～3 MPa；噴管壓力在20～30 MPa；射流壓力在0.5～0.7 MPa。

2.4 多管高壓噴射灌漿施工技術(shù)

多管高壓噴射灌漿施工技術(shù)是多管噴射通過高壓水流的原理，施工時土壤受到較大程度的破壞，減少了土體顆粒聚集現(xiàn)象，同時使用真空泵將迅速形成的泥漿取出。經(jīng)過反復(fù)的操作，土體的施工將形成相對較大的空間，然后用超聲波設(shè)備進行相關(guān)的測量和分析，確定相關(guān)的填料，最后在施工中形成柱狀凝固。壓力噴射灌漿施工技術(shù)在高壓設(shè)備壓力下，噴管壓力一般為1～3 MPa；噴管壓力為20 MPa；射流壓力為0.7 MPa。

3 高壓噴射注漿施工技術(shù)方法的作用

3.1 噴流對土壤的影響

通過高壓噴漿灌漿技術(shù)在施工工程中的應(yīng)用研究，發(fā)現(xiàn)對土層有以下影響：（1）在高壓噴射作用下，土體受外力和土體顆粒的影響被破壞，隨著高壓噴射過程，周圍土壤的影響也開始受到影響，從而達到土壤破壞的作用。一般情況下，高壓射流的大小直接影響到土壤的破壞程度，同時影響了固結(jié)效果的體積。（2）高壓噴射流的能量隨著噴涂過程而減弱，損傷也將相應(yīng)減小，但此時施加擠壓力。也就是說，土壤顆粒之間的間隙填充有漿料，從而增強了土壤顆粒之間的粘附性，優(yōu)化了固體的形成。（3）在高壓射流沖擊過程中，射流的脈動負荷將破壞土壤顆粒之間的平衡狀態(tài)，使土壤顆粒變形。在噴射過程中由于反作用力引起的射流的作用，會促進土層的破壞，這是水楔效應(yīng)。（4）在高壓噴射過程中，射流沖擊相當(dāng)于反復(fù)敲擊土力，使土壤進一步破壞，加劇了土體的破壞，我們將高壓噴射灌漿施工過程在此技術(shù)效果稱為水阻的影響。（5）在高壓噴射過程中，受影響土壤的表面有時會受到壓力變化的影響，導(dǎo)致壓力差大、孔洞現(xiàn)象發(fā)生。當(dāng)孔洞現(xiàn)象發(fā)生時，由于高壓射流的沖擊，會使軟土層被破壞，從而促進對土層的破壞。（6）在雙管高壓噴射灌漿方法中，由于漿料僅從一個管道噴出，另一個噴射有高壓空氣，當(dāng)噴射流在噴涂期間破壞土壤時，可以快速運送高壓氣流處理土壤顆粒，使高壓噴射繼續(xù)損傷不間斷的土壤，從而降低能量損失，使高壓噴射流更好地損害土壤，提高工作效率。這種作用方式也稱為氣流攪拌。

3.2 凝固體的性質(zhì)

中國建筑工程在高壓噴射灌漿施工過程中，常用的固化劑是水泥。在高壓噴射灌漿工藝中，除了少部分土壤顆粒外，絕大多數(shù)土壤顆粒充滿了水泥漿，水泥充分混合，并且與注漿灌漿工藝有多種水合晶體產(chǎn)生。在高壓噴射灌漿后期，由于各種效應(yīng)，土壤顆粒的緊實性得到改善，最終形成的凝固體具有良好的性能。

3.3 固體的狀態(tài)

高壓噴射灌漿施工技術(shù)根據(jù)采用的方法和高壓噴嘴運動形式不同，將產(chǎn)生不同的固結(jié)狀態(tài)，以滿足不同設(shè)計要求和目標(biāo)。然而，在每個工程領(lǐng)域的高壓噴射灌漿技術(shù)的施工過程中，凝固體的形狀通常被概括為壁狀、圓柱形和扇形。通過觀察高壓噴射灌漿技術(shù)的形成可以發(fā)現(xiàn)，這種技術(shù)形成在固體周圍稍微粗糙，這是因為在高壓噴射過程中，受噴射速度、土體結(jié)構(gòu)等因素的影響，在高壓噴射灌漿技術(shù)形成的固結(jié)體中，必然存在氣泡，因此與混凝土塊相比，質(zhì)量相對較輕。高壓噴射灌漿施工技術(shù)由外層凝固形成的一層高密度的保護殼，透氣性好、透水性差，但這種特點可使高壓噴射灌漿技術(shù)被廣泛應(yīng)用在水利工程中。

4 高壓噴射注漿施工技術(shù)方法的適用范圍

4.1 土壤條件

高壓噴漿灌漿技術(shù)與傳統(tǒng)灌漿技術(shù)相比有許多優(yōu)點，但我們必須面對其局限性。在建設(shè)施工中，高壓噴漿灌漿技術(shù)主要用于粘性土、泥土等基礎(chǔ)施工。如果要開展含有更復(fù)雜的媒體內(nèi)容的土壤，如含石頭、硬土等土壤的土壤，則必須進行科學(xué)嚴謹?shù)臏y試，以確定相關(guān)數(shù)據(jù)和條件，根據(jù)可用信息確定能不能用這種方法，不應(yīng)盲目開展施工。

4.2 項目建設(shè)范圍

研究使用范圍，主要圍繞基礎(chǔ)和地下工程的實力為中心開展。一是提高基礎(chǔ)承載能力；二是采取適當(dāng)措施，處理山體滑坡和倒塌保護工作等各種可能的問題，復(fù)合地基施工工作，軟基礎(chǔ)加固工作；三是施工現(xiàn)場圍繞施工項目進行保護工作，以免影響周邊建筑物的生產(chǎn)和生活；四是對于建設(shè)項目的一些特殊地形，考慮其影響因素，做相關(guān)保護工作，如在大壩、港口進行施工工程，做好防滲防水工作。

5 結(jié)語

掌握和創(chuàng)新高壓噴漿灌漿技術(shù)的方法，注意使用限制，高壓噴漿灌漿技術(shù)的發(fā)展及其在相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用具有重要意義。雖然目前高壓噴漿技術(shù)也面臨一些問題和局限性，但是我們要看正確的觀點，在技術(shù)應(yīng)用過程中抓住正確的規(guī)模，創(chuàng)新、完善優(yōu)化，促進高效噴漿灌漿技術(shù)在中國建筑工程中的發(fā)展。

參考文獻

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