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上海愉凯建设工程有限公司 200072
摘要：本文通过对高压喷射灌浆的原理进行研究，从其特性、灌浆材料、适用范围和作用机理着手，为施工设计提供了一套完整的设计思路和设计程序。论文还就高压喷射灌浆的各类工法进行介绍，对施工机具、施工工艺、操作规程、常见问题的处理以及质量检验等进行了详细的阐述，研究成果可以用来指导高压喷射灌浆地层防渗加固现场施工。
关键词：高压喷射灌浆；坝基防渗加固；设计；应用
1引言
高压喷射灌浆（简称高喷灌浆或高喷），是一种采用高压水或高压浆液形成高速喷射流束，冲击、切割、破碎地层土体，并以水泥基质浆液充填、掺混其中，形成桩柱或板墙状的凝结体，用以提高地基防渗或承载能力的施工技术。
2高压喷射灌浆设计
2.1 地质勘察
高压喷射灌浆防渗加固方案设计前，需要深入地进行调查准备工作。高压喷射灌浆的处理效果与地质条件和施工环境等因素有密切关系，故对建筑场地的工程地质勘察内容要求较其他地基处理方法更为详尽。可能某些工程虽已有一些地质勘察资料，必要时仍需作工程勘察。
2.2 高喷灌浆材料
灌浆材料是高压喷射灌浆法的重要组成部分，浆材的品种和性能的优劣以及浆液的配方，直接关系到凝结体的质量、物理力学指标和化学稳定性以及工程造价。坝体高喷防渗墙使用最多的是水泥系列浆液，根据具体工程要求可以掺加粘土、膨润土等掺合料及水玻璃、氯化钙等速凝剂。
2.3固结体尺寸设计
固结体尺寸的设计一般包括旋喷的直径和定、摆喷的长度设计。一般应根据设计直径来选用喷射灌浆的种类和喷射方式。喷射直径设计的正确与否，不仅影响工程的经济效益，而且还可能关系到整个工程的成败。对于地基加固和堵水防渗工程，如果设计直径偏小，就会增加旋喷孔数；如果设计偏大，就会出现地基强度不足，导致工程失败。固结体尺寸主要与以下因素有关：①土的类别及其密实程度；②喷射灌浆方法（灌浆管类型）；③喷射技术参数（包括喷射压力与流量，压缩空气的压力、流量，灌浆管的提升、旋转和摆动的速度及喷嘴直径与个数，喷嘴间距等）；④喷嘴出口处的地层静水压力。对于大型或重要工程，桩体直径应根据现场试验确定。
2.4孔距及布置形式的选择
孔距选择的原则是保证在设计深度内，防渗墙实现可靠的连接。在工程设计当中应根据高喷工程的具体要求、地层条件、所采用的结构型式及现场试验或工程类比选择确定。孔距不能过大，不然会使墙体相互之间连接不上；同时孔距不能太小，过小将会造成材料的浪费。孔深和有效喷射长度是影响孔距确定的两个因素。影响有效喷射长度的因素很多，地层土质、密实度、射流压力、颗粒直径都会对喷射长度产生直接的影响。对同一类土层来说，射流压力和密实度是影响有效喷射长度的主要因素。
2.4高压喷射灌浆参数选择
高喷防渗墙质量、工效及造价，不仅受工程类型、地形及地质条件的影响，更重要的取决于选用的施工工艺参数是否合理。
水、气、浆压力和流量：喷射压力越高，固结体的尺寸也越大。当喷射压力不变时，喷射泵量增大，固结体尺寸相应增大。在高喷防渗墙施工中，以最常用的三管法为例，三管喷射装置喷射出的水、气、浆三种介质，分别用高压水泵、空气压缩机、灌浆泵输送到喷射装置。对用于切割破坏的高压喷射主射流和二次切割的射流的压力主要是根据地层结构的强度并结合机械常用的工作压力来确定，对其它的压力和流量则主要根据机械的常用工作压力和流量来确定。
单管和两管喷射装置主要用水泥浆作为主射流，对喷嘴及输浆机具磨损严重。老三管法喷射装置采用高压水泵产生的高压水作为主射流，水对输水机具磨损较小，可使高压水泵获得更高的喷射压力。当前国内高压水泵实用工作压力为30～60MPa，考虑到配套件、易损件的安全，最常用的工作压力为 35～40MPa。老三管法所采用灌浆泵的额定压力一般为 1～5MPa，常用工作压力为0.1～1.0MPa，流量为 50～80L/min。新三管法在用高压水作为主射流的同时，采用高压浆进行二次切割充填，国内高压灌浆泵实用工作压力为 20～50MPa，最常用的工作压力为25～35MPa。水量一般采用国内高压水泵的额定流量 50～80L/min。空压机的额定压力为0.8～3.0MPa，常用工作压力为0.7～0.8MPa。
提升速度和旋转速度：提升速度和旋转速度是喷射流相对性移动的速度，是
决定喷射流冲击切割土层时间长短的两个主要因素。土体受到高压射流冲切后，很快被切割穿透，其切割穿透的程度是射流持续喷射时间的增加而增大。一定的喷射时间，产生一定的喷射切割能量，将土体冲切出一定深（长）度。提升速度和旋转（摆动） 速度的相互配合至关重要。一般来说，旋转与提升速度减慢，固结体尺寸会增加，但减慢到某一范围时，固结体尺寸增加甚微。当提升速度一定时，旋转速度有一最佳值，当低于此最佳值时，固结体的尺寸反而减小。旋转速度和提升速度要合理配合，才能取得较好的破坏土体的效果。一般每转一圈提升0.5～1.25cm为宜。
3高压喷射灌浆施工工艺
（1）根据设计测出高喷灌浆施工轴线，在轴线上一次性将所要施工孔位打木桩作上记号，并测定孔口地面高程。通常采用经纬仪定孔，孔位偏差不大于5cm。
（2）钻孔
钻孔方法根据地层地质情况、加固深度、机具设备等条件而定。首先把钻机对准孔位，用水平尺控制机身水平，垫稳、垫平、垫牢机架。应严格控制孔斜率，钻孔孔径应大于喷射管外径 20mm 以上，钻孔要深入基岩 1.0m。钻进记录要完整，孔深应达到设计要求、并取芯，终孔时须经现场值班技术员和现场监理员签字认可。
（3）下喷射管
钻孔完成后，要及时将喷射管下放至设计深度。为防止下管时喷嘴堵塞，可一边低压送水、气、浆一边下管，压力一般不超过 1MPa，压力过高容易将孔壁射塌；也可将喷嘴用胶带等物包封密实。
（4）喷射灌浆
喷头下至设计深度，应先按规定参数进行原位喷射，待浆液返出孔口、情况正常后方开开始提升喷射。当灌浆管不能一次提升完成而需分数次卸管时，卸管后喷射的搭接长度不得小于l00mm，以保证固结体的整体性。
（5）清洗管路
喷射灌浆施工结束后，应及时清洗灌浆设备和管道，以防水泥浆液凝固堵塞。
（6）回灌填补
高喷灌浆完毕后，由于孔内的浆液发生析水、沉淀和凝固收缩，高喷凝结体的顶部会产生凹穴，应利用回浆或水泥浆及时回灌填补，直至孔口浆面不下降为止，以保证防渗墙的连续密实。
4结论
高压喷射灌浆技术应用前景广阔，本文主要研究结论如下：
（l）高压喷射灌浆法具有施工简便、安全可靠、施工速度快、适用范围广、处理效果好、工程成本低等优点，应大力的推广应用。
（2）通过试验方法取得具体工程的施工技术参数，目前仍是保证高压喷射灌浆施工质量的一个重要程序，应给予高度重视。
（3）高压喷射灌浆施工的过程和效果隐蔽性比较强，应加强工程质量的检验。
（4）高压喷射灌浆技术在病险坝坝基防渗处理中有广阔的应用前景，应加强试验研究和实践经验的积累。
参考文献
[1]许厚材.水利水电工程基础灌浆中特殊地层的灌浆方法[J].水利发电设计与施工，2005.
[2]刘伟，金涛，杨晓娟.浅谈大坝基础灌浆设计思想[J].水利科技与经济，2005.
[3]石涛，杜念文，郑煌.江河水电站基础灌浆试验[J].水电与新能源，2010.
[4]吴景华，裴向军，董颜明.某电站大坝基础灌浆试验[J].探矿工程（岩土钻掘工程），2005.
[5]王丽.基础灌浆技术在坝基处理中的应用[J]科技传播，2010.
摘要：本文通过对高压喷射灌浆的原理进行研究，从其特性、灌浆材料、适用范围和作用机理着手，为施工设计提供了一套完整的设计思路和设计程序。论文还就高压喷射灌浆的各类工法进行介绍，对施工机具、施工工艺、操作规程、常见问题的处理以及质量检验等进行了详细的阐述，研究成果可以用来指导高压喷射灌浆地层防渗加固现场施工。
关键词：高压喷射灌浆；坝基防渗加固；设计；应用
1引言
高压喷射灌浆（简称高喷灌浆或高喷），是一种采用高压水或高压浆液形成高速喷射流束，冲击、切割、破碎地层土体，并以水泥基质浆液充填、掺混其中，形成桩柱或板墙状的凝结体，用以提高地基防渗或承载能力的施工技术。
2高压喷射灌浆设计
2.1 地质勘察
高压喷射灌浆防渗加固方案设计前，需要深入地进行调查准备工作。高压喷射灌浆的处理效果与地质条件和施工环境等因素有密切关系，故对建筑场地的工程地质勘察内容要求较其他地基处理方法更为详尽。可能某些工程虽已有一些地质勘察资料，必要时仍需作工程勘察。
2.2 高喷灌浆材料
灌浆材料是高压喷射灌浆法的重要组成部分，浆材的品种和性能的优劣以及浆液的配方，直接关系到凝结体的质量、物理力学指标和化学稳定性以及工程造价。坝体高喷防渗墙使用最多的是水泥系列浆液，根据具体工程要求可以掺加粘土、膨润土等掺合料及水玻璃、氯化钙等速凝剂。
2.3固结体尺寸设计
固结体尺寸的设计一般包括旋喷的直径和定、摆喷的长度设计。一般应根据设计直径来选用喷射灌浆的种类和喷射方式。喷射直径设计的正确与否，不仅影响工程的经济效益，而且还可能关系到整个工程的成败。对于地基加固和堵水防渗工程，如果设计直径偏小，就会增加旋喷孔数；如果设计偏大，就会出现地基强度不足，导致工程失败。固结体尺寸主要与以下因素有关：①土的类别及其密实程度；②喷射灌浆方法（灌浆管类型）；③喷射技术参数（包括喷射压力与流量，压缩空气的压力、流量，灌浆管的提升、旋转和摆动的速度及喷嘴直径与个数，喷嘴间距等）；④喷嘴出口处的地层静水压力。对于大型或重要工程，桩体直径应根据现场试验确定。
2.4孔距及布置形式的选择
孔距选择的原则是保证在设计深度内，防渗墙实现可靠的连接。在工程设计当中应根据高喷工程的具体要求、地层条件、所采用的结构型式及现场试验或工程类比选择确定。孔距不能过大，不然会使墙体相互之间连接不上；同时孔距不能太小，过小将会造成材料的浪费。孔深和有效喷射长度是影响孔距确定的两个因素。影响有效喷射长度的因素很多，地层土质、密实度、射流压力、颗粒直径都会对喷射长度产生直接的影响。对同一类土层来说，射流压力和密实度是影响有效喷射长度的主要因素。
2.4高压喷射灌浆参数选择
高喷防渗墙质量、工效及造价，不仅受工程类型、地形及地质条件的影响，更重要的取决于选用的施工工艺参数是否合理。
水、气、浆压力和流量：喷射压力越高，固结体的尺寸也越大。当喷射压力不变时，喷射泵量增大，固结体尺寸相应增大。在高喷防渗墙施工中，以最常用的三管法为例，三管喷射装置喷射出的水、气、浆三种介质，分别用高压水泵、空气压缩机、灌浆泵输送到喷射装置。对用于切割破坏的高压喷射主射流和二次切割的射流的压力主要是根据地层结构的强度并结合机械常用的工作压力来确定，对其它的压力和流量则主要根据机械的常用工作压力和流量来确定。
单管和两管喷射装置主要用水泥浆作为主射流，对喷嘴及输浆机具磨损严重。老三管法喷射装置采用高压水泵产生的高压水作为主射流，水对输水机具磨损较小，可使高压水泵获得更高的喷射压力。当前国内高压水泵实用工作压力为30～60MPa，考虑到配套件、易损件的安全，最常用的工作压力为 35～40MPa。老三管法所采用灌浆泵的额定压力一般为 1～5MPa，常用工作压力为0.1～1.0MPa，流量为 50～80L/min。新三管法在用高压水作为主射流的同时，采用高压浆进行二次切割充填，国内高压灌浆泵实用工作压力为 20～50MPa，最常用的工作压力为25～35MPa。水量一般采用国内高压水泵的额定流量 50～80L/min。空压机的额定压力为0.8～3.0MPa，常用工作压力为0.7～0.8MPa。
提升速度和旋转速度：提升速度和旋转速度是喷射流相对性移动的速度，是
决定喷射流冲击切割土层时间长短的两个主要因素。土体受到高压射流冲切后，很快被切割穿透，其切割穿透的程度是射流持续喷射时间的增加而增大。一定的喷射时间，产生一定的喷射切割能量，将土体冲切出一定深（长）度。提升速度和旋转（摆动） 速度的相互配合至关重要。一般来说，旋转与提升速度减慢，固结体尺寸会增加，但减慢到某一范围时，固结体尺寸增加甚微。当提升速度一定时，旋转速度有一最佳值，当低于此最佳值时，固结体的尺寸反而减小。旋转速度和提升速度要合理配合，才能取得较好的破坏土体的效果。一般每转一圈提升0.5～1.25cm为宜。
3高压喷射灌浆施工工艺
（1）根据设计测出高喷灌浆施工轴线，在轴线上一次性将所要施工孔位打木桩作上记号，并测定孔口地面高程。通常采用经纬仪定孔，孔位偏差不大于5cm。
（2）钻孔
钻孔方法根据地层地质情况、加固深度、机具设备等条件而定。首先把钻机对准孔位，用水平尺控制机身水平，垫稳、垫平、垫牢机架。应严格控制孔斜率，钻孔孔径应大于喷射管外径 20mm 以上，钻孔要深入基岩 1.0m。钻进记录要完整，孔深应达到设计要求、并取芯，终孔时须经现场值班技术员和现场监理员签字认可。
（3）下喷射管
钻孔完成后，要及时将喷射管下放至设计深度。为防止下管时喷嘴堵塞，可一边低压送水、气、浆一边下管，压力一般不超过 1MPa，压力过高容易将孔壁射塌；也可将喷嘴用胶带等物包封密实。
（4）喷射灌浆
喷头下至设计深度，应先按规定参数进行原位喷射，待浆液返出孔口、情况正常后方开开始提升喷射。当灌浆管不能一次提升完成而需分数次卸管时，卸管后喷射的搭接长度不得小于l00mm，以保证固结体的整体性。
（5）清洗管路
喷射灌浆施工结束后，应及时清洗灌浆设备和管道，以防水泥浆液凝固堵塞。
（6）回灌填补
高喷灌浆完毕后，由于孔内的浆液发生析水、沉淀和凝固收缩，高喷凝结体的顶部会产生凹穴，应利用回浆或水泥浆及时回灌填补，直至孔口浆面不下降为止，以保证防渗墙的连续密实。
4结论
高压喷射灌浆技术应用前景广阔，本文主要研究结论如下：
（l）高压喷射灌浆法具有施工简便、安全可靠、施工速度快、适用范围广、处理效果好、工程成本低等优点，应大力的推广应用。
（2）通过试验方法取得具体工程的施工技术参数，目前仍是保证高压喷射灌浆施工质量的一个重要程序，应给予高度重视。
（3）高压喷射灌浆施工的过程和效果隐蔽性比较强，应加强工程质量的检验。
（4）高压喷射灌浆技术在病险坝坝基防渗处理中有广阔的应用前景，应加强试验研究和实践经验的积累。
参考文献
[1]许厚材.水利水电工程基础灌浆中特殊地层的灌浆方法[J].水利发电设计与施工，2005.
[2]刘伟，金涛，杨晓娟.浅谈大坝基础灌浆设计思想[J].水利科技与经济，2005.
[3]石涛，杜念文，郑煌.江河水电站基础灌浆试验[J].水电与新能源，2010.
[4]吴景华，裴向军，董颜明.某电站大坝基础灌浆试验[J].探矿工程（岩土钻掘工程），2005.
[5]王丽.基础灌浆技术在坝基处理中的应用[J]科技传播，2010.