摘要：主要分析了高壓噴射灌漿法的作用機理及相關工藝參數的確定，并結合工程實例，介紹了高噴法在基坑支護中的應用。
　　1.引言
　　當基坑開挖范圍內的巖土體性質較差，滲透性較強時，支護體系在水流的作用下會導致破壞，從而危害基坑安全，嚴重時能造成人員及財產的巨大損失。為解決基坑支護體系防滲問題，尋求一種比較經濟且技術先進、施工可靠的防滲方法。結合高壓噴射灌漿法在峰景西海岸基坑支護中的應用，現場檢測結果表明巖土體的滲透系數大大降低，從而提高了防滲能力，保證了工程質量。
　　2.加固機理
　　高壓噴射注漿法是在高壓高速的條件下，利用液壓、氣壓或化學原理，通過高度集中的噴射流與巖土體混合，凝結形成一個結構新、強度大、防水性能高和化學穩定性良好的結石體的一種處理方法，是物理作用與化學作用的相互結合而形成的漿液主體攪拌混合區、壓縮區和滲透區的橫斷面構造，有著良好的復合防滲作用，從而進一步提高了加固體的防滲性能。
　　適用于處理淤泥、淤泥質土、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
　　沖攪作用主要發生在主體攪拌混合區。高壓噴射的壓力大，則噴射流的能量大、速度快，當噴射流連續和集中地作用于巖土體上時，壓應力和沖蝕等多種因素便在一定區域內產生效應，通過沖擊切割和強烈擾動，使漿液在射流作用范圍內擴散、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，從而改變原地層結構和組成，達到防滲和提高加固體強度的目的。高噴加固體是多種綜合作用的結果，高壓射流對地層結構的影響范圍應通過現場試驗確定，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，一般初步設計時直徑多選用40～80cm。
　　2.1.2置換作用
　　攪拌混合區和壓縮區存在置換作用。高噴施工時，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距離并破碎地層結構，同時空氣還可產生升揚作用，將經射流沖擊切削后的巖土體碎屑及其中的細小顆粒，由孔壁和噴射桿的環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
　　壓縮區內主要產生握裹作用。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；當遇到大的塊石或在塊石集中區域，應降低提升速度，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，也將產生握裹凝結作用，形成連續密實的加固體。
　　2.1.4擠密作用
　　在壓縮區和滲透區范圍內，主要是擠密作用。高噴射流強度隨射流距離的增加而衰減，至射流束末端時，其沖切巖土體的作用已消失，但對周圍的巖土體仍產生擠壓作用。同時，噴射結束后，靜壓灌漿持續進行，對周圍土體產生滲透作用，不僅可以促使凝結體與周圍土體結合更加密實，還在凝結體外側產生明顯的滲透凝結層，具有較強的防滲性能。
　　2.2化學作用
　　化學作用主要是水化作用。水泥與水拌和后，產生溶于水的鋁酸三鈣水化物和氫氧化鈣，化學反應的不斷進行會在水泥微粒的表面形成一層膠凝膜，逐漸發展形成膠凝體。水化作用繼續發展、增強和擴大，則膠凝體不斷增大并吸收水分，使凝結加速，結合更密；水化作用繼續深入到水泥微粒內部，使未水化部分再參與化學反應，直至完全沒有水分及膠凝體凝結地更大；同時膠凝體相互包圍滲透將達到更加穩定的狀態。這是高噴技術的內在因素。
　　3.漿液材料
　　注漿材料依據可灌性指標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M＞15時可灌注水泥漿，M＞10時可灌注粘土水泥漿，M＞5時可灌注粘土漿。
　　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按工程需要確定，一般采用0.8-1.5，可用流動度或黏度來控制可噴性；⑵足夠的穩定性，水泥漿液的穩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高壓噴射而不改變原有物理化學性質；摻入少量彭潤土、純堿等外加劑能明顯提高漿液的穩定性；用析水率來評定其穩定性。
　　4.高噴加固體的結構布置形式
　　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（若邊提升邊旋轉時，加固體的形狀為圓柱體）、壁狀（若提升不旋轉噴射則可形成壁狀）、扇狀等形狀（若邊提升邊擺動，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。三管法能同時噴射水壓、空氣和水泥漿三種介質，影響有效范圍最大，形成的加固體的直徑最大。
　　5工程實例
　　5.1工程概況
　　峰景西海岸基坑支護工程位于大連市金州區國防路，水位埋深2.5米，基坑開挖12.5米，設計采用截水帷幕進行基坑防滲處理。
　　建筑基坑工程支護防滲采用高噴施工時，要求加固體具有良好的防滲性和穩定性。本工程采用的噴灌方法為三管法定向噴射成壁狀墻體。基坑周長為112m，該工程地層為細砂、粗砂，以下為粘土，加固體的結構布置形式為壁狀式，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配、施工方法以及漿液材料性能等有關。
　　通過現場試驗確定其工藝參數為：
　　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。對各類地層而言，水壓、氣壓、漿壓的變化對加固效果影響不大，而提升速度的變化是影響高噴質量的主要因素。通常情況下，確定提升速度應根據以下因素變化：①因地層而異，在砂層中提升速度可稍快，碎石土層中應放慢些，含有大粒徑（20cm以上）塊石及塊石比較集中的部位應更慢些。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因內返漿量多少而異。孔中返漿量減少時宜放慢提升速度，反之可加快。
　　⑦三重管回轉速度：7r/min。
　　5.3施工工序
　　5.3.1鉆孔
　　依據設計圖紙核實設計孔位處有無防礙施工和影響安全的障礙物，如存在應及時處理，必要時應更改設計孔位。平整好場地，施工機械作業位于軟土及其它有可能引起整機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行碾壓處理），在平整場地同時對墻體中心線進行測量定位。
　　本工程中采用的是三管法，所用主要設備有DPP100-E型液壓地質鉆機、GYP-50型高噴臺車、XPB90E型高壓泥漿泵。采用泥漿護壁沖擊鉆進。成孔過程中做好充填堵漏，應使孔內泥漿保持正常循環。必要時采用回轉跟管鉆進，邊鉆進邊跟入套管，直至終孔。鉆進時應注意保證鉆孔垂直，偏斜度控制在1%以內。
　　5.3.2置入噴射桿
　　用水管、氣管、漿管同軸布設組成噴射桿，桿底部設置有噴嘴，氣、水噴嘴在上，漿液噴嘴在下。
　　采用泥漿護壁的鉆孔可以將噴射桿直接下入孔內，直至設計深度。跟管鉆進的鉆孔，有二種方法：一是拔管前在套管內注入密度大的塑性泥漿，注滿后起拔套管，邊起拔邊注入，使漿面長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直至孔底。二是也可先在套管內放入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。如采用振動成孔也可合并成孔和下管工序。
　　5.3.3噴射施工
　　高噴時，隨著噴射桿的旋轉和提升，先是高壓氣、水噴射，沖擊擾動地層土體，呈翻滾松散狀態，然后是壓力灌漿，灌漿易被先噴入的水稀釋，應控制好噴射速度和灌漿壓力、提升速度，送氣量的大小應使漿液成沸騰狀為好。
　　灌漿時應控制漿液不能發生離析和斷漿現象，以保證墻體均勻，不產生夾心層。若發生流量不變而壓力突然下降時會造成滲漏，壓力陡增超過最高限值、流量為零或出現不冒漿、斷續冒漿時等原因會造成管道堵塞，應立刻拔管停機，迅速搶修，必要時應回灌冒漿或進行第二次注漿。
　　5.3.4檢測效果
　　施工完成后采用壓水試驗進行現場質量測試，評價滲透性。
　　假設滲流條件符合達西定律，滲透系數K為
　　K=Q(lnL/r)/(2πHL)
　　Q為壓入流量，H為試驗水頭；L為試驗段長度，一般采用5米；r為鉆孔孔徑。
　　試驗結果表明，加固后的巖土體的滲透系數K小于10-6cm/s，透水率小于0.1Lu，滿足了基坑防滲要求。
　　10經濟效益和社會效益
　　高噴方法質量可滿足設計要求，工效高、造價低，能充分利用原地巖土體，可就地取材，機械化程度高。
　　與常規混凝土防滲墻相比，本防滲工程可不同程度地降低工程造價，具有開挖量小，施工方便，占地少，對臨近建筑物影響小等特點。對社會經濟發展將起到積極的作用。轉貼于中