摘要：主要分析了高壓噴射灌漿法的作用機(jī)理及相關(guān)工藝參數(shù)的確定，并結(jié)合工程實(shí)例，介紹了高噴法在基坑支護(hù)中的應(yīng)用。
　　1.引言
　　當(dāng)基坑開挖范圍內(nèi)的巖土體性質(zhì)較差，滲透性較強(qiáng)時(shí)，支護(hù)體系在水流的作用下會(huì)導(dǎo)致破壞，從而危害基坑安全，嚴(yán)重時(shí)能造成人員及財(cái)產(chǎn)的巨大損失。為解決基坑支護(hù)體系防滲問題，尋求一種比較經(jīng)濟(jì)且技術(shù)先進(jìn)、施工可靠的防滲方法。結(jié)合高壓噴射灌漿法在峰景西海岸基坑支護(hù)中的應(yīng)用，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果表明巖土體的滲透系數(shù)大大降低，從而提高了防滲能力，保證了工程質(zhì)量。
　　2.加固機(jī)理
　　高壓噴射注漿法是在高壓高速的條件下，利用液壓、氣壓或化學(xué)原理，通過高度集中的噴射流與巖土體混合，凝結(jié)形成一個(gè)結(jié)構(gòu)新、強(qiáng)度大、防水性能高和化學(xué)穩(wěn)定性良好的結(jié)石體的一種處理方法，是物理作用與化學(xué)作用的相互結(jié)合而形成的漿液主體攪拌混合區(qū)、壓縮區(qū)和滲透區(qū)的橫斷面構(gòu)造，有著良好的復(fù)合防滲作用，從而進(jìn)一步提高了加固體的防滲性能。
　　適用于處理淤泥、淤泥質(zhì)土、流塑、軟塑和可塑粘性土、粉土、砂土、碎石土、素填土等巖土體。
　　2.1物理作用
　　主要包括沖攪作用、置換作用、握裹作用、擠密作用。
　　2.1.1沖攪作用
　　沖攪作用主要發(fā)生在主體攪拌混合區(qū)。高壓噴射的壓力大，則噴射流的能量大、速度快，當(dāng)噴射流連續(xù)和集中地作用于巖土體上時(shí)，壓應(yīng)力和沖蝕等多種因素便在一定區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生效應(yīng)，通過沖擊切割和強(qiáng)烈擾動(dòng)，使?jié){液在射流作用范圍內(nèi)擴(kuò)散、充填周圍土層，并與巖土體顆粒摻混攪合，硬化后形成加固體，從而改變?cè)�地層結(jié)構(gòu)和組成，達(dá)到防滲和提高加固體強(qiáng)度的目的。高噴加固體是多種綜合作用的結(jié)果，高壓射流對(duì)地層結(jié)構(gòu)的影響范圍應(yīng)通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定，單位噴射灌漿壓力越大、射流漿量越多、提升速度越慢，則旋噴柱的直徑大，一般初步設(shè)計(jì)時(shí)直徑多選用40～80cm。
　　2.1.2置換作用
　　攪拌混合區(qū)和壓縮區(qū)存在置換作用。高噴施工時(shí)，水、氣、漿由噴嘴中噴出，壓力使水或漿液射流能透入地層較遠(yuǎn)距離并破碎地層結(jié)構(gòu)，同時(shí)空氣還可產(chǎn)生升揚(yáng)作用，將經(jīng)射流沖擊切削后的巖土體碎屑及其中的細(xì)小顆粒，由孔壁和噴射桿的環(huán)狀間隙中漿液帶出孔外，其空余部位則由漿液替代，起到了一定的置換作用。
　　2.1.3握裹作用
　　壓縮區(qū)內(nèi)主要產(chǎn)生握裹作用。地層中較小的顆粒，由于噴射能量作用，漿液可填滿塊石四周的空隙而將其握裹；當(dāng)遇到大的塊石或在塊石集中區(qū)域，應(yīng)降低提升速度，增大噴射壓力（水壓及氣壓），在高壓噴射擠壓、余壓、滲透等綜合作用下，也將產(chǎn)生握裹凝結(jié)作用，形成連續(xù)密實(shí)的加固體。
　　2.1.4擠密作用
　　在壓縮區(qū)和滲透區(qū)范圍內(nèi)，主要是擠密作用。高噴射流強(qiáng)度隨射流距離的增加而衰減，至射流束末端時(shí)，其沖切巖土體的作用已消失，但對(duì)周圍的巖土體仍產(chǎn)生擠壓作用。同時(shí)，噴射結(jié)束后，靜壓灌漿持續(xù)進(jìn)行，對(duì)周圍土體產(chǎn)生滲透作用，不僅可以促使凝結(jié)體與周圍土體結(jié)合更加密實(shí)，還在凝結(jié)體外側(cè)產(chǎn)生明顯的滲透凝結(jié)層，具有較強(qiáng)的防滲性能。
　　2.2化學(xué)作用
　　化學(xué)作用主要是水化作用。水泥與水拌和后，產(chǎn)生溶于水的鋁酸三鈣水化物和氫氧化鈣，化學(xué)反應(yīng)的不斷進(jìn)行會(huì)在水泥微粒的表面形成一層膠凝膜，逐漸發(fā)展形成膠凝體。水化作用繼續(xù)發(fā)展、增強(qiáng)和擴(kuò)大，則膠凝體不斷增大并吸收水分，使凝結(jié)加速，結(jié)合更密；水化作用繼續(xù)深入到水泥微粒內(nèi)部，使未水化部分再參與化學(xué)反應(yīng)，直至完全沒有水分及膠凝體凝結(jié)地更大；同時(shí)膠凝體相互包圍滲透將達(dá)到更加穩(wěn)定的狀態(tài)。這是高噴技術(shù)的內(nèi)在因素。
　　3.漿液材料
　　注漿材料依據(jù)可灌性指標(biāo)M來確定，M為D15（為土層中有15%比它小的顆粒直徑）和d85（為注漿材料中有85%比它小的顆粒直徑）的比值。當(dāng)M＞15時(shí)可灌注水泥漿，M＞10時(shí)可灌注粘土水泥漿，M＞5時(shí)可灌注粘土漿。
　　高壓噴射注漿的主要材料為水泥，多用純水泥漿，水泥一般采用為P.O32.5及以上的普通硅酸鹽水泥。水泥漿應(yīng)具備：⑴良好的可噴性，即水泥的分散性，一般分散性越高，可灌性越好；水泥漿液的水灰比應(yīng)按工程需要確定，一般采用0.8-1.5，可用流動(dòng)度或黏度來控制可噴性；⑵足夠的穩(wěn)定性，水泥漿液的穩(wěn)定性好是指漿液在初凝前析水率小，水泥的沉降速度慢，分散性小及漿液混合后經(jīng)高壓噴射而不改變?cè)�有物理化學(xué)性質(zhì)；摻入少量彭潤(rùn)土、純堿等外加劑能明顯提高漿液的穩(wěn)定性；用析水率來評(píng)定其穩(wěn)定性。
　　4.高噴加固體的結(jié)構(gòu)布置形式
　　高噴灌漿法有旋噴、定噴和擺噴三種基本形式，加固體可形成圓柱（若邊提升邊旋轉(zhuǎn)時(shí)，加固體的形狀為圓柱體）、壁狀（若提升不旋轉(zhuǎn)噴射則可形成壁狀）、扇狀等形狀（若邊提升邊擺動(dòng)，則形成的加固體的形狀為扇狀）。
　　高噴灌漿法有單管法、雙管法、三管法。三管法能同時(shí)噴射水壓、空氣和水泥漿三種介質(zhì)，影響有效范圍最大，形成的加固體的直徑最大。
　　5工程實(shí)例
　　5.1工程概況
　　峰景西海岸基坑支護(hù)工程位于大連市金州區(qū)國(guó)防路，水位埋深2.5米，基坑開挖12.5米，設(shè)計(jì)采用截水帷幕進(jìn)行基坑防滲處理。
　　建筑基坑工程支護(hù)防滲采用高噴施工時(shí)，要求加固體具有良好的防滲性和穩(wěn)定性。本工程采用的噴灌方法為三管法定向噴射成壁狀墻體。基坑周長(zhǎng)為112m，該工程地層為細(xì)砂、粗砂，以下為粘土，加固體的結(jié)構(gòu)布置形式為壁狀式，成墻深度為18m，墻厚平均為100cm。孔距1.8m，噴射中心有直徑20～30cm的圓柱體。
　　5.2施工參數(shù)的確定
　　防滲體的防滲性能主要取決于地層組成成分和顆粒級(jí)配、施工方法以及漿液材料性能等有關(guān)。
　　通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定其工藝參數(shù)為：
　　①水灰比：采用1∶1的純水泥漿。水泥漿液的水灰比越小，處理的效果越好，但過小，噴射作業(yè)較困難。
　　②噴嘴直徑：2.2mm；（外徑φ5mm）。
　　③高壓水：30MPa，流量100L/min。壓力越大，處理的效果越好，但不能超過空壓機(jī)的最大壓力。
　　④氣壓：0.7０MPa，氣量2m3/min。
　　⑤漿壓：2.0MPa，流量80m3/min。
　　⑥提升速度：15cm/min；所使用的灌漿壓力不同，提升速度有差異。對(duì)各類地層而言，水壓、氣壓、漿壓的變化對(duì)加固效果影響不大，而提升速度的變化是影響高噴質(zhì)量的主要因素。通常情況下，確定提升速度應(yīng)根據(jù)以下因素變化：①因地層而異，在砂層中提升速度可稍快，碎石土層中應(yīng)放慢些，含有大粒徑（20cm以上）塊石及塊石比較集中的部位應(yīng)更慢些。②因施工順序而異。先施工的孔提升速度可稍慢，后施工的孔可稍快。③因內(nèi)返漿量多少而異。孔中返漿量減少時(shí)宜放慢提升速度，反之可加快。
　　⑦三重管回轉(zhuǎn)速度：7r/min。
　　5.3施工工序
　　5.3.1鉆孔
　　依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙核實(shí)設(shè)計(jì)孔位處有無防礙施工和影響安全的障礙物，如存在應(yīng)及時(shí)處理，必要時(shí)應(yīng)更改設(shè)計(jì)孔位。平整好場(chǎng)地，施工機(jī)械作業(yè)位于軟土及其它有可能引起整機(jī)翻倒引起事故的地段，一定要采取防范措施（可采用換土或加填碎石等粗顆粒采用進(jìn)行碾壓處理），在平整場(chǎng)地同時(shí)對(duì)墻體中心線進(jìn)行測(cè)量定位。
　　本工程中采用的是三管法，所用主要設(shè)備有DPP100-E型液壓地質(zhì)鉆機(jī)、GYP-50型高噴臺(tái)車、XPB90E型高壓泥漿泵。采用泥漿護(hù)壁沖擊鉆進(jìn)。成孔過程中做好充填堵漏，應(yīng)使孔內(nèi)泥漿保持正常循環(huán)。必要時(shí)采用回轉(zhuǎn)跟管鉆進(jìn)，邊鉆進(jìn)邊跟入套管，直至終孔。鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)注意保證鉆孔垂直，偏斜度控制在1%以內(nèi)。
　　5.3.2置入噴射桿
　　用水管、氣管、漿管同軸布設(shè)組成噴射桿，桿底部設(shè)置有噴嘴，氣、水噴嘴在上，漿液噴嘴在下。
　　采用泥漿護(hù)壁的鉆孔可以將噴射桿直接下入孔內(nèi)，直至設(shè)計(jì)深度。跟管鉆進(jìn)的鉆孔，有二種方法：一是拔管前在套管內(nèi)注入密度大的塑性泥漿，注滿后起拔套管，邊起拔邊注入，使?jié){面長(zhǎng)期保持與孔口齊平或略高于孔口，套管全部拔出后，再將噴射桿下入孔內(nèi)直至孔底。二是也可先在套管內(nèi)放入PVC塑管，直到套管底部，將套管全部拔出，再將噴射桿下入到管底部。如采用振動(dòng)成孔也可合并成孔和下管工序。
　　5.3.3噴射施工
　　高噴時(shí)，隨著噴射桿的旋轉(zhuǎn)和提升，先是高壓氣、水噴射，沖擊擾動(dòng)地層土體，呈翻滾松散狀態(tài)，然后是壓力灌漿，灌漿易被先噴入的水稀釋，應(yīng)控制好噴射速度和灌漿壓力、提升速度，送氣量的大小應(yīng)使?jié){液成沸騰狀為好。
　　灌漿時(shí)應(yīng)控制漿液不能發(fā)生離析和斷漿現(xiàn)象，以保證墻體均勻，不產(chǎn)生夾心層。若發(fā)生流量不變而壓力突然下降時(shí)會(huì)造成滲漏，壓力陡增超過最高限值、流量為零或出現(xiàn)不冒漿、斷續(xù)冒漿時(shí)等原因會(huì)造成管道堵塞，應(yīng)立刻拔管停機(jī)，迅速搶修，必要時(shí)應(yīng)回灌冒漿或進(jìn)行第二次注漿。
　　5.3.4檢測(cè)效果
　　施工完成后采用壓水試驗(yàn)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量測(cè)試，評(píng)價(jià)滲透性。
　　假設(shè)滲流條件符合達(dá)西定律，滲透系數(shù)K為
　　K=Q(lnL/r)/(2πHL)
　　Q為壓入流量，H為試驗(yàn)水頭；L為試驗(yàn)段長(zhǎng)度，一般采用5米；r為鉆孔孔徑。
　　試驗(yàn)結(jié)果表明，加固后的巖土體的滲透系數(shù)K小于10-6cm/s，透水率小于0.1Lu，滿足了基坑防滲要求。
　　10經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益
　　高噴方法質(zhì)量可滿足設(shè)計(jì)要求，工效高、造價(jià)低，能充分利用原地巖土體，可就地取材，機(jī)械化程度高。
　　與常規(guī)混凝土防滲墻相比，本防滲工程可不同程度地降低工程造價(jià)，具有開挖量小，施工方便，占地少，對(duì)臨近建筑物影響小等特點(diǎn)。對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展將起到積極的作用。轉(zhuǎn)貼于中