高压喷射灌浆机理探析：作用与影响因素

从理论和工程实践分析，高喷的作用和机理主要有以下几个方面。

1.冲切掺搅作用

高喷技术主要是借助于高压射流，通过冲击、切割和强烈扰动，使浆液在射流作用范围内扩散，充填周围地层，并与土石颗粒掺混搅和，硬化后形成凝结体，从而改变了原地层结构和组分，借以达到防渗或提高承载力的目的。

高喷凝结体是多种因素综合作用的结果，其中原地层结构和施工条件对其性能起关键作用。

高压射流对地层结构的影响范围，取决于比能E值的大小，其表达式为

式中　E——每米施喷柱耗用的能量，MJ/m；

　　　P——喷射灌浆压力，0.1MPa；

　　　Q——射流浆量，L/min；

　　　v——提升速度，cm/min。(www.xing528.com)

比能E值大，旋喷柱的直径大，对同一地层、同一设计的柱径而言，一般有一最优比能值，通常选用40～70，最终应通过现场高喷试验确定。

2.升扬、置换作用

高喷施工时，水、气或浆、气由喷嘴中喷出，压缩空气除能对水或浆液构成外包气层，使水或浆液射流能透入地层较远距离，并维持较大压力破碎地层结构外，在能量释放过程中，类似“孔内空气扬水”原理，还可产生升扬作用，将经射流冲击切削后的土石碎屑和地层中细颗粒由孔壁及喷射杆的环状间隙中升扬带出孔外，空余部位由浆液替代，同时也起到了置换的作用。

3.挤压、渗透作用

高喷射流强度随射流距离的增加而较快地衰减，至射流束末端，虽不能再冲切地层，但对地层仍产生挤压作用。同时，喷射结束后，静压灌浆持续进行，对周围土体产生渗透作用，这样不仅可以促使凝结体与周围土体结合更加密实，还在凝结体外侧产生明显的渗透凝结层，具有较强的防渗性能，渗透凝结层厚度依地层性和颗粒级配情况而异，在渗透性较强的砂卵（砾）石地层可达10～15cm厚，在渗透性弱的地层，如细砂层或壤土层，厚度则很薄，甚至不产生渗透凝结层。

4.位移握裹作用

地层中较小的块石，由于喷射能量大，辅以升、扬置换作用，最终浆液可以填满块石四周空隙并将其握裹。遇到大的块石或在块石集中区，应降低提升速度，提高比能值，在强大的冲击震动力作用下，块石会产生位移，浆液沿着块石四周空隙或块石间孔隙渗入，在高压喷射、挤压、余压渗透，以及浆气升串综合作用下，产生握裹凝结作用，形成连续和密实的凝结体。