建筑工程中高壓噴射注漿施工技術探析

宗璞

摘 要：本文對高壓噴射注漿施工技術的適用范圍、基本類型以及施工中的作業情況等方面做了簡要的分析。

關鍵詞：注漿法；建筑；高壓噴射；射流

前言：高壓噴射注漿技術是建筑工程中較為常見的一種施工方法。它通過鉆機形成可以下入注漿管的孔，之后利用高壓噴射設備將水或漿液等連續高速噴射出，其噴射壓力約為20至40MPa，這樣大的壓力為水或漿液提供了巨大的能量，使其能夠沖擊、切割土層，被破壞的土層中粒度較小的土粒等會與漿液一同溢出，剩余未溢出的砂石、土粒等則與漿液攪拌在一起，均勻的混合，最終凝固形成具有相關建筑要求的固結體。固結體的形狀會由于高壓噴射時噴嘴的運動形式而不同。當采用只旋轉不提升的旋噴法時，其固結體為圓盤狀。而采用邊旋轉邊提升的旋提噴法時，會出現圓柱狀的固結體。若采用只提升不旋轉的定噴法，則固結體呈薄板墻狀。除此之外，還有按照一定方向邊提升邊旋擺的提擺法，其固結體形狀為墻板狀，并且厚度較大。高壓噴射注漿施工技術不但易于施工，其耐久性能也相當好，因此在建筑工程中應用較為廣泛。

一、高壓噴射注漿施工技術的適用范圍

高壓噴射注漿施工技術在建筑施工中應用較為廣泛，尤其在防止滲水工程方面以及加固工程方面應用居多。在防止滲水工程方面主要用于堤壩、港口、貯水池、以及基坑豎井的防滲漏，堤壩、水閘以及橋梁等的基礎防滲漏，地下截水墻施工，地下管路的防泄漏，以及對一些防滲工程中不連續部位進行整體連接施工等。在加固工程方面主要用于對各種發生不均勻沉陷的建筑進行防治加固，防治滑坡及坍塌，地下工程及建筑的穩定和防護，復合式地基的施工，砂基液化的防治，軟基的固化及加強，一些廠房及需要做防震維護設備的基礎防震，堤壩等的整體錨固防震施工等。

二、高壓噴射注漿施工技術的基本類型

根據施工時的建筑要求以及工程所在位置的地質條件，可以選用適合的高壓噴射注漿施工方法。通常我們把高壓噴射注漿施工方法歸結為單管法、雙重管法、三重管法三大類。

（1）采用單管法時，在注漿管的底側部安裝有特殊的噴嘴，通過利用高壓泥漿泵鉆機將其下入土層，并下至建筑預設的深度，此時在用較大的壓力（約20至40MPa）將漿液從注漿管底側部安裝的噴嘴中噴出，巨大的壓力將土層沖擊、切割，以此同時隨著注漿管的旋轉、提升等，漿液與土層中的砂石、土粒等充分混合攪拌，最終形成具有預定建筑性能以及特定形狀的固結體。單管法在水利施工過程中應用較少，大都用于建筑物的地基施工。（2）當工程所在的地質環境中砂礫含量較大，此時采用雙重管法較多。雙重管法在注漿管的底側部安裝有同軸的雙重噴嘴，它也需要利用高壓泥漿泵鉆機將雙重注漿管下入土層，并下至建筑預設的深度，此時這兩個注漿管道同時噴射漿液及空氣，由于噴射的漿液及空氣具有較大的壓力，因此其可以將土層沖破，最終形成固結體。采用雙重管法施工形成的固結體，由于土層受到液漿和空氣共同高壓作用，因此其破土程度要明顯大于單管法，那么最終形成的固結體體積也就明顯增大。雙重管法在防洪堤以及海堤等水利工程的建筑施工中應用較多。（3）采用三重管法時，是通過高壓水泵鉆機將三重注漿管道下入土層，這三重管道分別用來進行漿液、空氣以及水的輸送，通過高壓空氣和水的同時噴射，使得土層受到沖擊，形成一個較大的空隙，此時在用壓力約為0.1至1MPa的漿液對沖擊出的空隙進行填充，采用三重管法形成的固結體體積都較大。這種方法一般在水利工程建筑施工中運用較多。

三、高壓噴射注漿技術在施工中的作業情況

（一）高壓噴射流對土層的作用。我們通過對噴射過程中顯現出來的情況進行分析總結，大致將高壓噴射時對土層的破壞作用歸結為以下七種類型。

①在進行高壓噴射時，噴漿會沖擊土層，此時由于壓力較高并且集中，所以在沖擊土層時只會在一個小范圍內，在這個范圍內的土層之間，受到這種外來的高壓力下土顆粒受到破壞并波及到周圍土層，其破壞程度受壓力以及漿液的流速等的直接影響，破壞程度愈大，最終形成固結體的體積也就愈大。我們將這種破壞作用稱作噴流動壓。 ②當噴射流進入到噴射終區后，其能量明顯削弱，那么此時對周圍土層的沖擊、破壞作用也相應衰減，但是它會對周圍的土層產生一種擠壓力，這種擠壓能夠將一小部分的漿液作用在土粒之間的空隙內，壓密周圍的土層，進而使得最終的固結體與周圍土層緊密的聯系在一起而不發生脫離。這種作用于土層的力我們將其稱為擠壓力。 ③進行高壓噴射時周邊的土層會受到脈沖式的沖擊力，此時土粒的外表由于受噴射流的脈動負荷的影響，這種影響會逐漸積累使土粒喪失原來的平衡狀態而發生變形。這種負荷我們稱之為噴射流的脈動負荷。 ④在進行噴射的過程中，噴射流會將土層填充滿，此時會產生一種反作用力，在這種力的作用下噴射流會在與其軸線相垂直的方向楔進土層較為薄弱的裂隙等部位，在這種靜壓的作用下土層就會出現剝落，土層中的裂隙也會得以加大。這種效應叫做水楔效應。 ⑤在高壓噴射時，由于噴射流不斷的沖擊，會產生一種錘擊土層的力，在這種錘擊力的作用下，使得周圍的土層更進一步的得到沖擊破壞。我們將這種錘擊土層的力稱作水塊的沖擊力。⑥當進行高壓噴射時，土層還未被壓力沖擊出孔洞，此時的土層會出現空穴現象，這是由于在被沖擊的土層面上出現了壓力變動的現象，導致部分區域壓力差過大從而出現空洞。當發生空穴現象時，穴內的噴射流會將四周較松軟的土體破壞，使得空穴空間增大。這種促使土層受到破壞的現象就是空穴現象。⑦當采用雙重管法進行高壓注漿噴射時，由于這種方法是將空氣和水進行同軸噴射，因此壓縮空氣可以將噴射流沖擊破壞的土體迅速的吹散，這樣就降低了噴射流的能量消耗，較好的保持了噴射流的作用，也就間接地提高了噴射時對土層的沖擊破壞能力。這種作用于土層的破壞力稱為氣流攪動。

（二）噴射過程中土粒與水泥的固化。在進行高壓噴射注漿工程施工時，一般都會運用水泥來作為噴射工程的硬化劑。在進行施工時，由于高壓的噴射使得周圍的土層受到沖擊破壞，除一小部分未混入噴射的漿液中以外，其余大部分土粒都與水泥進行充分的攪拌混合，土顆粒之間的間隙就會被水泥漿完全的填充，并且在土顆粒的四周都會有水泥經過水化而形成的各種水化物結晶，再通過強大的高壓作用，土顆粒不斷的被擠密進而出現水泥土結構，由于水泥的凝固作用，最終形成的固結體強度等各種性能都非常好。

（三）噴射完成后固結體的性狀。首先，從固結體所呈現出的形狀來看，由于工程的設計要求等不同，因此在施工過程中選用的高壓噴射方式以及各項參數就不同，但不論是采用哪種方式進行施工噴射，其最終固結體的形狀基本都可歸結為板墻狀、圓柱狀和扇形狀。當然還可以根據工程的特殊需求來設計成其他形狀。但不論哪種形狀的固結體其四周都不是平整光滑的，這是由于在高壓噴射時受提升速度、土層的情況等多種因素的影響而顯得粗糙。其次，我們可以發現高壓噴射注漿體塊相比混凝土塊在質量上來說要輕了許多。這是因為經過高壓噴射而成的固結體中擁有氣泡，所以質量較輕。再從高壓噴射注漿體的透水、透氣性來看，雖然固結體中有一些氣泡及空隙，但是它們各自封閉獨立，沒有相互貫通，并且在固結體的外圍有一層保護殼，這層殼相當密，因此其透水、透氣性能不好，利用高噴體的這一性狀，可以用來做一些水利、防滲等工程。最后，由于通過高壓噴射注漿而形成的固結體的強度較高，因此在建筑工程中常用作地基處理，并且不同土質所噴射形成的固結體強度也不同。

結語：高壓噴射注漿施工技術是建筑工程中一項應用得非常廣泛的技術，除了要掌握好這項技術的施工工藝外，還要在現場做好科學的實驗工作，將各項施工細節都落實到位，邊施工邊進行科學調研，控制好各項指標及參數，并做好對施工數據的統計分析工作，為以后的高壓噴射施工技術應用提供科學的經驗和依據。

參考文獻：

[1] 劉宏，高壓噴射注漿技術在建筑施工中的應用，《中國高新技術企業》，2009年22期

[2] 徐光，淺析建筑工程中高壓噴射注漿施工技術，《建材與裝飾》，2012年 第9期