高压喷射注浆法简介

发表时间：2020-12-01T06:08:43.598Z 来源：《中国科技人才》2020年第22期 作者： 姚录录 李宁 祝何超[导读] 高压喷射注浆法在我国称“高喷法”，是20世纪70年代初期开发的一种新型地基加固技术。中国铁路北京局集团有限公司保定工务段

摘要：高压喷射注浆法在我国称“高喷法”，是20世纪70年代初期开发的一种新型地基加固技术。70年代初期，日本最先把高压喷射技术应用于地基加固和防水帷幕，形成了一种特殊的地基加固加固技术，即CCP工法。高压喷射注浆法是在注浆法的基础上，应用高压喷射技术而发展起来的一项新的地基加固方法。它与其它地基处理的方法相比，具有适用范围广，施工简便，具有较好耐久性等特点，不失为众多地基处理方法中的一种好的地基处理方法。本文简要概括一下高压喷射注浆法的机理、工艺及特征。 关键词：高压喷射；注浆；地基加固

1.高压喷射注浆的定义

高压喷射注浆法（Jet?Grouting）是用高压水泥浆通过钻杆由水平方向的喷嘴喷出，形成喷射流，以此切割土体并与土拌和形成水泥土加固体的地基处理方法。我国简称为高喷法或旋喷法。

高压喷射注浆法，就是利用钻机将带有喷嘴的注浆管钻进至土层预定深度后，以20～40MPa压力把浆液或水从喷嘴中喷射出来，形成喷射流冲击破坏土层。当能量大、速度快脉动状的射流动压大于土层结构强度时，土颗粒便从土层中剥落下来。一部分细颗粒随浆液或水冒出地面，其余土粒在射流的冲击力、离心力和重力等的作用下，与浆液搅拌混合，并按一定的浆土比例和质量大小，有规律地重新排列。浆液凝固后，便在土层中形成一个固结体。

高压喷射注浆法所形成的固结体的形态与高压喷射流的作用方向、移动轨迹和持续喷射时间有密切关系。一般分为旋转喷射（旋喷）、定向喷射（定喷）和摆动喷射（摆喷）三种。

喷射法施工时，喷嘴一面喷射一面旋转并提升，固结体呈圆柱状。主要用于加固地基，提高地基的抗剪强度，改善土的变形性质；也可组成闭合的帷幕，用于截阻地下水流和治理流砂。喷射法施工后，在地基中形成的圆柱体，称为旋喷桩。

定喷法施工时，喷嘴一面喷射一面提升，喷射的方向固定不变，固结体形如板状或壁状；摆喷法施工时喷嘴一面喷射一面提升，喷射的方向呈较小角度来回摆动，固结体形如较厚墙状。定喷及摆喷两种方法通常用于基坑防渗、改善地基土的渗流性质和稳定边坡等工程。 2.高压喷射注浆法的工艺类型

当前，高压喷射注浆法的基本工艺类型有：单管法、双管法、三管法和多重管法等四种方法。 （1）单管法

单管旋喷注浆法是利用钻机把安装在注浆管（单管）底部侧面的特殊喷嘴，置入土层预定深度后，用高压泥浆泵等装置，以20MPa左右的压力，把浆液从喷嘴中喷射出去冲击破坏土体，使浆液与土体上崩落下来的土搅拌混合，经过一定时间凝固，便在土中形成一定形状的固结体。这种方法日本称为CCP工法（Chemical?Churning?Pile?or?Pattern）。 （2）双管法

使用双通道的注浆管。当注浆管钻进到土层的预定深度后，通过在管底部侧面的同轴双重喷嘴（1-2个），同时喷射出高压浆液和空气两种介质的喷射流冲击破坏土体。即以高压泥浆泵等高压发生装置喷射出20MPa左右的压力的浆液，从内喷嘴中高速喷出，并用0.7MPa左右压力把压缩空气，从外喷嘴中喷出。在高压浆液和它外圈环绕气流的共同作用下，破坏土体的能量显著增大，最后在土中形成较大的固结体。固结体的范围明显增加。这种方法日本称为JSG工法（Jumbo?Jet Special?Grout）。 （3）三管法

分别使用输送水、气、浆三种介质的三重注浆管。在以高压泵等高压发生装置产生20～30MPa左右的高压水喷射流的周围，环绕一股0.5～0.7MPa左右的圆筒状气流，进行高压水喷射流和气流同轴喷射冲切土体，形成较大的空隙，再另由泥浆泵注入压力为1～5MPa的浆液填充，喷嘴作旋转和提升运动，最后便在土中凝固为较大的固结体。这种方法日本称为CJG工法（Column?Jet?Grout）。 （4）多重管法

这种方法首先需要在地面钻一个导孔，然后置入多重管，用逐渐向下运动的旋转超高压力水射流（压力约40MPa），切削破坏四周的土体，经高压水冲击下来的土、砂和砾石成为泥浆后，立即用真空泵从多重管中抽出。如此反复地冲和抽，便在地层中形成一个较大的空洞。装在喷嘴附近的超声波传感器及时测出空间的直径和形状，用电脑绘出空洞的图形。当空洞的形状、大小和高低符合设计要求后，立即通过多重管充填穴洞。根据工程要求可选用浆液、砂浆、砾石等材料进行填充。于是在地层中形成一个大直径的柱状固结体，在砂性土中最大直径可达4m，并做到智能化管理，施工人员完全掌握固结体的直径和质量。 3.高压喷射注浆法的特征 （1）适用范围广

由于固结体的质量明显提高，它既可用于工程新建之前，又可用于竣工后的托换工程，可以不损坏建筑物的上部结构，且能使已有建（构）筑物在施工时不影响使用功能。 （2）施工简便

施工时只需在土层中钻一个孔径为50mm或300mm的小孔，便可在土中喷射成直径为0.4～4.0m的固结体，因而施工时能贴近已有建（构）筑物，成型灵活，既可在钻孔的全长范围形成柱型固结体，也可仅作其中一段。 （3）可控制固结体形状

在施工中可调整旋喷速度和提升速度、增减喷射压力或更换喷嘴孔径改变流量，使固结体形成工程设计所需要的形状。 （4）可垂直、倾斜和水平喷射

通常是在地面上进行垂直喷射注浆，但在隧道、矿山井巷工程、地下铁道等建设中，亦可采用倾斜和水平喷射注浆。处理深度已达30m以上。

（5）耐久性较好

由于能得到稳定的加固效果并有较好的耐久性，所以可用于永久性工程。 （6）料源广阔

浆液以水泥为主体。在地下水流速快或含有腐蚀性元素、土的含水量大或固结体强度要求高的情况下，则可在水泥中掺入适量的外加剂，以达到速凝、高强、抗冻、耐蚀和浆液不沉淀等效果。 （7）设备简单

高压喷射注浆全套设备结构紧凑、体积小、机动性强，占地少，能在狭窄和低矮的空间施工。 4.高压喷射注浆法的适用范围 （1）土质条件适用范围

主要适用于处理淤泥、淤泥质土、流塑、软塑或可塑粘性土、粉土、砂土、黄土、素填土和碎石土等地基。

对土中含有较多的大粒径块石、植物根茎或过多的有机质时，应根据现场试验确定其适用范围，对地下水流速度大、浆液无法凝固、永久冻土及对水泥有严重腐蚀性的地基不宜采用。 （2）工程适用范围

主要使用于提高地基承载力、挡土围堰及地下工程建设、增大土的摩擦力和黏聚力、减少振动防止液化、降低土的含水量、防渗帷幕、防止洪水冲刷等工程。 5.小结

高压喷射注浆法是在静压注浆法的基础上，应用高压水射流切割技术而发展起来的。作为地基加固处理方法之一，其主要优点是结构形式灵活多样、施工简单设备简单、加固后重度基本不变以及产生的挤压应力对土体影响也可忽略。不论在理论还是实际工程应用中，高压喷射注浆形成的旋喷桩基础对软土地区地基加固效果明显。我国是一个地质条件差异很大的国家，软土在我国分布很广泛，所以，高压喷射注浆技术具有很广阔的应用前景。

参考文献：

[1]龚晓南.复合地基设计和施工指南[M]．北京：人民交通出版社，2003.

[2]陈仲颐，叶书麟．基础工程学[M]．北京：中国建筑工业出版社，1992. [3]叶书麟．地基处理工程实例使用手册[M]．北京：中国建筑工业出版社，1998. [4]地基处理手册编写委员会.地基处理手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2000.