高壓噴射灌漿漿液材料和施工機(jī)具

高壓噴射灌漿的基本方法有單管法、二管法、三管法和多管法等。

單管法

單管法是用高壓泥漿泵以20~25MPa或更高的壓力，從噴嘴中噴射出水泥漿液射流，沖擊破壞土體，同時(shí)提升或旋轉(zhuǎn)噴射管，使?jié){液與土體上剝落下來的土石摻攪混合，經(jīng)一定時(shí)間后凝固，在土中形成凝結(jié)體。這種方法形成凝結(jié)體的范圍（樁徑或延伸長度）較小，一般樁徑為0.5~0.9m，板狀凝結(jié)體的延伸長度可達(dá)1~2m。其加固質(zhì)量好，施工速度快，成本低。

二管法

二管法是用高壓泥漿泵等高壓發(fā)生裝置產(chǎn)生20~25MPa或更高壓力的漿液，用壓縮空氣機(jī)產(chǎn)生0.7~0.8MPa壓力的壓縮空氣。漿液和壓縮空氣通過具有兩個(gè)通道的噴管，在噴射管底部側(cè)面的同軸雙重噴嘴中噴射出高壓漿液和空氣兩種射流，沖擊破壞土體，其直徑達(dá)0.8~1.5M。

三管法

三管法是使用能輸送水、氣、漿的三個(gè)通道的噴射管，從內(nèi)噴嘴中噴射出壓力為30~50MPa的超高壓水流，水流周圍環(huán)繞著從外噴嘴中噴射出一般壓力為0.7~0.8MPa的圓狀氣流，同軸噴射的水流與氣流沖擊破壞土體。由泥漿泵灌注壓力為0.2~0.7MPa、漿量80~100L/min、密度1.6~1.8g/cm³的水泥漿液進(jìn)行充填置換。其直徑一般為1.0~2.0m，較二管法大，較單管法要大1~2倍。

高壓噴射灌漿防滲和加固技術(shù)適用于軟弱土層。實(shí)踐證明，砂類土、粘性土、黃土和淤泥等地層均能進(jìn)行噴射加固，效果較好。對粒徑過大的含量過多的礫卵石以及有大量纖維質(zhì)的腐殖土層，一般應(yīng)通過現(xiàn)場試驗(yàn)確定施工方法。對含有較多漂石或塊石的地層應(yīng)慎重使用。

高噴灌漿最常用的材料為水泥漿，在防滲工程中使用黏土水泥漿?；瘜W(xué)漿液使用較少，國內(nèi)僅在個(gè)別工程中應(yīng)用過丙凝等漿液。

高壓噴射灌漿的施工機(jī)械由鉆機(jī)或特種鉆機(jī)、高壓發(fā)生裝置等組成。噴射方法不同，所使用的機(jī)械設(shè)備也不相同。

高壓噴射灌漿的噴射形式有旋噴、擺噴和定噴三種。

高壓噴射灌漿形成凝結(jié)體的形狀與噴嘴移動(dòng)方向和持續(xù)時(shí)間有密切關(guān)系。噴嘴噴射時(shí)，一面提升，一面進(jìn)行旋噴則形成柱狀體；一面提升，一面進(jìn)行擺噴則形成啞鈴體；當(dāng)噴嘴一面噴射，一面提升，方向固定不變，進(jìn)行定噴，則形成板狀體。這三種噴射形式切割破碎土層的作用，以及被切割下來的土體與漿液攪拌混合，進(jìn)而凝結(jié)、硬化和固結(jié)的機(jī)制基本相似，只是噴嘴運(yùn)動(dòng)方式的不同致使凝結(jié)體的形狀和結(jié)構(gòu)有所差異。

高壓噴射灌漿應(yīng)分排分序進(jìn)行。在壩、堤基或圍堰中，由多排孔組成的高噴墻應(yīng)先施工下游排孔，后施工上游排孔，最后施工中間排孔。在同一排內(nèi)如采用鉆、噴分別進(jìn)行的程序施工時(shí)，應(yīng)先施工Ⅰ序孔，后施工Ⅱ序孔。先導(dǎo)孔應(yīng)最先施工。Ⅰ序孔和Ⅱ序孔可采用“焊”接或“切”入式連接。

施工程序?yàn)殂@孔、下置噴射管、噴射提升、成樁成板或成墻等。

檢查內(nèi)容：包括固結(jié)體的整體性、均勻性和垂直度；有效直徑或加固長度、寬度、；強(qiáng)度特性（包括軸向壓力、水平推力、抗酸堿性、抗凍性和抗?jié)B性等）；溶蝕和耐久性能等幾個(gè)方面。

質(zhì)量檢測方法：有開挖檢查、室內(nèi)試驗(yàn)、鉆孔檢查、荷載試驗(yàn)以及其他非破壞性試驗(yàn)方法等。

對己建成的堤、壩、閘工程的滲流破壞隱患，使用高壓噴射灌漿技術(shù)，在不開挖，不釋放地基應(yīng)力的情況下，按設(shè)計(jì)高程和幾何形狀鉆孔，下注漿管即可進(jìn)行加固，也可重建新的防滲墻。該方法有良好的連續(xù)接合性能，在有效沖切范圍內(nèi)可實(shí)現(xiàn)“焊接式”或“切割式”連接。焊接式，即對地下己有建筑物或由高壓噴射灌漿己形成的凝結(jié)體，先進(jìn)行沖切剝離，再用漿液充填膠結(jié)，形成牢固的連接?！扒懈钍健奔磳?qiáng)度不大的結(jié)構(gòu)物或由高壓噴射灌漿法形成的凝結(jié)體，高壓射流可將其沖擊切割，形成交叉或鑲嵌連接。上述2種連接方法只要是在有效射程以內(nèi)，均可實(shí)現(xiàn)無接縫連接。高壓噴射灌漿的有效噴射距離與選用的工藝參數(shù)和地層條件有關(guān):噴射壓力為30MPa ~50MPa的三管法，采用定噴和擺噴法在砂性土或壤土，孔距可定為2m;孔深較大時(shí)，為防止孔斜，造成下部不連接，必須用精度高的測斜儀，使孔斜控制在3%。以內(nèi)，以孔深和孔斜率計(jì)算出孔距。在有大顆粒的地層，應(yīng)提高噴射壓力，并采用旋噴或大角度擺噴，自下而上形成水泥或砂漿池，使大顆粒落入沙漿池中作為骨料。對強(qiáng)度要求不高的低水頭工程，可采用定噴法，以折線連接，形成折線板墻帷幕。對兼有防滲和補(bǔ)強(qiáng)雙重要求的工程，可用擺噴法或旋噴、擺噴、定噴三結(jié)合的方式，形成振板式凝結(jié)體，適用于防滲同時(shí)兼有地基加固等工程。

20世紀(jì)70年代初，日本首先提出用射流沖切攪拌地層，通過噴射灌漿形成凝結(jié)體以提高地基承載力的方法。70年代末，中國山東省水利科學(xué)研究所引進(jìn)改造了原設(shè)備，使之適用于水利工程地基的防滲工程，己推廣到20幾個(gè)省、自治區(qū)、直轄市。山東喬店水庫因砂卵石地基漏水，用高壓噴射灌漿法處理，鉆孔深41m，取得了良好效果。中國云南陸良縣麥子河水庫壩基砂層漏水，用高壓噴射灌漿法處理，鉆孔深26m，建造防滲墻7000㎡。廣東大亞灣核電站供水水庫壩高58.5 m，因接觸帶漏水威脅土壩安全，用高壓噴射灌漿方法處理，鉆孔深73 m，獲得成功。中國三峽圍堰工程造地下防滲墻己突破大塊徑(2.0m左右)漂石營造防滲墻工藝。在塊石堆石體中營造防滲墻的工藝己在山東青島污水處理廠施工成功 。