高压喷射灌浆技术

施工设备 分三管、二管和单管构件各有不同。三管法包括高压水泵、空气压缩机、浆液搅灌机;二管法包括空气压缩机和高压泥浆泵;单管法只设高压泥浆泵。上述3种设备在施工时都必须备有进行旋、摆、定喷及提升的孔口装置。

施工方法 因工程要求喷射介质的不同，可分为只用水泥浆液的单管施工方法、气加水泥浆的双管施工方法和水加气加水泥浆液的三管施工方法。单管和双管法适用于淤泥质地层或要求旋喷桩等直径比较小的工程。三管法适用于地层比较复杂，尤其是一些有大粒径、土质硬的地层或一些工程要求大桩径的情况。①单管法，浆液压力可达10MPa~25MPa，排量为70L/min~250L/min;由于需用高压泥浆泵直接压送浆液，泵易磨损;射流与两侧土体摩阻力大，射流受限，形成的凝结体较小，一般桩径为0.4m~0.9m。②双管法，用气幕保护水泥浆液射束，使气、浆同轴同向喷射，浆压力为10MPa~25MPa, 排量为600L/min~1200L/min。与单管法相比，由于有气幕保护，形成的凝结体增加约1倍。③三管法，水、气同轴同向喷射，气幕保护水射束，同时由注浆管底部输送浆液，高压水泵压力为25MPa~50MPa，排量为800L/min~1500L/min。浆液采用水泥浆或水泥加黏土浆，输送量为80L/min~160L/min，浆液的相对密度为1.6~1. 8。浆液压力较低，只要注入孔底，利用高压水形成的负压，将浆液带入沟槽。由于高压泵直接压入清水，可使用压力较高的高压水泵，机械不易磨损，形成的凝结体较单管法和双管法大0.5倍~倍 。

按喷射形式可分为旋喷、摆喷和定喷3种。

①旋喷可形成桩柱状凝结体，主要适用于地基加固，同时也可适用于高水头的柱列式防渗墙。

②摆喷可形成较厚的板墙，适用于中低水头的防渗板墙。

③定喷可形成薄板墙，适用于低水头的防渗工程。

高压喷射灌浆技术是指利用高压射流的冲击力破坏被灌土体，使浆液与土粒掺和凝结，从而形成防渗板墙的一种施工技术。用该项技术对堤坝工程进行防渗加固时，应先在设计的预定位置钻孔，然后放入高压注浆管，并通过管道与高压水泵(三管法)、空气压缩机和水泥搅拌机等连接。操作时，按规定要求一边灌注浆液，一边提升高压注浆管，实现水泥浆和土粒的掺搅混合，形成凝结体，逐孔连续进行，最后连接成板墙帷幕，达到防渗加固的目的 。

（1)冲切掺搅。高压水或浆液从直径约2mm~3mm的喷射嘴射出，在动水压力冲击下，沿喷射方向冲切搅拌土体。

(2)升扬置换。水气或浆气同轴同方向喷射，压缩气体在水射束周围形成气幕，保护水或浆射束，减少射流与土的摩阻力，使射水束能量不过早衰减，以增加冲切距离。在冲切过程中，水、气、浆与地基中的土粒掺搅混合，形成夹气混合液，沿冲切范围及孔壁与管路周围间隙冒出地面。由于压缩空气在浆液中分散形成的气泡与地面大气的压差，冒出的浆液呈沸腾状，增加了升扬挟带能力，使作用范围内的土体细颗粒容易带出地面，留下的土体粗颗粒和水泥浆混合，有利于增加凝结体强度。

(3)充填挤压。水泥浆液将高压水射流置换形成的空腔予以充填。结束喷射后一定时间仍要注入水泥浆，形成一定的压力水泥浆槽，既防止水泥浆凝结后凝结体的收缩，又有利于浆液对板墙两侧土体的挤压渗透，使板墙和两侧土体结合紧密。

(4)渗透凝结。注浆过程中，水泥浆液向两侧土体孔隙中渗透形成凝结层，厚度以土体颗粒级配及孔隙度而异，在孔隙度很大的砂卵石地层中厚度可达10cm~50cm，在细砂层或壤土层中厚度较小。

(5)位移袱裹。冲切搅拌过程中，遇有大颗粒，将使射流受阻，但随着自下而上的冲切掺搅，大颗粒下沉，水泥浆在大颗粒周围形成袱裹充填凝结作用 。

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 。

本标准规定了水电水利高压喷射灌浆防渗工程的技术要求和工程质量检验、评定方法。

本标准适用于淤泥质土、粉质黏土、粉土、砾石、卵（碎）石等松散透水地基或填筑体内的防渗工程的高压喷射灌浆。对含有较多的漂石块石的地层，应进行现场高压喷灌浆试验，正确定其适用性。

高压喷射灌浆用于水工建筑的地基加固时，可参照本标准的有关规定，并就符合国家其他相关标准的要求。

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。