高壓噴射注漿技術在軟土地基加固中的應用

郁 偉方志楊

（杭州市交通規劃設計研究院，浙江 杭州 310006）

軟土地基加固是公路建設過程中經常要遇到的工程問題，也是影響公路工程質量、進度和投資的重要工程內容，隨著我國公路建設規模的日益擴大，對公路軟土地基的處治也提出了越來越高的技術要求。高壓噴射注漿法是以注漿法為基礎上發展起來的一種新型的公路軟土地基加固技術，與其它地基處理的技術相比，該技術具有適用地基范圍廣，施工操作簡單，地基耐久性良好的特點，是一種便捷地、有效地的地基處理技術。

一、高壓噴射注漿技術概述

高壓噴射注漿法是采用高壓水射流切割技術，通過將水泥漿等漿液射入地層，并在攪拌地層的過程中凝結成固結體，從而改變了原土層的地質結構，以此來達到提高原地基的承載能力和抗滲能力的目的。高壓噴射注漿法的工藝流程是首先采用鉆機等機械設備進行造孔，成孔后再將帶有噴頭的注漿管深入土層直至預定的設計深度，然后通過高壓水泵將配制好的漿液以的高壓射流射入土體，通過漿液的高速沖擊力來破壞預定深度的土體。由于該漿液的高壓射流速度極快，能量極大，且其射流動壓呈脈動狀態輸出，當射流動壓的強度超過土體的強度時，便將土體逐漸剝離出粗細不等的土粒，其中的細小土粒被漿液帶出地面，而其余較粗的土粒則在漿液的沖擊作用下，與急劇減速的漿液噴射流混合攪拌，并按照一定的規律和漿土比例自動進行重新排列布置，最終在土體中形成新的固結體。而在噴射漿液時，如果采用一邊提升注漿管一邊進行旋轉的操作方法，其形成的固結體便呈柱狀，即為通常所說的旋噴樁；而如果采用一邊提升注漿管一邊進行擺動的操作方法，其形成的固結體便呈墻狀。

二、高壓噴射注漿技術的作用機理

1、加固機理：高壓噴射注漿技術主要是通過高壓噴射流對土體進行破壞后纏身漿土固結體而進行的。一般情況下固結體會因為土層的影響而產生出凹凸不平的變化，但相對來說硬土的固結直徑范圍則比較小。同時，隨著固結體強度的逐漸增長，其強度一般可以增加1.5倍左右。所以只要在不受凍的條件下，該固結體的質量就可以用來作為永久性地基使用。

2、地基的重新復合機理：復合地基利用高壓噴注漿的過程中，就一般情況而言，基本都是由不相連的多個噴樁所組成。高壓噴注漿在噴射的過程中需要有較固定的形體和直徑的旋樁，在旋樁的外面還需要有一部分連接的支體，這類支體的形成以及形狀大小、數量多少和長短都和噴漿過程中的噴射技術及其參數有直接的關系。從另一個角度來說，高壓噴注漿的復合地基之所以能使高壓噴注漿構筑地下防滲帷幕、復合地基等不同形式的構建物的質量得到有效的保證，很大程度上取決于高壓噴注漿和周邊的支體對于樁間土力學性能的增強，在進一步提高復合地基的承載力以后，也在一定的程度上將復合地基的沉降量大大降低。

3、漿液的配置機理：高壓噴射管注漿技術之中一個重要的組成部分是注漿材料以及它的配制方法。主劑和助劑是注漿材料的重要部分。就一般的注漿材料來說，其主劑可以是一種也有可能包含多種，助劑也一樣如此，但是也有可能出現沒有助劑的情況。把注漿材料溶在水中或者其他溶液之中按照一定比例配制出來的液體就叫做漿液。一種注漿材料的配制有時候會有不同的幾種配方。漿液在進過一定的物理變化或者化學變化之后，可以有液體狀態變為固體狀態。化學類和水泥類是注漿材料經常劃分的兩大類型，但是在公路交通行業中化學類的注漿材料應用得不多。

三、高壓噴射注漿技術的施工工序

1、鉆機的就位：鉆機應垂直安放在預先設計好的孔位上，同時。還要保持在施工過程中施噴管的允許傾斜度為1.5%左右。

2、鉆孔：施工過程中預先在地基的土體中采用震動打樁機，然后待貫入帶活動樁靴的套管達到事先設計的標高后，在將套管提升至規定的高度。

3、插管：將三重管插入預定的地基深度，然后開始進行旋噴。

4、噴射作業：當插入噴管至預定的深度后，方可以進行噴射作業，噴射作業需自上而下進行。噴射過程中要隨時對漿液初凝時間，風量，旋轉提升速度等參數進行記錄，以便隨時檢查所有記錄是否符合相關的設計要求，同時，還要講這些記錄繪制成相應的過程曲線圖。

5、沖洗：噴射作業完成后，應及時把注漿管等施工機具沖洗干凈，確保管內、機內沒有殘存的水泥漿等雜物。一般情況下還需要用水在地面上進行噴射，以便排除泥漿泵、注漿管和軟管內的漿液。

四、常見問題及技術處理要點

1、冒漿的產生:在注漿的過程中，由于對土層的破壞，就會導致部分細小土粒的產生，這些細小的土粒就會隨著漿液回流至地面。在高壓噴射注漿過程中防止冒漿的主要措施有：一是適當控制噴嘴的直徑；二是提升旋轉的速度；三是噴射的壓力的提高。通過對冒漿的觀察，還可以進一步掌握相關注漿參數的合理性。

2、固結體的不完整:在噴射注漿完成后或噴射過程中中斷，均會導致地基與主體結構的脫空現象。為了進一步防止漿液凝固收縮狀況的發生，可以采用第二次注漿、回灌冒漿等措施，這樣可以進一步避免斷樁狀況的發生，同時，還可以在每次重新下注漿管途中，預先對停頓部位的搭接長度進行控制、調節，這樣才能夠進一步實現固結體的完整性。

3、固結體強度不一:由于地基土層的各種不同特性導致噴射注漿過程中固結體的強度和直徑也有所不同。例如地基土層比較堅硬的部分，樁徑相對來說就比較小，而且固結體的硬化程度也會相應地受到影響，從而，最終造成固結體的強度降低。所以，在具體的工程施工過程中，應根據不同的土層厚度和深度及時對噴射參數進行調整。

4、噴射流壓力的變化:高壓泵的壓力偏低就會相應地減小噴射流的破壞力，從而是地基加固達不到預定的效果。可能的產生的原因主要有漿液的泄漏、高壓泵的距離過遠、高壓泵的性能較低等。然而，在實際的工程施工過程中，首先應該對高壓泵的各個部位進行仔細檢查，必要時還可以拔出注漿管，檢查其密封性能是否良好。

結語：

高壓噴射注漿技術在砂土液化的防止、減小地基壓力和提高承載力、增強強度方面有著很好的效果。同時，采用經過高壓噴射注漿技術加固的地基，不僅質量高、而且地基的可靠性能也相對良好，是公路工程地基處理中的一種新型、實用的軟土地基加固方法，

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