高喷灌浆

第四节高压喷射灌浆

1、高喷灌浆的工作原理及适用范围（前言）

我国自20世纪70年代引进高压喷射灌浆技术以来，在1980年以前，主要是用以处理软土地基，以提高地基承载能力为主。自1980年水利部把该项技术列为堤坝防渗加固重要研究课题以后，灌浆技术得到了迅速发展。高喷灌浆技术已广泛地应用于各种建筑物地基的加固、边坡挡土、地下工程缺陷修补等工程中，在水工建筑物中主要是用于防渗。

根据工程需要和地质条件，高压喷射灌浆可采用旋喷、摆喷、定喷三种形式，每种形式可采用单管法（CCP工法），二管法（JSG 工法）和三管法（CJP工法）。各喷射形式的不同之处在于喷射管的运动形式不同，旋喷是使喷射管做旋转、提升运动，在地层中形成圆柱形桩体的高喷灌浆施工方法；摆喷是使喷射管做一定角度的摆动和提升运动，在地层中形成扇形断面的桩柱体的高喷灌浆施工方法；定喷是使喷射管向某一方向喷射，同时一面提升，在地层中形成一道薄板墙的高喷灌浆施工方法。

高喷灌浆工法，分为单管法（CCP工法），二管法（JSG工法）和三管法（CJP工法）。各工法的能量发生装置和能量介质是不同的。单管法和二管法，它们的能量发生装置是高压泥浆泵，能量介质是浆液，是利用高压浆液射流切割破碎土体，并与地层中的土、砂颗粒掺搅混合后而形成的墙体。三管法的能量发生装置是高压水泵，能量介质是水，是利用高速水射流切割破坏土体，它的低压浆液是

靠高速水、气流的卷吸作用带入切割范围地层内，并与升扬置换后剩余的土、砂颗粒掺搅混合后而形成墙体。

2、施工中常用的设备

施工过程中使用的主要设备与机具见下表。

施工机械设备汇总表

3、高喷灌浆主要施工参数

高喷灌浆施工参数可按照表3.1选择

4、高喷灌浆施工工艺流程

施工程序

钻机就位调平→造Ⅰ序孔至设计深度→验孔→移钻机至下一同序孔位→旋喷钻机就位调平→地面试喷→下喷管至设计始喷高程（制浆）→开机（送浆、气）→定摆→孔底静喷→摆动提升喷管至终喷高程→终孔静喷→起喷管并清洗管路→静压回灌→移机至下一同序孔位→间隔1～2天后施工Ⅱ序孔。

施工程序详见高压喷射灌浆施工工艺流程框图3.1。

图3.1 高喷灌浆施工工艺流程框图

高喷防渗墙的结构形式有下列几种情况如图3.2

(a) 单排、双排和三排旋喷套接

(b) 旋喷摆喷、旋喷定喷搭接

(c) 摆喷对接和折接

(d) 定喷折接

图3.2 高喷墙的结构形式

5、高喷灌浆质量控制

①高喷钻孔

a）钻孔分两序进行，先钻Ⅰ序孔，后钻Ⅱ序孔。

b）钻机就位后，保证立轴与孔位中心对正，并使立轴垂直向下，孔位偏差不得大于50mm。因故变更孔位时，应征得监理或设计单位

同意。

c）钻机布置平稳，慢速钻进，钻孔施工时尽量保持孔向垂直。

d）钻孔孔径不小于150mm。

e）在钻进过程中，出现泥浆严重漏失、孔口不返浆时，可采取加大泥浆浓度、泥浆中掺砂或填充堵漏材料等措施，直至孔口返浆后继续钻进。

f）钻孔的有效深度应超过设计墙底深度0.3m。

g）钻进时应详细记录孔位、孔深、地层变化、孔斜和漏浆、掉钻等异常情况。

h）钻进暂停或成孔待喷时，孔口应加盖保护；若时间较长，应采取措施防止塌孔。

②高喷灌浆

a）钻孔经验收合格后，方可进行高喷灌浆。

b）高喷灌浆分两序进行，先喷Ⅰ序孔，后喷Ⅱ序孔。Ⅰ序孔与Ⅱ序孔间隔时间不小于24小时。

c）喷射机就位后，保证转盘与孔位中心对正，并使转盘保持水平。

d）上喷管前，应进行地面试喷，使各施工技术参数达到规定值。

e）下入、拆卸喷射管时，应采取措施防止喷嘴堵塞。

f）当喷头下至设计孔深时，调整好摆动方向和摆角，按规定的各参数值送浆、气进行静喷。待浆液返出孔口、情况正常后，方可按规定的参数进行由下而上喷射注浆。

g）应按监理人指示定期测试水泥浆液密度。

h）施工过程中，应经常检查高压泥浆泵的压力和排量、空压机的风压和排量、提升速度及耗浆量。

i）高喷灌浆应全孔连续作业，并使二重管机具运转时浆、气保持规定值，同轴喷射。注浆管分段提升的搭接长度不得小于200mm。

j）因故停喷后重新恢复施工前，应将喷头下放50cm，采取重叠搭接喷射处理，方可继续向上提升和喷射注浆，并记录中断深度和时间。停机超过3h时，应对泵体输浆管路进行清洗后方可继续施工。

k）在高喷灌浆过程中，出现压力突降或骤降、孔口冒浆浓度或冒浆量异常等情况时，应查明原因，及时处理。

l）供浆正常情况下，孔口冒浆密度小且不能满足设计要求时，应加大注浆密度或注浆量。

m）在富水地层或冒浆量超过注浆量20%时，宜适当减少风量、降低风压或适当加快提升速度。

n）在孔口完全不冒浆或孔内严重漏浆时，可采取以下措施进行处理：

降低喷射管提升速度或停止提升；

降低高压泥浆泵压力、流量，进行原地灌浆；

加大浆液浓度或灌注水泥砂浆、水泥粘土浆；

向孔内冲填砂、土等堵漏材料；

与间歇灌浆相结合，进行多次反复灌浆。

o）若发生串浆，应填堵被串孔。待灌浆孔高喷灌浆结束，应尽

快进行被串孔的扫孔、灌浆或继续钻孔。

p）当喷浆管提升将近桩顶时，从桩顶以下1.0m开始，慢慢提升喷浆管至桩顶，并静止喷浆数秒。

q）高喷灌浆完成后，应连续将冒浆或水泥浆回灌至孔内，直到浆液面稳定为止。在黏土层或淤泥层内进行喷射时，不得将冒浆进行回灌。

r）施工中应如实记录高喷灌浆的各项参数、浆液材料用量、异常现象及处理情况。

s）高喷灌浆施工，应采取必要措施保证孔内浆液上返畅通，避免造成地层破裂和地面抬动。

③制浆

a）高喷灌浆主要材料为水泥，选用不低于32.5级普通硅酸盐水泥或复合硅酸盐水泥，质量必须符合规范要求。制浆用水一般应符合水工混凝土拌和用水的要求。

b）高喷灌浆宜使用水泥浆。必要时应加入3%水泥重量的膨润土和3%膨润土重量的碳酸钠来减缓水泥浆的沉淀速度。膨润土的细度应为200目。

c）水泥浆的搅拌时间：高速搅拌机应不少于30s；普通搅拌机应不少于90s。浆液温度应控制在5～40℃之间。从制备到用完时间，在环境气温10℃以下时，不超过5h；在环境气温10℃以上时，不超过3h。

d）浆液应在过筛后使用，并定时检测其密度。

e）冒浆利用：在含粘粒较少在地层中，孔口冒浆应经处理后方可利用。

6、高喷灌浆施工质量检测

高喷防渗灌浆工程质量检查项目、质量标准及检查方法均按《水利水电工程单元工程施工质量验收评定标准-地基处理与基础工程》（SL633-2012）表5.2.3执行。

1、孔位偏差：对于一般灌浆，如果地层孔隙连通性好，浆液可以渗流到很远的距离，高喷灌浆则不然，其喷射范围变化较小，因此，控制孔位偏差更加重要。规范中要求钻孔孔位与设计孔位偏差不得大于5cm。

2、钻孔深度：指钻机钻进高喷孔所达到的深度，即孔口以下钻具的实际长度。根据《水电水利工程高压喷射灌浆技术规范》（DL5200-2004）中8.0.7条规定：钻孔的有效深度应超过设计墙底深度0.3m。该超出设计孔深的钻孔工程量应计入总钻孔工程量。

3、喷射管下入深度：指钻孔完成后，喷射管前端喷嘴所达到的深度。喷射管下入深度一定要符合设计孔深要求。对于钻灌一体化设备，钻孔深度和喷射管下入深度是相同的。

4、喷射方向：指喷射管的喷嘴所指向的方向，即浆液从喷嘴喷出后中心线的指向方向。定喷和摆喷施工时，一定要检测和控制其喷射方向这一参数。根据高喷防渗墙的结构和孔位布置的不同，各个孔的喷射方向不一定相同，不能有错，否则，不能形成连续的高喷防渗墙墙体。

5、提升速度：它关系到防渗墙体的充填均匀性和密实性，而且影响防渗墙体的有效长度（旋喷体的直径），是确保工程质量的非常重要因素。若提升速度过快，对保证和提高墙体的密实性、连续性不利；提升速度过慢，则工效低，耗用浆液材料多，工程成本高。施工时以保证工程质量为主并兼顾工程效益。提升速度应在高喷灌浆现场试验中给予确认。

6、浆液压力：两管法高喷灌浆是利用高压浆液，冲击、切割、破坏地层土体的，它直接影响防渗墙体的有效长度、充填均匀性及密实性。三管法高喷灌浆的浆液压力仅需达到0.2~1.0MPa，即可充填扩散到水、气喷射的作用。

7、浆液流量：指有足够的浆液数量充填扩散到水（浆）、气喷射的范围内，也是关系到防渗墙体的充填均匀性和密实性。

8、进浆密度：指输入高喷灌浆孔的浆液密度。高喷灌浆浆液的水灰比可为1.5:1~0.6:1（密度约为1.4g/cm3~1.7 g/cm3）。

9、水压力：三管法高喷灌浆是利用高压水，冲击、切割、破坏地层土体的，因此，水压力直接影响到防渗墙体的有效长度。

10、孔序：高喷灌浆孔一般分为两序施工，便于高喷灌浆防渗墙体能够有效而紧密的连接。

11、孔斜率：高喷灌浆孔的孔斜率相对于一般灌浆而言，要求高，控制更严。技术规范中规定高喷灌浆孔的孔斜率不得大于0.3%。在施工过程中可对钻机（钻杆）的垂直度进行检测和控制。

12、旋喷转速或摆喷次数：高喷灌浆施工中，旋喷转速或摆喷

次数与提升速度有密切关系。技术规范中规定，旋喷转速或摆喷次数为提升速度数值的0.8~1.0倍。

13、回浆密度：指从高喷灌浆孔孔口返出来的浆液密度。在含黏粒较少的地层中进行高喷灌浆，孔口回浆应经处理后方可利用；在软塑至流塑状的黏性土或淤泥质土层中，其孔口回浆不宜回收利用。

14、围井试验：围井检查法适用于所有结构形式的高喷墙，并应符合以下要求：

a 可在井内开挖进行直观检查和取样，并做注水或抽水试验；亦可在围井中心处钻孔，做注水或抽水试验，如图14.1（a）及14.1（b）所示。

(a)(b)

1-围井；2-相对隔水层；3-地下水位；4-井内开挖；5-注水稳定水位；6-钻孔

图14.1 围井注水试验示意图

b 每3个至5个单元工程宜布置一个围井；少于3个单元的工程，至少应布置一个围井。

c 围井各面墙体轴线围成的平面面积，在砂土、粉土层中不宜小于3m2，砾石、卵（碎）石层中不宜小于4.53m2。

d 围井边墙与被检查墙体的技术条件应一致。

e 悬挂式高喷墙围井底部应进行封闭。

f 注水水位高于围井顶部时，围井顶部应予以封闭。

在透水地层中进行围井注水试验，高喷墙的渗透系数K可按下式进行计算。

K=

2Qt

L(H+h)(H-h)

式中:

K 渗透系数，m/d；

Q 稳定流量，m3/d；

t 高喷墙平均厚度，m；

L 围井周边高喷墙轴线长度，m；

H 围井内试验水位至井底的深度，m；

h 地下水位至井底的深度，m。

7 高喷灌浆施工资料汇编

《水电水利工程高压喷射灌浆技术规范》（DL/T5200-2004）中规定施工记录要求“齐全、准确、清晰”。齐全的要求是指该有的记录种类应齐全，每种记录中应记的项目应齐全；准确的要求主要是真实、正确、不编造，不弄虚作假；清晰的要求是字迹清楚、工整。

附录1、高喷灌浆施工记录

第钻孔钻进记录

工程部位：

工程项目：施工组别：接班孔深钻孔角度：钻机类型：本班进尺砼或复盖层厚度：年月日时至日时机高：交班孔深

机长：班长：记录员：监理：

高喷灌浆记录表

孔号孔序桩号单元工程年月日时至日时

机长：班长：记录员：监理：

高喷灌浆工程综合成果表

高喷灌浆孔质量检验表

孔号孔序桩号单元工程

喷射时间年月日时分至月日时

表A.0.2-1 单元工程施工质量验收评定表

表A.0.2-2 单孔施工质量验收评定表