高压旋喷灌浆技术在软弱地基处理中的应用效果分析

引言：在工程建设中，软弱地基处理是保障结构安全的关键环节。高压旋喷灌浆技术作为一种高效的地基处理手段，凭借其独特的作用机理和广泛的适用性，在建筑、水利、交通等领域得到广泛应用。随着工程建设对地基质量要求的不断提高，深入了解该技术的原理、分类、施工流程及其在软弱地基处理中的应用效果，分析影响其应用的因素，对于优化施工方案、提高工程质量具有重要意义。本文旨在全面阐述高压旋喷灌浆技术，为相关工程实践提供参考。

一、高压旋喷灌浆技术概述

（一）技术原理

高压旋喷灌浆技术是通过专用钻机将带有喷嘴的注浆管钻进至土层预定深度后，以高压设备使浆液或水以20-40MPa 的高压流从喷嘴喷出，冲击切割土体。浆液在高压射流作用下与土颗粒强制搅拌混合，待浆液凝固后，便在土体中形成具有一定强度（0.5-8.0MPa）和防渗性能的固结体，从而达到加固地基或止水防渗的目的。该技术利用高压射流的动能破坏土体结构，实现浆液与土体的有效融合，适用于软土、砂土、粘性土等多种地质条件。

（二）技术分类

1．单管法：仅使用一根注浆管，通过高压泵将水泥浆液直接从喷嘴喷出，形成喷射流切割搅拌土体。其固结体直径较小，一般为 0.3-0.8m ，施工设备简单、成本较低，适用于对固结体直径要求不高的浅层地基加固或防渗工程。

2．双管法：采用内外双重注浆管，内管喷射高压水泥浆液（ 20-30MPa ），外管同时喷射压缩空气（ 0.7-0.8MPa ）。高压浆液与压缩空气形成复合喷射流，增强对土体的切割能力，固结体直径可达 0.5-1.5m ，适用于中深层地基处理。

3．三管法：由输送水、气、浆三种介质的管道组成，分别通过高压水（30-40MPa）、压缩空气（0.7-0.8MPa）和水泥浆液（ (0.3-0.5MPa ）。高压水射流先行切割土体，压缩空气扩大喷射范围，浆液随后填充混合，形成的固结体直径最大，可达 1.0-2.0m ，承载力和防渗效果更优，多用于重要工程的深层地基加固。

（三）施工工艺流程

高压旋喷灌浆的施工流程主要包括：施工准备 $$ 钻机就位→钻孔 $$ 下注浆管→高压喷射注浆→拔管→冲洗设备→移机。施工准备阶段需完成场地平整、设备调试及浆液配比试验；钻孔时确保钻机垂直度误差不超过 1% ；高压喷射过程中需控制注浆压力、旋转速度（ 10-20r/min ）和提升速度（ 10-25cm/min ），根据地质条件调整参数；喷射结束后缓慢拔管，避免浆液回抽影响固结体质量，最终形成连续完整的防渗或加固结构。

二、高压旋喷灌浆技术在软弱地基处理中的应用效果分析

（一）地基承载力提升效果

在软弱地基处理中，高压旋喷灌浆技术通过形成高强度固结体，显著提升地基承载能力。对于淤泥质土、粉质黏土等软土层，经单管法处理后，地基承载力特征值可从原有的 50-80kPa 提升至 120-180kPa ；采用三管法处理含砾石的软弱夹层时，承载力提升更为明显，部分工程中甚至可达300kPa 以上。固结体与周围土体形成复合地基，通过应力扩散效应减少地基单位面积荷载，尤其在建筑地基处理中，能有效满足上部结构对地基承载力的要求，避免因承载力不足导致的结构开裂或沉降超标。

（二）地基沉降控制效果

该技术对地基沉降的控制作用主要体现在减少工后沉降量和不均匀沉降两方面。在高速公路软基处理中，经双管法旋喷处理后，工后沉降量可控制在 50mm 以内，远低于未处理地基的200-300mm ；对于大型储罐地基，通过合理布置旋喷桩间距（通常1.2-2.0m ），能将不均匀沉降控制在 0.5% 以内。固结体的刚性特征限制了土体的侧向变形，配合排水措施可加速地基固结，缩短沉降稳

定时间，确保工程长期安全。

（三）地基稳定性改善效果

高压旋喷灌浆形成的连续防渗帷幕和加固体，能有效提高软弱地基的整体稳定性。在边坡处理中，旋喷桩与土体形成抗滑体系，可使边坡安全系数从1.0-1.2 提升至1.5 以上；在水利工程堤坝地基处理中，三管法形成的防渗墙渗透系数可降至 10-6-10-8cm/s ，大幅降低管涌风险。此外，对于存在液化隐患的饱和砂土，旋喷处理能消除砂土液化可能性，在地震设防区域作用尤为显著，保障地基在动力荷载下的稳定性。

三、影响高压旋喷灌浆技术应用效果的因素

（一）地质条件

地质条件是决定高压旋喷灌浆效果的核心因素，直接影响固结体形态与强度。对于黏粒含量超过 30% 的黏性土，浆液易被黏土颗粒吸附导致扩散范围缩小，需增大注浆压力以突破土体阻力；而在砂性土地层中，浆液渗透速度快，若粒径大于 2mm 的颗粒占比超过 20% ，易出现浆液漏失，需采用间歇注浆或添加速凝剂控制扩散。当遇到地下水位高于注浆点 3m 以上时，水流冲刷会稀释浆液，需提前设置止水帷幕或采用高压喷射与注浆相结合的复合工艺 [1]。

（二）注浆参数

注浆参数的匹配性直接影响固结体质量，主要包括压力、流量与浆液配比。高压水压力不足（低于20MPa）会导致土体切割不充分，而压力过高（超过40MPa）则易引发地层扰动；对于粒径 5-10mm 的砾石层，需将注浆压力控制在30-35MPa，同时将水泥浆液水灰比调整至1.0-1.2，以平衡流动性与早期强度。注浆流量需与地层渗透性适配，在粉土层中宜控制在 80-100L/min ，砂卵石层则需提升至 120-150L/min ，避免因流量过大造成浆液浪费或过小导致固结体强度不足[2]。

（三）施工工艺

施工工艺的规范性是保证技术效果的关键。钻孔垂直度偏差若超过 1% ，会导致旋喷桩倾斜，影响相邻桩体搭接质量；在软塑土层中，需采用套管跟进钻进工艺，防止孔壁坍塌。浆液搅拌时间不足（低于 3min ）会导致水泥颗粒分散不均，后期强度降低 15%- 20% ，而搅拌后静置超过 30min 则易出现离析，需采用连续搅拌装置保持浆液均匀性。高压设备压力波动若超过 ±2MPa ，会造成固结体强度离散，需配备稳压装置并每小时校验一次压力值[3]。

结语：高压旋喷灌浆技术在软弱地基处理中展现出显著优势，能有效提升地基承载力、控制沉降并改善稳定性。其效果虽受地质条件、注浆参数和施工工艺等因素制约，但通过科学分析与合理调控，可充分发挥技术效能。随着工程技术的不断发展，该技术将进一步完善，在更多复杂地质条件下的工程中发挥重要作用，为保障工程结构安全、推动工程建设发展提供有力支撑。

参考文献

[1] 王磊 . 高水位条件下旋喷灌浆复合工艺应用研究 [J]. 工程地质学报 , 2022,30(3), 789-797.

[2] 赵辉 . 粉土层高压旋喷注浆流量对固结体强度的影响 [J].土木工程与管理学报 , 2023,40(1), 45-52.

[3] 吴晓 . 跳孔法施工顺序对高压旋喷桩群加固效果的影响[J]. 岩土力学 , 2021,42(6), 1673-1682.

第一作者姓名：李强，性别：男，出生年月：19880516，籍贯：河南人范县，学历：硕士研究生，研究方向：地质工程岩土工程，职称：工程师，工作单位：，

第二作者姓名：杨进军，性别：男，单位：中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司。

第三作者姓名：张黔飞，性别：男，单位：中国电建集团贵阳勘测设计研究院有关公司。