我国建设事业自改革开放以来飞速发展,但至今仍存在大量软弱地基需要加固处理。灌浆技术因其施工简便、成本低、桩身强度大等优点在众多地基加固技术中脱颖而出,但大量工程实践表明,传统的灌浆技术存在许多不足。无返浆高压旋喷复合灌浆技术是针对在河道挡墙地基复杂地层防渗加固工程中,普遍存在桩(墙)不连续、缺陷多、效果差、返浆冒浆资源浪费等技术质量问题,提出的一种新、老技术相结合的复合灌浆新型技术。无返浆高压旋喷复合灌浆技术区别于传统灌浆技术,全孔采用水泥稳定浆液钻灌一体,达到目标地层深度后自下而上采用触变水泥基浆液对松散软弱地层进行高压喷搅灌注,浆液冲切力小于土体结构临界强度时浆液将继续沿高压射流方向以高压挤密、高压劈裂等的复合作用施加于远端地层。本论文以某防洪堤改造项目地基灌浆加固工程为依托,进行了四个方面的研究,主要研究内容及成果如下:(1)对无返浆高压旋喷复合灌浆技术的作用原理进行理论分析;分析自上而下钻灌一体阶段中稳定浆液对土体的填充、渗透、护壁作用;自下而上阶段高压旋喷复合灌浆时高压喷射流的构造和性质以及高压喷射流对土体的冲切掺搅、劈裂、挤密作用。依据触变水泥基浆液的物理力学特性通过理论推导分析“不返浆”封孔机理,并对复合灌浆成桩机理及影响因素;水泥土的固结机理等方面进行总结探讨。(2)通过室内实验研究植物胶对水泥基浆材的密度、漏斗粘度、析水率、凝结时间(初凝、终凝)、流动度、抗折和抗压强度的影响规律,发现植物胶的加入不影响浆液的密度,使浆液的粘度大幅度提升并延长凝结时间,提高浆液的沉降稳定性,减小析水率。在试验阶段内触变水泥基浆液植物胶的最优掺入量为2%～3%。结合扫描电镜影像和化学理论,从分子结构角度深入探讨植物胶的触变改性机理,认为植物胶中的多糖和纤维素分子在浆液中起到网格拉结作用配合脂肪分子的成膜作用,阻隔部分水泥颗粒的水化反应,使浆液呈现上述性质。(3)采用离散元PFC2D5.0软件模拟高压喷射流作用下裂隙发生、发育过程,直观展现浆液对土体的挤密、挤劈作用。分别对比3MPa、9MPa、20MPa灌浆压力和不同灌浆持续时间下土体劈裂的范围大小。土体颗粒孔隙率变化曲线和孔压曲线表明低压下土颗粒受扰动被压缩,微调后仍处于平衡状态,而高压下土颗粒出现背离灌浆孔的位移,浆液能量大于土体结构的临界强度值时,原始结构发生失稳破坏,在地层接触张力较大的土颗粒处产生剪切力,发生水力劈裂。(4)结合某防洪综合改造项目地基灌浆加固工程现场勘探、取芯和桩头开挖试验,评价该项技术的节能型与经济性,总结分析无返浆高压旋喷复合灌浆技术参数。无返浆高压旋喷复合灌浆技术针对堤防建筑物基础加固的技术先进性、工艺可行性、施工环保性与质量可靠性。