高壓噴射注漿法在水利工程地基加固中的應(yīng)用

摘要：在水利工程施工中，地基的穩(wěn)固對于工程的質(zhì)量和正常使用是十分重要的，所以在施工過程中，都特別重視地基的加固，以確保工程穩(wěn)定和使用期限達(dá)到預(yù)期。但在實(shí)際施工中，由于地形的復(fù)雜多變，地質(zhì)的千差萬別等情況，給施工帶來了一定的難度。近年來，高壓噴射注漿法在水利工程地基加固中廣泛采用，有效的解決了特殊地形地基施工困難的問題。

關(guān)鍵詞：高壓噴射；三管法；鉆孔

中圖分類號： TV52文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號： 1674-0432（2014）-12-51-1

1 高壓噴射注漿技術(shù)

首先要用鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔，深度以設(shè)計(jì)深度為標(biāo)準(zhǔn)，鉆完孔后，利用高壓泥漿泵，把很高壓力的水泥漿（或其他凝固液）通過鉆桿頂端的特殊噴嘴噴出，同時(shí)鉆桿以一定的速度向上提升，同時(shí)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，這樣高壓的水泥射流把一定范圍內(nèi)的土體破壞，這些土體與水泥漿液混合，凝結(jié)后形成固結(jié)體，起到加固地基的作用。噴射流的移動方向決定了固結(jié)體的形狀，在實(shí)際施工中，根據(jù)不同的工程需要，來進(jìn)行調(diào)整噴射流的方向。如果是用于地基加固，可采用旋轉(zhuǎn)噴射，注完漿后會形成旋噴樁，能大大提高地基強(qiáng)度；如果要用于地基防滲，改善地基土的水力條件及邊坡穩(wěn)定等，多采用定噴和擺噴，定噴就是定向噴射，可以形成壁狀固結(jié)體，擺噴是在噴漿過程中，讓噴嘴按一定幅度擺動，能形成厚度較大的扇狀固結(jié)體。這種方法改變了原地層的結(jié)構(gòu)或全置換成新復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，提高承載力或原地基的防滲能力，達(dá)到加固地基和防滲的目的。

2 高壓噴射法的加固機(jī)理

高噴法在實(shí)際施工中有三管法、單管法和雙管法三種施工方式，在加固過程中，高壓噴射流對土體有切割破壞的作用，在鉆桿提升和旋轉(zhuǎn)時(shí)，高強(qiáng)度的噴射會使土體和漿液混合攪拌，在三管法施工時(shí)，噴射的是水射流，水射流切割土體后形成的泥漿會被吸管吸走，噴漿管再噴射凝固漿液，這樣產(chǎn)生置換作用，凝固漿液的填充、滲透固結(jié)都會在砂層或土層中形成固結(jié)體，同時(shí)對于破壞的土體產(chǎn)生一定的壓力，這幾方面的作用使得噴漿后的地基得到加固。

3 漿液材料

高壓噴射所使用的噴射漿液多是以水泥為基本材料，根據(jù)不同的工程需要調(diào)整水灰比，適應(yīng)不同的工程需求，一般沒有特殊工程需求的，不使用外加劑，就是采用普通硅酸鹽水泥，但如果遇到地下水位較高或早期就要承擔(dān)荷載的工程時(shí)，就要在水泥中加入引起速凝的早強(qiáng)劑，以提高凝結(jié)速度；如果荷載較大，就要使用高標(biāo)號的水泥，提高凝結(jié)體的強(qiáng)度；如果用于防滲，則要在水泥中加入一些水玻璃、膨潤土等“柔性材料”以提高凝結(jié)體的抗?jié)B性能。

4 高壓噴射灌漿的優(yōu)點(diǎn)

這種方法是在注漿法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，是一種新的地基加固方法，適用范圍較廣，特別適合水利工程的一些不便于挖掘的復(fù)雜地形。在施工上相對簡便，避免傳統(tǒng)注漿法的大面積挖掘，節(jié)省了大量的財(cái)力物力，而且有較好的耐久性。施工周期短，地基的固結(jié)體強(qiáng)度大。由于施工時(shí)高速射流被限制在土體破碎范圍內(nèi)，因此漿液不易流失，能保證預(yù)期的加固范圍和控制固結(jié)體的形狀。另外在地下噴射，采用水泥漿液，不會造成環(huán)境和地下水的污染。

5 施工程序及要點(diǎn)

5.1 鉆孔

鉆孔的深度一般可達(dá)30米以上，鉆孔的方法也很多，要綜合考慮，總之要以施工方便，成本低，效果好為原則。如果遇到較堅(jiān)硬土層，一般多采用地質(zhì)鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔，若采用二管法或三管法噴漿，多采用地質(zhì)鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔。

5.2 插管

在實(shí)際施工中，隨著技術(shù)的發(fā)展，有的設(shè)備在鉆孔時(shí)就可以把噴管直接插入孔中，插管與鉆孔同時(shí)進(jìn)行。如果不能同時(shí)進(jìn)行的，在鉆完孔后就要立即把噴漿管插入孔中預(yù)定的深度。如果用地質(zhì)鉆機(jī)鉆孔，要首先拔出巖芯管，然后再插入噴射管，插管過程中，要邊射水、邊插管，這樣可以避免泥砂堵塞噴嘴，同時(shí)要控制好水的壓力，不能超過1兆帕，防止射塌孔壁。

5.3 噴漿

噴漿時(shí)要自下而上進(jìn)行，調(diào)整好噴漿的壓力、流量、提升速度、旋轉(zhuǎn)的快慢，要按操作規(guī)程進(jìn)行。根據(jù)工程需要進(jìn)行原位第二次噴射（復(fù)噴），復(fù)噴有增加固結(jié)體直徑的效果。

5.4 補(bǔ)漿

由于噴射的漿液在凝固后，都會析出一定量的水分，這就會造成凝結(jié)體的體積相對于漿液的體積會減小，存在一定程度的收縮，凝結(jié)體會出現(xiàn)頂部凹陷，這對于地基的加固及工程的防滲堵水有很大影響，所以在施工中，常要進(jìn)行第二次注漿，或是直接從噴射孔口注入漿液填滿收縮空洞，確保地基的穩(wěn)固。

6 噴射時(shí)應(yīng)注意的情況

在灌漿深度較大時(shí)，很容易出現(xiàn)凝固體上面粗而下面細(xì)的情況，這樣的固結(jié)體的承載力及抗?jié)B性能力肯定會減弱，所以在噴射時(shí)要采用增大壓力和流量減少這種方式，另外也可以采取降低提升和旋轉(zhuǎn)的速度加以補(bǔ)救。

在噴漿時(shí)，由于施工、地質(zhì)、人員、漿液析水等原因，往往會出現(xiàn)噴漿量達(dá)不到設(shè)計(jì)要求或固結(jié)體頂部出現(xiàn)凹穴的情況，對地基加固及防滲不利。這時(shí)要采用靜壓灌漿或漿液中添加膨脹材料，或采用復(fù)噴技術(shù)，進(jìn)行第二次噴漿進(jìn)行補(bǔ)救。

當(dāng)冒漿量大于灌漿量的20%時(shí)，可采用提高噴射壓力、縮小噴嘴直徑、加快提升速度和旋轉(zhuǎn)速度等措施，對冒出的漿液，可回收利用；根據(jù)工程需要調(diào)節(jié)噴射壓力和灌漿量，改變噴嘴移動方向和速度，控制噴射固結(jié)體的形狀，即圓盤狀、圓柱狀、大底狀、糖葫蘆狀、大帽狀和墻壁狀。

作者簡介：程樹華，公主嶺市水利建設(shè)開發(fā)總公司，工程師，研究方向：水利水電工程管理。