高壓噴射灌漿技術(shù)及其在水利工程中的應(yīng)用

劉 健

（晉中市水利勘測設(shè)計院，山西 晉中市 030600）

高壓噴射灌漿（簡稱“高噴灌漿”或“高噴”）是一種采用高壓水或高壓漿液形成高速噴射流束，沖擊、切割、破碎地層土體，并以水泥基質(zhì)漿液填充、摻混其中，形成樁柱或板墻狀凝結(jié)體，用以提高地基防滲或承載能力的施工技術(shù)。具有適用范圍較廣，施工簡便，固結(jié)體形狀易于控制，有較好的耐久性，料源廣闊、價格低廉，漿液集中、流失較少，設(shè)備簡單，管理方便，無公害等優(yōu)點。

1 高壓噴射灌漿加固機理

高噴法（如三管高噴法）是用壓縮空氣包裹高壓噴射水流沖擊、破壞、攪動土體，同時用低壓灌漿泵灌入漿液，漿液被高壓水、氣射流卷吸帶入，與被攪動土體混合形成固結(jié)體。其加固地基，形成樁、板、墻的機理可用下述五種作用來說明：

第一，高壓噴射流切割破壞土體作用。噴流動壓以脈沖形式?jīng)_擊土體，使土體結(jié)構(gòu)破壞而出現(xiàn)空洞。

第二，混合攪拌作用。鉆桿在旋轉(zhuǎn)和提升過程中，在射流后面形成空隙，在噴射壓力作用下，迫使土粒向與噴嘴移動相反的方向（即阻力小的方向）移動，與漿液攪拌混合后形成固結(jié)體。

第三，置換作用。三管高噴法又稱置換法，高速水射流在切割土體的同時，由于通入壓縮空氣而把一部分切割下的土粒排出灌漿孔，土粒排出后所空下的體積由灌入的漿液補入。

第四，充填、滲透固結(jié)作用。高壓漿液充填沖開的及原有的土體空隙析水固結(jié)，還可滲入一定厚度的砂層而形成固結(jié)體。

第五，壓密作用。高壓噴射流在切割破碎土體過程中，在破碎帶邊緣還有剩余壓力，這種壓力對土層可產(chǎn)生一定的壓密作用，使高噴樁體邊緣部分的抗壓強度高于中心部分。

2 施工工藝及要求

墻體位置的確定：根據(jù)設(shè)計要求平整好場地，要求場地內(nèi)地下無障礙物，對某些作業(yè)地基軟、不平整，有可能引起整機翻倒的地段一定要采取防范措施，在平整后的場地上對墻體中心線進行測量定位。

噴墻管理：應(yīng)控制好掘進速度、灌漿壓力、提升速度，送氣量的應(yīng)以漿液成沸騰狀為宜。灌漿階段漿液不能發(fā)生離析和斷漿現(xiàn)象，保證墻體均勻，無夾心層。若發(fā)生管道堵塞或因故短暫停機，應(yīng)迅速搶修。

鉆孔：泥漿固壁回轉(zhuǎn)（或沖擊）鉆進、造孔過程中做好充填堵漏，使孔內(nèi)泥漿保持正常循環(huán)，返出孔外，直至終孔跟管鉆進。邊鉆進邊跟入套管，直至孔底。鉆進時應(yīng)保證鉆機垂直，偏斜率應(yīng)小于1%，下入噴射管。泥漿固壁的鉆孔可以將噴射桿直接下入孔內(nèi)，直至孔底。跟管鉆進的鉆孔有兩種情況：一是拔管前在套管內(nèi)注滿高密度的塑性泥漿后，起拔套管，邊起拔邊注入，使?jié){面始終保持與孔口齊平，直至套管全部拔出，而后再將噴射桿下入孔內(nèi)，直至孔底；二是可先在套管內(nèi)下入管壁均勻的PVC管，直到套管底部，起護壁作用，而后將套管全部拔出，再將噴射桿下入至管底部。

高噴施工：施工中所用技術(shù)參數(shù)因使用的高噴方法不同而不同，提升速度也有差異。不同地層類型使用同一種施工方法時水壓、氣壓的變化不大，唯有提升速度變化較大，是影響高噴質(zhì)量的主要因素。一般情況下，確定提升速度應(yīng)注意以下問題：一是因地層而異，在砂層中提升速度可稍快，砂卵（礫）石層中應(yīng)適當放慢，含有大料徑（40cm以上）、塊石或塊石比較集中的地層應(yīng)更慢；二是因分序而異，先序孔提升速

度可稍慢，后序孔相對可稍快；三是高噴施工中發(fā)現(xiàn)孔內(nèi)返漿量減少時宜放慢提升速度。

3 高噴固結(jié)體質(zhì)量檢測

開挖檢驗：待漿液凝結(jié)具有一定強度后，即可開挖檢查固結(jié)體垂直度、形狀和質(zhì)量。

鉆孔檢查：從固結(jié)體中鉆取巖芯進行室內(nèi)物理力學(xué)性能試驗。在鉆孔中做壓水或抽水試驗，測定其抗?jié)B能力。

標準貫入試驗：在旋噴固結(jié)體的中部可進行標準貫入試驗。

載荷試驗：靜載荷試驗分垂直和水平靜載荷試驗兩種。試驗時，需在受力部位澆筑0.2～0.3m厚的混凝土層。

圍井試驗：在板墻一側(cè)增加噴孔，與板墻形成封閉圍井，在井中進行壓水和抽水試驗，或觀測井內(nèi)外水位，多用于防滲效果的檢測。

4 應(yīng)用

4.1 昔陽縣郭莊水庫除險加固工程

左壩肩滲漏原因是存在低液限黏土夾砂、卵石混合土，因此對0+302～0+437（相應(yīng)地質(zhì)剖面樁號為0+360～0+480）段壩基采用高噴灌漿進行防滲處理。灌漿軸線與壩軸線重合，單排布孔，灌漿頂線伸入壩體1m，灌漿底線深入基巖1m。

施工質(zhì)量采用圍井方式進行檢驗，滲透系數(shù)不大于10~7，設(shè)1處圍井。經(jīng)檢測符合設(shè)計要求，運行情況良好。

4.2 太谷縣郭堡水庫除險加固工程

該水庫壩基松散覆蓋層和部分基巖采用高噴灌漿進行防滲處理。灌漿范圍為0+360～0+650，灌漿軸線位于壩軸線上游1m處。灌漿底線深入基巖1m，灌漿頂線伸入壩體2m，但不高于校核洪水位。高噴采用單排布孔，分二序：一序旋噴，二序擺噴。

施工質(zhì)量采用圍井方式進行檢驗，滲透系數(shù)不大于10~7，設(shè)2處圍井。經(jīng)檢測符合設(shè)計要求，現(xiàn)運行情況良好，下游壩基滲水現(xiàn)象有所改善。