高壓噴射灌漿地基防滲加固技術研究

郭威

（山西省第一水文地質工程地質隊，山西太原 030024）

我國在加快各項發(fā)展腳步的同時，重視基礎設施的建設工作，注重加強建設施工過程中的安全技術研究。建筑地基防滲加固工作是保證建筑安全牢固的關鍵所在，目前，我國廣泛采用高壓噴射灌漿技術進行防滲加固施工，其不同于以往的高壓注漿施工技術，能夠很好地優(yōu)化施工程序，簡化不必要的施工環(huán)節(jié)，通過高壓噴射使地層更加均勻，有效增強地基防滲效果，節(jié)省建筑成本，大力推動了建設工作的發(fā)展。

1 高壓噴射灌漿技術作用原理

該項防滲加固技術主要是通過高壓噴射流對土體進行切割，在高壓噴射的作用下水泥漿液在地基施工范圍內進行填充，和土質顆粒均勻混合形成具有防滲加固作用的凝結體，進而在地基中形成一體化防滲墻體，并且該技術具有較高的實際可行性，目前被廣泛利用于地基的防滲加固施工。

1.1 噴射流的沖壓攪拌作用

利用高壓噴射流的動壓力，將土體沖切，使水泥漿液能夠與土質顆粒進行混合，從而改變原有土質結構，形成新的混合墻體，具有很好的防滲加固性能。

1.2 置換出土體中細顆粒

高壓下，形成一定的空氣壓縮環(huán)境，能量被釋放之后，隨之產生的氣泡上升，過程中會帶動土體中細小顆粒的升揚，使其被置換出土體，留下的較粗大土顆粒則與水泥漿液充分作用，形成新的地基結構。

1.3 噴射流的充填擠壓作用

噴射流束的末端不再具有沖切土體的動壓力，但是其可以有效施加給側面土體壓力，使得混合凝結體在此番作用下和兩側土體更好的結合，縮小間隙，增加緊實度，進而實現地基的防滲加固。

1.4 水泥漿液滲透凝結作用

在混合凝結體與土體之間存在一定的擠壓層，或稱為漿皮層，它是由噴射流末端的水泥漿液滲透之后形成的。

2 高壓噴射灌漿技術施工要點

2.1 高壓噴射灌漿材料的要點及常見配比

建筑施工過程中，地基的施工建設顯得尤為重要，只有做好地基的防滲加固建設，才能夠有效提升建筑的安全性能。因此提高地基建設過程中的灌漿施工環(huán)節(jié)所用材料質量是關鍵，高壓噴射灌漿時的漿液需要壓進土體，與部分土顆?；旌?、包裹，形成防滲墻體。這就要求灌漿漿液具有良好的可噴性和穩(wěn)定性，在噴射過程中能夠形成漿液壓柱。不僅如此，在實際施工建設過程中，為了保證施工正常運行，縮減工期，應當盡可能縮短凝結時間，還有，高壓噴射灌漿形成的防滲墻體需要具有良好的抗壓性、抗?jié)B性、彈性等性能，從而滿足地面建筑的建設需求。通常情況下，高壓噴射灌漿的漿液以水泥系列為主，為了滿足相應的設計要求，向其中加入一定比例的粘土、膨潤土等混合料，另外為了加快凝結，還有可能加入水玻璃、氯化鈣等速凝劑。

灌漿漿液材料配比是保證凝結體各項性能達標的關鍵，因此根據地基工程建設類型進行分類研制出以下常見的材料配比，從而滿足工程建設需求：

（1）普通型；在一些沒有特殊要求的地基工程建設中，通常以普通的硅酸鹽水泥為主要填充材料，當然在單管法、二管法、三管法中的水灰比是各有不同的，單管法約為1～1.5:1，二管法約為0.8～1.0:1，三管法約為0.7～1:1，另外，如果在漿液中添加減水劑，則可根據實際情況降低水灰比，有利于提升噴射漿液的各項性能。

（2）速凝早強型；這一系列的漿液，主要是加入了水玻璃、氯化鈣等速凝劑，主要適用于地下水豐富、壩基動水、早期承重等環(huán)境條件，有利于地基實現防滲加固性能。

（3）高強型；該漿液配比主要是為了提高凝結體的抗壓強度，通常情況下，平均抗壓強度高于20MPa，即需要采用高強型漿液，首先選用高于P.O 42.5的水泥，加入亞硝酸鈉、硅酸鈉等擴散劑，摻入石英粉等，能夠大幅提高強度，滿足工程設計要求。

（4）填充型；該漿液配比主要應用于對強度要求不高的工程，可以適當向其中加入廉價材料，比方說、礦渣、粘土等，然后進行噴射填充。

（5）抗凍型；以普通水泥為主體，加入沸石粉，一般占水泥用量的15%，加入占量0.5%的NNO，還有三乙醇胺0.05%，亞硝酸鈉1%，這樣配制出的噴射漿液很大程度上增加了凝結墻體的抗凍脹性能。

（6）抗?jié)B型；這是最常見的配方之一，主要適用于對防滲性能要求較高的工程，加入2%～4%的水玻璃添加劑，采用高效減水劑或防水劑，主體仍為普通硅酸鹽水泥，另外，要注意避免使用礦渣水泥，以免影響工程建設效果。

2.2 保證鉆孔質量，控制斜率

在許多大型工程中，高噴鉆孔的深度較大，因此對鉆孔斜率的控制是十分有必要的，能夠有效提高鉆孔質量。粘土層、沙層中鉆孔控制較易，問題主要發(fā)生在沙礫石層的鉆孔環(huán)節(jié)，由于鉆頭震動幅度較大影響鉆孔正常進行，出現斜率上的偏差。首先，引進先進的鉆孔設備，鉆孔前認真調試，經常性測量尺寸，保證鉆具鉛直。其次，選用大一級的鉆具，在下鉆過程中反復上下活動，避免受力不均，造成鉆孔偏斜。再然后就是進行鉆孔測斜，及時糾正傾斜鉆孔；最后，利用套管、水平尺等工具反復進行校核測量，若不滿足斜率要求，需及時進行糾偏，嚴重時應重新復位進行鉆孔。人為操作失誤也有可能造成鉆孔傾斜，因此務必人、機統(tǒng)一，實現鉆孔斜率的控制，質量的保證。

2.3 采取護壁措施，控制好鉆孔與高噴的施工時間間隔

提高施工效率是保證工程建設工期的關鍵，在地基防滲加固工程中，對于成孔困難的地層，可先用鉆機進行預鉆孔，鉆孔與高噴有機結合，但是由于鉆孔速度可能低于高噴速度，需控制好施工間隔時間，防止塌孔。施工設備的移動轉換也有效率之說，應當盡量減少設備大范圍的移動，延誤工期，增加成本。另外，在沙礫石含量較高的地基中也可采用先進的薄壁PVC塑料管進行護孔，不易出現塌孔且不影響高噴施工，有效提高施工效率，保證工程質量。

2.4 科學合理地進行高噴回漿利用，重視孔口補漿工作

高噴回漿利用主要適用于對灌漿材料要求不高的工程，在高噴施工過后，會有漿液流出孔外，可以對其進行回收利用，這樣能夠有效節(jié)省建設成本，符合可持續(xù)發(fā)展原則。回收的漿液應當對其成分進行細致分析，再進行沉淀、分離、凈化等一系列操作，然后重新配比，投入使用。但是上述操作難以分離粘土層、淤泥層等中的回漿，因此這幾種情況下一般不進行回漿利用，避免出現工程質量不達標問題。

高噴灌漿之后，由于地基中沙礫層滲透作用，使得出現孔口沉陷現象，應當對其進行補漿操作，一般是安排技術人員專門進行補漿工作，實際工程當中，采用相鄰孔口回漿進行補漿，直至不沉陷為止。從而完整結束高壓噴射灌漿的施工，保證凝結墻體的防滲性。

2.5 高壓噴射灌漿技術的優(yōu)勢

高壓噴射灌漿利用噴射流的動壓力對原有地層結構進行破壞，只要是能夠進行此項操作，即具備一定的處理能力，之后基于射流機理，發(fā)揮繞流、位移、包裹作用，對土體進行填料的填充，通過凝結形成的墻體能夠有效連接周圍建筑物，形成抗?jié)B、牢固的整體。該項地基抗?jié)B加固技術的可行性高，對施工地質條件沒有過高的要求，不需要過多的人力、物力進行挖掘施工便可完成結構填充，另外還可以根據實際情況與施工要求，從不同方向，以不同形式進行射流，能夠很好的解決地基滲漏、不牢等問題。

3 高壓噴射灌漿技術在地基防滲加固的實例應用

福建省某四孔閘位于出?？冢饕δ苁桥艥?，同時為周圍一定范圍內提供農田灌溉、供水、養(yǎng)殖等用水。該水閘建成后投入使用，但一段時間后，閘底板出現不均勻沉陷，向兩岸沉降量呈現逐漸增大的現象，同時閘孔也出現了不同程度的傾斜，已經對人們的生產生活存在威脅，無法正常運行。

針對該水閘工程的現況，分析后決定采用高壓噴射灌漿抗?jié)B加固技術進行處理：①首先選址沉降量大的左墩、右墩、1號閘的頂部，架設高壓噴射灌漿設備，加固地基，其中射流漿液中加入了水玻璃速凝劑，適合動水環(huán)境下的地基加固施工。在閘墩上各鉆三個孔，選取三管法噴灌漿液，及時阻止其繼續(xù)沉降，另外注意摩擦樁的設立；②在2號閘墩設置掏土應力解除孔，配以高壓噴射清水，加速沉降，使其調整至水閘正常傾斜角度，穩(wěn)定后，在進行封孔操作，務必施工過度，影響工程質量；③3號閘墩情況相對較好，可以利用高壓噴射水泥漿液進行地基加固，與此同時采取相應的促沉措施，促沉少量，與其他閘墩保持高度一致。該實例應用很好的詮釋了高壓噴射灌漿技術的優(yōu)勢，提高工程質量，降低成本。

4 結語

高壓噴射灌漿技術能夠有效規(guī)避開挖環(huán)節(jié)，構筑形成防滲性能良好的墻體，能夠有效加固地基，根據大量的工程實踐證明，該技術具有很好的可行性，具有對施工地點要求少、工期短、效果好、成本低等優(yōu)勢，隨著相應的工藝技術理論、應用以及機械設備的不斷完善，相信其必定有著良好的應用前景，為我國基礎設施建設事業(yè)的發(fā)展保駕護航。