高压喷射灌浆机具和设备

高压喷射灌浆的施工机械由钻机或特种钻机、高压发生装置等组成。喷射方法不同，所使用的机械设备也不相同。

高喷灌浆最常用的材料为水泥浆，在防渗工程中使用黏土水泥浆。化学浆液使用较少，国内仅在个别工程中应用过丙凝等浆液。

高压喷射灌浆的基本方法有单管法、二管法、三管法和多管法等。

单管法

单管法是用高压泥浆泵以20~25MPa或更高的压力，从喷嘴中喷射出水泥浆液射流，冲击破坏土体，同时提升或旋转喷射管，使浆液与土体上剥落下来的土石掺搅混合，经一定时间后凝固，在土中形成凝结体。这种方法形成凝结体的范围（桩径或延伸长度）较小，一般桩径为0.5~0.9m，板状凝结体的延伸长度可达1~2m。其加固质量好，施工速度快，成本低。

二管法

二管法是用高压泥浆泵等高压发生装置产生20~25MPa或更高压力的浆液，用压缩空气机产生0.7~0.8MPa压力的压缩空气。浆液和压缩空气通过具有两个通道的喷管，在喷射管底部侧面的同轴双重喷嘴中喷射出高压浆液和空气两种射流，冲击破坏土体，其直径达0.8~1.5M。

三管法

三管法是使用能输送水、气、浆的三个通道的喷射管，从内喷嘴中喷射出压力为30~50MPa的超高压水流，水流周围环绕着从外喷嘴中喷射出一般压力为0.7~0.8MPa的圆状气流，同轴喷射的水流与气流冲击破坏土体。由泥浆泵灌注压力为0.2~0.7MPa、浆量80~100L/min、密度1.6~1.8g/cm³的水泥浆液进行充填置换。其直径一般为1.0~2.0m，较二管法大，较单管法要大1~2倍。

高压喷射灌浆防渗和加固技术适用于软弱土层。实践证明，砂类土、粘性土、黄土和淤泥等地层均能进行喷射加固，效果较好。对粒径过大的含量过多的砾卵石以及有大量纤维质的腐殖土层，一般应通过现场试验确定施工方法。对含有较多漂石或块石的地层应慎重使用。

高压喷射灌浆的喷射形式有旋喷、摆喷和定喷三种。

高压喷射灌浆形成凝结体的形状与喷嘴移动方向和持续时间有密切关系。喷嘴喷射时，一面提升，一面进行旋喷则形成柱状体；一面提升，一面进行摆喷则形成哑铃体；当喷嘴一面喷射，一面提升，方向固定不变，进行定喷，则形成板状体。这三种喷射形式切割破碎土层的作用，以及被切割下来的土体与浆液搅拌混合，进而凝结、硬化和固结的机制基本相似，只是喷嘴运动方式的不同致使凝结体的形状和结构有所差异。

高压喷射灌浆应分排分序进行。在坝、堤基或围堰中，由多排孔组成的高喷墙应先施工下游排孔，后施工上游排孔，最后施工中间排孔。在同一排内如采用钻、喷分别进行的程序施工时，应先施工Ⅰ序孔，后施工Ⅱ序孔。先导孔应最先施工。Ⅰ序孔和Ⅱ序孔可采用“焊”接或“切”入式连接。

施工程序为钻孔、下置喷射管、喷射提升、成桩成板或成墙等。

检查内容：包括固结体的整体性、均匀性和垂直度；有效直径或加固长度、宽度、；强度特性（包括轴向压力、水平推力、抗酸碱性、抗冻性和抗渗性等）；溶蚀和耐久性能等几个方面。

质量检测方法：有开挖检查、室内试验、钻孔检查、荷载试验以及其他非破坏性试验方法等。

对己建成的堤、坝、闸工程的渗流破坏隐患，使用高压喷射灌浆技术，在不开挖，不释放地基应力的情况下，按设计高程和几何形状钻孔，下注浆管即可进行加固，也可重建新的防渗墙。该方法有良好的连续接合性能，在有效冲切范围内可实现“焊接式”或“切割式”连接。焊接式，即对地下己有建筑物或由高压喷射灌浆己形成的凝结体，先进行冲切剥离，再用浆液充填胶结，形成牢固的连接。“切割式”即对强度不大的结构物或由高压喷射灌浆法形成的凝结体，高压射流可将其冲击切割，形成交叉或镶嵌连接。上述2种连接方法只要是在有效射程以内，均可实现无接缝连接。高压喷射灌浆的有效喷射距离与选用的工艺参数和地层条件有关:喷射压力为30MPa ~50MPa的三管法，采用定喷和摆喷法在砂性土或壤土，孔距可定为2m;孔深较大时，为防止孔斜，造成下部不连接，必须用精度高的测斜仪，使孔斜控制在3%。以内，以孔深和孔斜率计算出孔距。在有大颗粒的地层，应提高喷射压力，并采用旋喷或大角度摆喷，自下而上形成水泥或砂浆池，使大颗粒落入沙浆池中作为骨料。对强度要求不高的低水头工程，可采用定喷法，以折线连接，形成折线板墙帷幕。对兼有防渗和补强双重要求的工程，可用摆喷法或旋喷、摆喷、定喷三结合的方式，形成振板式凝结体，适用于防渗同时兼有地基加固等工程。

20世纪70年代初，日本首先提出用射流冲切搅拌地层，通过喷射灌浆形成凝结体以提高地基承载力的方法。70年代末，中国山东省水利科学研究所引进改造了原设备，使之适用于水利工程地基的防渗工程，己推广到20几个省、自治区、直辖市。山东乔店水库因砂卵石地基漏水，用高压喷射灌浆法处理，钻孔深41m，取得了良好效果。中国云南陆良县麦子河水库坝基砂层漏水，用高压喷射灌浆法处理，钻孔深26m，建造防渗墙7000㎡。广东大亚湾核电站供水水库坝高58.5 m，因接触带漏水威胁土坝安全，用高压喷射灌浆方法处理，钻孔深73 m，获得成功。中国三峡围堰工程造地下防渗墙己突破大块径(2.0m左右)漂石营造防渗墙工艺。在块石堆石体中营造防渗墙的工艺己在山东青岛污水处理厂施工成功 。