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=2QtL(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。
