高壓噴射灌漿技術是指利用高壓射流的衝擊力破壞被灌土體，使漿液與土粒摻和凝結，從而形成防滲板牆的一種施工技術。
基本介紹
- 中文名：高壓噴射灌漿技術
- 外文名：high-pressure jet grouting technique
- 學科：水利工程
- 領域：灌漿
- 釋義：高壓射流的衝擊力破壞被灌土體
- 作用：形成防滲板牆
簡介,高壓噴射灌漿機理,高壓噴射灌漿施工,分類,實際套用,
簡介
高壓噴射灌漿技術是指利用高壓射流的衝擊力破壞被灌土體，使漿液與土粒摻和凝結，從而形成防滲板牆的一種施工技術。用該項技術對堤壩工程進行防滲加固時，應先在設計的預定位置鑽孔，然後放入高壓注漿管，並通過管道與高壓水泵(三管法)、空氣壓縮機和水泥攪拌機等連線。操作時，按規定要求一邊灌注漿液，一邊提升高壓注漿管，實現水泥漿和土粒的摻攪混合，形成凝結體，逐孔連續進行，最後連線成板牆帷幕，達到防滲加固的目的。
高壓噴射灌漿機理
（1)沖切摻攪。高壓水或漿液從直徑約2mm~3mm的噴射嘴射出，在動水壓力衝擊下，沿噴射方向沖切攪拌土體。
(2)升揚置換。水氣或漿氣同軸同方向噴射，壓縮氣體在水射束周圍形成氣幕，保護水或漿射束，減少射流與土的摩阻力，使射水束能量不過早衰減，以增加沖切距離。在沖切過程中，水、氣、漿與地基中的土粒摻攪混合，形成夾氣混合液，沿沖切範圍及孔壁與管路周圍間隙冒出地面。由於壓縮空氣在漿液中分散形成的氣泡與地面大氣的壓差，冒出的漿液呈沸騰狀，增加了升揚挾帶能力，使作用範圍內的土體細顆粒容易帶出地面，留下的土體粗顆粒和水泥漿混合，有利於增加凝結體強度。
(3)充填擠壓。水泥漿液將高壓水射流置換形成的空腔予以充填。結束噴射後一定時間仍要注入水泥漿，形成一定的壓力水泥漿槽，既防止水泥漿凝結後凝結體的收縮，又有利於漿液對板牆兩側土體的擠壓滲透，使板牆和兩側土體結合緊密。
(4)滲透凝結。注漿過程中，水泥漿液向兩側土體孔隙中滲透形成凝結層，厚度以土體顆粒級配及孔隙度而異，在孔隙度很大的砂卵石地層中厚度可達10cm~50cm，在細砂層或壤土層中厚度較小。
(5)位移袱裹。沖切攪拌過程中，遇有大顆粒，將使射流受阻，但隨著自下而上的沖切摻攪，大顆粒下沉，水泥漿在大顆粒周圍形成袱裹充填凝結作用。
高壓噴射灌漿施工
施工設備 分三管、二管和單管構件各有不同。三管法包括高壓水泵、空氣壓縮機、漿液攪灌機;二管法包括空氣壓縮機和高壓泥漿泵;單管法只設高壓泥漿泵。上述3種設備在施工時都必須備有進行旋、擺、定噴及提升的孔口裝置。
施工方法 因工程要求噴射介質的不同，可分為只用水泥漿液的單管施工方法、氣加水泥漿的雙管施工方法和水加氣加水泥漿液的三管施工方法。單管和雙管法適用於淤泥質地層或要求旋噴樁等直徑比較小的工程。三管法適用於地層比較複雜，尤其是一些有大粒徑、土質硬的地層或一些工程要求大樁徑的情況。①單管法，漿液壓力可達10MPa~25MPa，排量為70L/min~250L/min;由於需用高壓泥漿泵直接壓送漿液，泵易磨損;射流與兩側土體摩阻力大，射流受限，形成的凝結體較小，一般樁徑為0.4m~0.9m。②雙管法，用氣幕保護水泥漿液射束，使氣、漿同軸同向噴射，漿壓力為10MPa~25MPa, 排量為600L/min~1200L/min。與單管法相比，由於有氣幕保護，形成的凝結體增加約1倍。③三管法，水、氣同軸同向噴射，氣幕保護水射束，同時由注漿管底部輸送漿液，高壓水泵壓力為25MPa~50MPa，排量為800L/min~1500L/min。漿液採用水泥漿或水泥加黏土漿，輸送量為80L/min~160L/min，漿液的相對密度為1.6~1. 8。漿液壓力較低，只要注入孔底，利用高壓水形成的負壓，將漿液帶入溝槽。由於高壓泵直接壓入清水，可使用壓力較高的高壓水泵，機械不易磨損，形成的凝結體較單管法和雙管法大0.5倍~倍。
分類
按噴射形式可分為旋噴、擺噴和定噴3種。
①旋噴可形成樁柱狀凝結體，主要適用於地基加固，同時也可適用於高水頭的柱列式防滲牆。
②擺噴可形成較厚的板牆，適用於中低水頭的防滲板牆。
③定噴可形成薄板牆，適用於低水頭的防滲工程。
實際套用
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，在不開挖，不釋放地基應力的情況下，按設計高程和幾何形狀鑽孔，下注漿管即可進行加固，也可重建新的防滲牆。該方法有良好的連續接合性能，在有效沖切範圍內可實現“焊接式”或“切割式”連線。焊接式，即對地下己有建築物或由高壓噴射灌漿己形成的凝結體，先進行沖切剝離，再用漿液充填膠結，形成牢固的連線。“切割式”即對強度不大的結構物或由高壓噴射灌漿法形成的凝結體，高壓射流可將其衝擊切割，形成交叉或鑲嵌連線。上述2種連線方法只要是在有效射程以內，均可實現無接縫連線。高壓噴射灌漿的有效噴射距離與選用的工藝參數和地層條件有關:噴射壓力為30MPa ~50MPa的三管法，採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，為防止孔斜，造成下部不連線，必須用精度高的測斜儀，使孔斜控制在3%。以內，以孔深和孔斜率計算出孔距。在有大顆粒的地層，應提高噴射壓力，並採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。對強度要求不高的低水頭工程，可採用定噴法，以折線連線，形成折線板牆帷幕。對兼有防滲和補強雙重要求的工程，可用擺噴法或旋噴、擺噴、定噴三結合的方式，形成振板式凝結體，適用於防滲同時兼有地基加固等工程。
20世紀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研究所引進改造了原設備，使之適用於水利工程地基的防滲工程，己推廣到20幾個省、自治區、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，鑽孔深41m，取得了良好效果。中國雲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，鑽孔深26m，建造防滲牆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，鑽孔深73 m，獲得成功。中國三峽圍堰工程造地下防滲牆己突破大塊徑(2.0m左右)漂石營造防滲牆工藝。在塊石堆石體中營造防滲牆的工藝己在山東青島污水處理廠施工成功。
