关键词：高压喷射灌浆；堤防防渗；防渗墙；施工工艺
前言
高压喷射灌浆技术是一种利用射流切割技术在地层原位对土体进行加固的方法。该技术通过钻机钻孔，将带有喷头的灌浆管下至预定位置的地层，再使用高压水泵把高速水、气射流从喷嘴中同轴喷射，直接冲击、切割、粉碎、剥蚀地层。被破坏地层剥落下来的土石料湿化崩解，升扬置换，而灌注的水泥浆或其他复合料浆液中的胶凝颗粒与破坏地层的土石颗粒之间发生充分的掺搅混合、凝结硬化、充填包裹，凝结成结构密实、强度大、有足够防渗性能的多种材料凝结体或结石。高压喷射灌浆技术适用范围广，可用于各种黏性土、冲填土、粉细沙、沙砾石等土层处理，并具有设备简单、工效高、地层适应面广、造价较低等优点，对于地质条件复杂和施工环境恶劣的堤段，具有广阔的应用前景。
1 高压喷射灌浆技术在堤防工程中的应用现状
1.1 应用范围
高压喷射灌浆技术在堤防防渗加固工程中应用非常广泛。由于高喷防渗墙具有良好的变形协调性能和抗渗性能，因而成为堤防防渗工程的重要技术。相关资料表明，高压喷射灌浆技术在我国长江、黄河、海河、淮河、松辽、珠江等 7 大流域的干堤以及支流的堤防、湖堤、海堤上均有成功应用的实例，其加固的地层包括淤泥、淤泥质土、黏性土、粉土、黄土、沙土、人工填土和碎石土，以及穿堤建筑物、码头、深层透水地基。在对深搅、射水、锯槽等工艺形成的防渗墙搭接方面，高压喷射灌浆技术也有广泛的应用。该技术使用的工艺包括单管法、二管法及三管法，其工艺参数根据地质条件及设计技术指标而确定。
1.2 典型工程
1998 年长江大洪水过后，长江重要堤防的隐蔽工程把高压喷射灌浆技术的应用推广到一个前所未有的高度。由于高压喷射灌浆技术在工艺上的独特优势，使它成为一些复杂堤段的首选技术，并成为一些堤段深搅、锯槽等工艺的替代工法，例如汉口堤防武汉关段，由于地质条件及场地条件复杂，原来设计的锯槽方案根本无法实施，最后变更为高喷方案。又如嘉鱼邱家湾段，原设计采用“薄形抓斗成槽浇筑塑性混凝土防渗墙”的施工技术方案，由于墙体深度大，薄形抓斗抓挖至槽孔下部沙层中时，槽壁易坍塌、偏斜，频繁出现卡、埋抓斗斗体现象，最后将一些堤段改为高喷施工。在其他工艺的墙体搭接方面，典型的应用实例是洪湖燕窝钢板桩防渗工程。该工程采取钢板桩与垂直铺塑形成封闭的防渗体系，在两种工艺连接处则采用高压大摆喷形成防渗墙，包裹钢板桩和垂直铺塑接头，使其形成防渗整体。
2 施工工序
尽管各种高压喷射注浆法所注入的介质种类和数量不同，但其施工程序却基本一致，均按照自下而上的工序进行施工。
2.1 钻孔
钻孔的目的是将喷射注浆管插入预定的土层中。钻孔方法视土层的地质情况、加固深度、机具设备等条件而定。当遇到较坚硬的土层时，宜采用地质钻机钻孔，一般在二重管和三重管旋喷法施工中，也采用钻机钻孔。
2.2 插管
钻孔完成后，应及时将喷射注浆管插入土层预定深度，插管与钻孔两道工序一般合二为一。在插管过程中，为防止泥沙堵塞喷嘴，可边射水、边插管，但其压力一般不超过 1MPa，以防将孔壁射塌。
2.3 喷浆
当喷管插入预定深度后，即可由下而上进行喷射作业。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆喷浆时，值班人员必须时刻注意检查浆液初凝时间、注浆流量、压力、旋转提升速度等参数是否满足设计要求，并随时做好记录，绘制作业过程曲线。
2.4 冲洗
喷射施工完毕后，应把注浆管等机具冲洗干净，管内、机内不得残存水泥浆。通常把浆液换成水，在地面上喷射，以便把泥浆泵、注浆管和软管内的浆液全部排除。
3 高压喷射灌浆技术的工艺及参数选择
3.1 工艺选择
3.1.1 单管法
单管法是一种最先发展起来的技术，它利用 1 根单独的喷管喷射浆液，在对土体进行切割的同时，与土体进行掺搅混合，最终形成水泥土凝结体。由于浆液射流的能量衰减很快，因此对土体的破坏范围不大，形成的凝结体也较小，一般只能达到 50～60 cm。但由于单管法的设备简单轻便，应用仍十分广泛。
3.1.2 双管法
双管法是在单管法的基础上发展起来的。其工作原理是：由于射流在空气中的能量衰减速度要远远小于在水中的衰减速度，因此通过在浆管的外侧增加一根气管，在浆液射流外围同轴喷射压缩空气，以达到增加射流对土体切割能力的目的。由于压缩空气的作用增强了升扬置换作用，双管法形成的水泥土凝结体质量较好，直径可以超过 1m。双管法需要增加空压机等相对笨重的设备。
3.1.3 三管法
虽然单管法及双管法的应用很成功，但由于都是利用浆液本身对土体进行切割，而浆液因为黏度很大，沿着喷管流动时能量损耗很大，因此喷射速度不可能很快。如果利用清水对土体进行切割，则可以大大提高喷射压力及喷射距离。在此基础上，又发展出了三管法。它利用高压水对土体进行切割破坏，同时利用环绕空气流保护水射流，以增加其喷射距离，并用低压浆液与土体进行原位掺搅混合，形成防渗体。三管法形成的水泥土凝结体直径可以达到1.2 m。它的缺点是：（1）增加了高压水泵和空压机等设备；（2）喷射出的高压水会稀释浆液，影响工程质量。
3.1.4 多管法
上述 3 种方法都是利用浆液材料与土体进行原地掺搅形成固结体，浆液置换了部分土体，因此是一种半置换法。近来又发展出一种用充填材料充填整个空间的全置换法，即多管法。它利用置入的多重管，用逐渐向下运动旋转的超高压水射流切削破坏四周的土体，并用真空泵将泥浆从多重管中抽出，从而在地层中形成一个较大的空间；装在喷嘴附近的超声波传感器可及时测出空间的直径和形状，然后根据需要选用浆液、沙浆、砾石等材料进行填充，在
地层中形成一个大直径的柱状固结体。该法在沙性土中形成的桩体最大直径可达 4 m，但设备更为复杂，体积也更为庞大。
3.2 参数选择
通过高压喷射灌浆技术在各种复杂地质条件下的应用实践，其工艺也不断得到改进和完善。在高压喷射灌浆技术工艺参数的选择上，一般是针对不同的地质条件，通过现场试验，确定合理的工艺参数。
4 结语
高压喷射灌浆技术在几大流域堤防工程中的大量实践表明，该技术在堤防的防渗加固工程中具有良好的效果，主要表现在以下几个方面：
（1）高喷防渗墙施工设备体积较小、机动灵活、工艺成熟、造价较低、地层适应性广，尤其在特殊地质条件下的施工中，该技术具有不可代替的优势。
（2）高喷墙体系复合结构具有良好的抗渗稳定性和变形协调性。
（3）选择正确的施工工艺和合适的工艺参数，高压喷射灌浆技术施工能够满足设计的外观质量、渗透系数、抗压强度、弹性模量等要求。
（4）通过对高喷工程的开挖、钻孔、围井等进行质量检测，尤其是经过大洪水的考验，验证了高喷防渗墙的可靠性。
参考文献
[1] 李刚，廖勇龙． 高喷法 ［M］.2006
[2] 李刚，李端有，周启.高喷法在堤防防渗加固工程中的应用［J］.2006
[3] 李培，陈瑞亮.关于高喷法施工工艺的探讨 ［J］.2010
论文作者:姚燕丽
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第10期
论文发表时间:2018/8/24
标签：浆液论文; 高压论文; 堤防论文; 技术论文; 防渗墙论文; 地层论文; 钻孔论文; 《建筑学研究前沿》2018年第10期论文;