谈建筑工程中高压喷射注浆施工技术

胡 斐

(山西宏厦第一建设有限责任公司，山西 阳泉 045000)

谈建筑工程中高压喷射注浆施工技术

胡 斐

(山西宏厦第一建设有限责任公司，山西 阳泉 045000)

介绍了高压喷射注浆施工的特点，从单管、二重管、三重管和多重管等方面，阐述了高压喷射注浆的施工方法，并分析了注浆施工对土层与固结体的作用，给出了高压喷射注浆施工技术的适用范围。

高压喷射注浆，土层，固结体，施工技术

1 高压喷射注浆施工技术简介

在我国现阶段的建筑工程中，多采用高压喷射注浆技术进行相关工程的建设工作。这种方法首先利用相关的设备机器打好孔洞,然后通过喷射压力为20 MPa～40 MPa的喷射设备为水或其他浆液的喷射过程提供能量,使其能够连续高速的喷出。通过这种方法，可以得到建筑工程项目所要求的固结体，其固结体的形成机理是利用高压流的冲击来分离土层颗粒，使得较大的颗粒与浆液混合凝固。高压喷射注浆施工技术所凝固成的固结体因高压喷射嘴运动形式的不同而呈现出不同的形状。通常采用旋喷法时,形成圆盘状固结体;对于旋提喷法,则一般呈圆柱状固结体;采用定喷法时,形成薄板墙状固结体;采用提摆法时,形成墙板状固结体。综合而言，高压喷射注浆施工技术以其自身具有的优点而在建筑等工程领域得到较为广泛的应用。

2 高压喷射注浆施工技术方法

在我国的建筑工程中,考虑到地形多变、构造复杂等实际因素，高压喷射注浆技术可以大致分为四类,即单管、二重管、三重管和多重管高压喷射注浆施工技术方法。

2.1 单管高压喷射注浆施工技术方法

在高压喷射注浆施工技术方法中,单管高压喷射注浆施工技术方法是最基本的一种方法,其工作过程按照广义的高压喷射注浆技术的原理进行。单管高压喷射注浆施工技术方法顾名思义，在具体的施工过程中只有一个管道，水或其他浆液通过这个管道,再经特殊喷嘴到达所要求的土层中,通过相关的凝结作用,对建筑工程的地基进行物理性质方面的改善优化，从而形成了工程所要求的地基土体。通常情况下,由于浆液与土层颗粒的相互粘结作用，因此这种方法对建筑工程的地基优化改善的结果是，形成性能较好的桩体，其厚度一般为0.6 m～1.2 m。

2.2 二重管高压喷射注浆施工技术方法

从技术原理来说，二重管高压喷射注浆技术方法的根本原理与单管法相同，只不过进行了一定程度上的扩展。其施工过程是按照建筑工程的设计要求在地基上打出两个孔洞,然后使用二重管代替单管作业,在相关设备仪器的支持下,完成施工。二重管技术方法中,两个喷射管的作用各不相同。一个喷射管是将准备好的浆液喷射到地基的内部,从而改变优化原地基土体的性质,其过程与单管高压喷射注浆技术相似。另外一个喷射管的作用则是喷射高压的空气流，使其到达所要求的土层，改变压强,增大地基土体内部的空气压力,从而加强物质间的粘合力,进一步的改善和优化地基土体性质。在高压喷射设备的压力方面,内管也就是喷浆管的压力，一般大于20 MPa,外管也就是喷气管的压力，一般为0.7 MPa。

2.3 三重管高压喷射注浆施工技术方法

三重管高压喷射注浆施工技术方法的工作原理与单管和二重管相似,都是通过改变内部构造而达到目的，增强浆液与土层颗粒的粘结力,从而改善和优化地基土体的性质。只不过在三重管高压喷射注浆施工技术方法中,使用的是三重管,分别将浆液、高压空气和高压水流喷射到地基土体的内部。在三重管高压喷射注浆施工技术的实施过程中，要格外注意三个喷射管的启动顺序，否则会影响土层颗粒与浆液的结合程度，从而对工程质量造成影响。三重管技术在高压设备的压力方面,喷浆管压力一般为0.5 MPa～3 MPa之间;喷水管压力在20 MPa～30 MPa之间;喷气管压力在0.5 MPa～0.7 MPa之间。

2.4 多重管高压喷射注浆施工技术方法

多重管高压喷射注浆施工技术方法的原理是通过多重管喷射高压水流,对所施工的土体进行较大程度的破坏,减少土体颗粒聚集的现象,同时要利用真空泵快速的将形成的泥浆抽出。在反复的进行操作后，在施工土体的内部，会形成一个相对较大的空间，然后应用超声波设备进行相关的测量分析,从而确定相关的填充材料,最后在施工处形成柱状的固结体。多重高压喷射注浆施工技术方法在高压设备的压力方面,喷浆管压力一般为1 MPa～3 MPa;喷水管压力在20 MPa;喷气管压力在0.7 MPa。

3 高压喷射注浆施工技术方法的作用

3.1 喷射流对土层的作用

通过对建筑工程中高压喷射注浆技术的研究与应用探讨,发现其对于土层有以下几种作用：

1)在高压喷射流的作用下,土层受到外力冲击,使土层颗粒遭到破坏,并且随着高压喷射的进行过程,冲击处周围的土层也开始受到影响,从而达到破坏土层的作用。通常情况下,高压喷射流的大小直接影响着土层的破坏程度,同时对固结体的体积产生影响作用。

2)高压喷射流的能量会随着喷射进程而减弱,破坏作用也会相应的减小,但在这时会产生一种作用于土层的挤压力。也就是使得部分土层颗粒之间的间隙被浆液填满,进而增强土层颗粒之间的粘合力,优化所形成的固结体性质。

3)在高压喷射流的冲击过程中,喷射流的脉动负荷会打破土粒间的平衡状态,使土层颗粒变形。在喷射过程中由于喷射流作用而形成的反作用力,会促进对地基土层的破坏作用,这也就是水楔效应现象。

4)在高压喷射过程中,喷射流的冲击作用相当于一种反复锤击土层的力,使得土体的内部进一步被破坏,加剧了土层的破坏作用,我们将高压喷射注浆施工过程中的这种技术效果称作水块的冲击力。

5)在高压喷射过程中,被冲击的土层表面有时会出现压力变动的情况,导致该处产生较大的压力差,发生空穴现象。空穴现象发生时,由于高压喷射流的影响,会使得松软土层遭到破坏,从而促进对地基土层的破坏程度。

6)在二重管高压喷射注浆方法中,由于浆液只从一个管道喷出，而另一个喷射管喷射高压空气,因此在喷射过程中,当喷射流破坏土层后,高压气流可以迅速搬运土层颗粒,使得高压喷射流继续对未破坏土层进行破坏,这样就降低了能量损耗,使高压喷射流更好的破坏土层,提高工作效率。这种作用方式也被称为气流搅动。

3.2 固结体的性能

我国建筑工程中的高压喷射注浆施工过程,常用的硬化剂是水泥。在高压喷射注浆过程中,除了少部分的土层颗粒以外,绝大多数的土层颗粒间隙都被水泥浆填满,与水泥进行了充分混合,并且随着喷射注浆过程的进行,会有各种水化物结晶产生。在高压喷射注浆施工过程后期,由于各种作用,使得土层颗粒的致密性提高,最终形成的固结体具有良好的性能。

3.3 固结体的状态

高压喷射注浆施工技术根据所用方法和高压喷嘴运动形式的不同,会产生不同的固结体状态,以满足不同的设计要求和目的。但纵观高压喷射注浆技术在各工程领域中的施工过程,其固结体的形态总体上归纳为板墙状、圆柱状以及扇形状。

通过对高压喷射注浆技术所形成的固结体观察可以发现,这种技术形成的固结体四周略显粗糙,这是因为在高压喷射过程中,受到喷射速度、土层构造等因素的影响。再者在高压喷射注浆技术所形成的固结体中,不可避免的存在气泡,因此与混凝土块相比,质量比较轻。高压喷射注浆施工技术方法所形成的固结体外围有一层致密性较高的保护壳,因此透气、透水性能较差,但利用这一特点可以使高压喷射注浆技术广泛的运用在水利工程中。在一些常见的建筑工程的施工中,常利用这种技术所形成的固结体强度较高的特点,来进行地基工程的施工建设。

4 高压喷射注浆施工技术方法的适用范围

4.1 土质条件范围

高压喷射注浆施工技术与传统的注浆技术相比,确实具有诸多优点,但我们也不得不正视其存在的局限性。在现阶段的建筑工程施工中，高压喷射注浆技术主要应用于粘性土、淤泥质土体等土质条件的地基施工建设中。如果要在介质含量较为复杂的土体中开展工程建设,例如含有块石、坚硬粘性土等土体,则要进行科学严谨的试验测定相关的数据和条件,根据所拥有的资料来进行判断能否使用这种方法,切忌盲目开展工程建设。如果在某些地区进行试验时发现,浆液在该地区无法凝固,而且加入其他物质以后也无法达到施工要求标准,则说明该地区无法使用高压喷射注浆施工技术方法进行工程建设。

4.2 工程建设使用范围

研究其使用范围,发现主要围绕着地基强度的提高和地下工程为中心开展。一是要提高地基的承载力;二是要采取相应的措施来应对各种可能会发生的问题，例如滑坡与坍塌的防护工作、复合式地基的施工防护工作、软基的加固强化工作等;三是要做好施工现场周围的建筑工程项目的保护工作,以免影响周围建筑的性能和寿命;四是对于某些特殊地形的建筑工程项目,要综合考虑其影响因素,做好相关的防护工作,例如在堤坝、港口处开展建筑工程建设时,要做好防渗防水的工作。

5 结语

纵观工程项目的建设，高压喷射注浆施工技术不仅在建筑工程领域，在某一些工程领域也有相应的应用。掌握并创新高压喷射注浆技术的方法，注意其使用的限制要求，对于发展高压喷射注浆技术以及在相关领域的应用具有重要的促进意义。虽然现阶段高压喷射注浆技术也面临着一些问题和限制,但我们要用正确的眼光看待问题,在技术应用过程中，把握正确的尺度，不断创新，改善优化，促进高压喷射注浆技术的发展和我国建筑工程领域的进步。

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On construction technique of high-pressure jet grouting in architectural projects

Hu Fei

(ShanxiHongshaNo.1ConstructionCo.,Ltd,Yangquan045000,China)

The paper introduces the features of the high-pressure jet grouting construction, illustrates its construction methods from the single pipe, double-pipe, triple-pipe, and multiple pipe, and analyzes the role of the grouting construction on the stratum and induration, and provides the applied scopes for the high-pressure jet grouting construction technique.

high-pressure jet grouting, stratum, induration, construction technique

1009-6825(2017)05-0123-02

2016-12-07

胡 斐(1988- )，男，助理工程师

TU473

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