2.2 振孔高喷技术原理与特点

2.2.1 振孔高喷技术原理

振孔高压喷射灌浆工艺是利用大功率高频振动锤将设有喷嘴钻头的一整根高压喷射管（称振管，即钻杆与高压喷射管复合体）直接振入地层至设计深度成孔（使造孔和下置高喷管一次完成），在振管上提过程中将高压喷射介质调整到设计参数进行高压喷射灌浆作业的高压喷射灌浆新工艺。

振孔高压喷射灌浆工艺实质是充分利用了振动力造孔成孔效率极高的优势，能实现小孔距（如0.6～0.8m）高压喷射灌浆施工。由于孔距较小，可以充分有效地利用高压喷射流在近喷嘴处的高能区强力冲击切割、重复扰动地层，既可以保证墙体连续，又能实现快速提升；振动成孔施工速度快、不接钻杆、不使用冲洗液的优势，可以实现高压喷射孔不用分序，依次施工连续成墙；根治了塌孔及假灌弊病，确保了墙体质量。

2.2.2 振孔高喷技术特点

1.优点

（1）工序简单。一根振管使钻杆和高压喷射管实现一体，振动强力成孔（不需要泥浆护壁），使成孔过程和高压喷射灌浆孔内一次完成，实现了钻孔不用分序，可依次进行高压喷射灌浆施工。从技术上彻底解决了常规钻孔高压喷射灌浆繁琐的施工工序，即先用钻机钻孔（一般要采用泥浆护壁）—移开钻机—高压喷射机就位—安装高压喷射管—进行高压喷射作业，并且从根本上避免了常规钻孔的“塌孔”现象导致的高压喷射管经常不能一次到达孔底预定深度而进行反复扫孔反复起下高压喷射管等弊端。

（2）造孔效率极高、施工速度较快。采用大功率高频振动锤（60～90kW）可直接将高压喷射振管（厚壁优质钢管）振入地层，一般在砂砾石地层中15～20m深孔只需10min左右。这就可以充分利用快速成孔的优势，实现“小孔距（0.6～1m）、高提速（15～50cm/min）”的高压喷射成墙工艺。

极高的振动造孔速度以及较快的高压喷射提升速度，使得振孔高压喷射灌浆工艺具有了较高的施工速度，一般单机工效约为钻孔高压喷射的2倍以上。

（3）墙体质量好。由于采用“小孔距”成孔，充分利用了高压喷射流近喷嘴处的高能区强力冲击、切割地层，效率更高，效果更好，成孔不分序依次连续施工，高压喷射时对前一高压喷射孔可重复喷射效果，从而有效保证了墙体的连续性。采用了高压水泥浆射流的振孔摆喷或振孔旋喷工艺，即使在较大粒径的卵砾石地层中也可能振动成孔，从而建成优质防渗墙。

取消泥浆护壁，以及在淤泥质等易缩径地层中，可完全避免常规钻机造孔无法回避的缩径、塌孔和粗颗粒沉淀造成的“假灌”现象。高压喷射振管直接振到设计深度，高压喷射灌入孔内的都是水泥浆，从根本上确保了成墙深度和质量。

（4）对地层适应性强。由于采用强力振动成孔，因此振孔高压喷射灌浆工艺更广泛地适用于各类第四系松散—密实地层。在厚度不大的淤泥质地层以及强风化岩层也适用。

（5）节省材料减少污染。振孔高压喷射灌浆工艺因小孔距施工，喷射效率的提升可以实现较快的提升速度，提升速度是钻孔高压喷射提升速度的1.5～3倍，这样，弃浆量较小，废浆污染随之大幅度减少。

2.局限性

振孔高喷工艺相对传统钻孔高喷灌浆工艺有很多优点，但也存在某些局限性，现对这些局限性进行分析，并就振孔高喷灌浆工艺相对的发展方向论述如下：

（1）振孔深度受限。目前，振孔高喷工艺可以施工的最大深度约为27m，主要受两大因素决定，一是高喷机主立柱的高度限制，二是振动锤击振力的限制。

1）高喷机主立柱的高度限制。主要是出于安全因素和整机体积不能过大而失去对场地条件适应性的考虑，目前振孔高喷工艺还是使用一根振管直接到达孔底，中途不接管的设计方案。高喷机主立柱最大高度设计为32m，去除振动锤高度和必要的安全距离，最大可实现振孔深度27m。

2）振动锤激振力的限制。振孔高喷工艺最主要的优点是成孔速度快，可不分序连续施工，但成孔效率随着孔深的增加，受到的影响会越来越大。因为主要的成孔动力设备是振动锤，在振动锤带动下，振管进入地层，随着造孔深度的增加，振管长度相应增加，这样不可避免地出现以下两种情况：首先振动锤产生的振动力通过振管传递到孔底时能量损失会增大，同时对振管的刚度和抗稳定性也有更高的要求；其次振管与地层土体的摩擦力随孔深增加而增大，这主要和振管的直径和地层土体条件有关。

（2）受地质条件的限制。振孔高压喷射灌浆工艺由于采用了强力振动成孔，可以广泛地适用于各类第四系松散—密实地层，也可在厚度不大的淤泥质地层中应用。有一定的入岩能力，主要在全、强风化岩层中可以适用。但是振孔最大深度和成孔效率却会受不同的地层条件的限制，如在遇到特别密实的砂卵砾石层时，成孔效率很低，孔深受限，综合性价比不高。

（3）引入其他高效造孔工艺和器具。如振管底部装置高压液动或风动冲击器等钻具，以适应卵砾石、孤石、基岩等地层。