地球的高纬度地区存在着大量的冰雪，尤其是在北半球国家，如俄罗斯和加拿大的北部，存在大片永久冻土区。在这些地方进行土方施工，必然会遇到冻土与冰的水刀切割问题。

    1972年，美国陆军寒区工程研究中心( USACRREL)采用超高压水炮作工具开挖冻土。他们认为，水炮产生的短促、高强度的水脉冲，可用较少的水量得到高能量密度，从而提高挖掘能力。试验时喷嘴直径5. 59mm，射流速度610m/s，相应的射流能量密度达到7.6 -43. 4MJ/m3，试验中分析出如下公式：

    他们的另一项水射流切割冰块试验表明，在相对较低的压力下，随压力的增大，射流穿透深度稳定增长，从18MPa压力时的7mm增加到70MPa时的50mm。射流压力与切冰深度的关系。

    射流开挖冻土、切割冰块时遇到的困难是由于冻土和冰与普通土壤的特性截然不同。冰块改变了土体结构特性，土中存在的石头本来有利于射流沿其边沿缝隙渗透冲刷，而冰使得石头与土壤固结为一体，整个土体变得像混凝土一般坚硬。射流切割冻土和冰时，不再是冲蚀，而只能是成片成块地剥除，切下的往往是成片的碎屑，耗用的功率自然较大。此外，采用高压细射流切割时，当射流穿透后，留下的相对较窄的切缝中积存的水由于温度低往往立即结成冰，因此中等压力和流量的射流切割效果要比高压小流量射流效果好，此时切缝较宽，不至于立即冻住。

    使用磨料射流进行的类似试验表明，在低压力下（压力小于80MPa），添加磨料能够增大对冰的切深，若加人体积分数20%乙二醇还能防止切缝重新冻住。添加磨料对射流切冰性能的影响。另外，采用带有两个直径0. 925mm喷嘴的自旋转喷头对50mm厚冰层进行清除试验发现，由于表面冰是新结的，因此20MPa左右即可清除；但底层厚约l0-12mm的冰由于形成时间长，已与冰下的混凝土固结成一体，较难清除，往往要40MPa压力。试验还发现，射流垂直于冰面时的切割效率并不比倾斜时的效率高多少，这是由于在射流垂直和倾斜于冰面时，射流切割机理基本没有改变。

    近年来，有人考虑把北极冰山运至阿拉伯半岛国家作为淡水资源。美国利用切割冰时切缝极易冻住的特性，采用遥控机器对Labrador海上的冰山进行了牵引试验“1。在冰上钻孔速度达到0.1 -0. 15m/min。第一次钻孔深1. 8m，锚长1.2m，用300kN的力牵引75mln后失败，锚被拔出；第二次钻孔深2. 7m，锚长2.Im，用600kN力牵引3h后失败。尽管如此，该试验还是显示出其应用前景。

    除了上述试验外，还进行过射流破碎河冰的试验，试图在破冰船头安装射流装置来辅助破冰。虽然这些试验不十分成功，但随着科学技术的发展，对射流切割冻土和冰的机理、规律的研究也会越来越深入。

    水射流喷浆是加固天然软地基或后续下沉地基的好办法。最初试验于1962年开始，1976年日本取得第一个专利，1974年该技术被广泛介绍给各国，随后在世界传播开来并得到进一步发展。它是把化学注浆技术与高压射流切割破碎技术相结合而发展起来的，其原理是采用钻机把末端装有喷嘴的注浆管先钻进至预定深度后，由喷嘴把水泥浆液以20MPa的高压喷出，以射流切割搅动土体，同时钻杆边旋转边提升，使土粒和水泥浆混合凝固，形成一个均匀的、有一定形状的固结体，从而达到加固地基和止水防渗的作用。

    水射流注浆技术到目前已发展为多种不同的工艺，各种射流注浆工艺的性能。最早的射流喷浆技术是单管法注浆，即只有一根注浆管用于注水泥浆这一种介质，同时注浆管边旋转边提升，工艺仅有射流用于破碎、搅拌土体，因而形成的固结体直径较小，只有300～800mm;而图b中的工艺不仅有射流作用，注浆管上安装的机械混合刀片也参与破碎、搅拌作用，因而形成的固结体直径增大到1100～2000mm。在某些地质条件下单管法应用得很成功，但当土层内射流流动方向上有缝隙或强度较弱部位时，固结体往往不能形成或形状不理想。为克服该缺点，日本最初采用水射流在土体内开挖出一条通道，然后再将其用水泥浆注满。但为保证注浆过程的连续性和地基的稳定性，射流必须在充满稠厚的水泥浆的环境中工作，形成淹没射流，导致射流射程急剧减小，效果并不理想。为克服该缺点，他们采用两根不同直径同心套管，同时注入两种介质，即中心管注入水泥浆，而外管注入气流，两者从一同心环状喷嘴喷出。由于外围筒状气流助喷，中心水泥浆的有效射程得到了增加。当采用直径2mm中心喷嘴和缝宽1mm环形空气喷嘴、浆液压力25MPa时，采用单管法当射流压力降低50%时的射程为50mm左右；采用双管法当空气流量为0.2m3 /min、压力为0. 7MPa时，该射程增大为l80mm左右；维持空气压力不变，流量增至1m3／min时，该射程可增至400mm。由此可见该项改进的效果。在此基础上，改进后形成了双管法，目前，当浆液压力为30-50MPa、流量为50- 70L/min从1.6mm直径喷嘴喷出，同时辅以压力为0.7MPa、流量为4m3 /min的压缩气流从Imm宽环形喷嘴喷出，钻杆以5- 10r/min速度旋转、5 -10cm/min速度提升时，在砂质土层内可形成直径3.bm的固结体。

    另一种较广泛的应用是三管法技术，该技术利用三根同心或并列但不同直径的管子套装而成注浆管，能同时注入水、空气和水泥浆。使用时，三根管子作为整体同速旋转、提升。水、气喷嘴同轴，与双管法中的喷嘴结构类似。水、气射流同轴，气流包裹着高速运动的水射流，使水射流的能量不至于过早扩散衰减，大大加强了射流对土层的冲蚀、破碎作用，使土体的破碎半径得到扩大。与此同时，注浆管内的水泥浆经喷嘴喷出，与水射流破碎的土体颗粒搅拌混合，凝固后形成固结体。三管法中所用典型喷嘴的结构示意图。三管法中喷嘴的相互位置对性能影响较大。气喷嘴与水喷嘴同轴，但应保证环形气射流与水射流的间隙为1-1. 5mm;注浆喷嘴应略低于水喷嘴和气喷嘴，但应大于水射流搅动的土层厚度与水泥浆厚度之和。此外，水、气的速度、方向、流量，水射流的出口压力，喷嘴结构以及土层的特性等均会影响固结体的大小和注浆的效果。给出了水射流动能与囿结体直径的关系。

    近年来，在对CJG三管法工艺改进的基础上，形成了RJP工法，但其加固机理却与众不同。它以高压射流两次破坏土层结构，第一次是上段的高压水和空气复合射流切削土层，第二次是下段的高压浆液与空气的复合射流在第一次切削土体的基础上再次对土体进行切削，增大了射流切削土体的范围，加大了注浆形成的固结体的直径。

    RJP工法浆液施工压力为30-70MPa，目前的标准压力一般定为40MPa;流量为1OOL/min；水射流压力为20 - 40MPa，应尽量采用40MPa压力，流量为50L/min；空气压力为0.7MPa，流量为3～7m13 /min。施工表明，固结体的直径与土层土质条件、喷射压力和喷射时间（喷射量）有关。显然，在土层条件不变的情况下，喷射压力增高或喷射时间延长都会使射流切削土体的范围增大，从而使固结体的直径增大，一般情况下固结体的直径。RJP工法的固结体直径一般在240cm以上（注浆深度<30m时）。该法适用于砂质土、腐殖土、黏性土以及小直径砂砾土等。在砂质土中固结体抗压强度可达2-5MPa，黏性土中可达0.5-2MPa。

    射流注浆过程中，由于土体由非均质土层组成，采用常规注浆技术施工，射流切割范围随土层强度的不同变化较大，导致固结体形状的不规则和强度的不均匀性。为保证注浆施工的可靠性，不得不过度注浆，使得施工中产生的废弃物增多。因此，提高射流切割土体性能是非常重要的。日本采用两束40MPa纯水射流进行碰撞后切削土体试验。为与常规方法对比，除射流数量为两束以外，其他参数基本保持不变。两束射流在穿过土体到达碰撞点时应仍能保持足够的会聚性，性能也应保持相差不多，否则它们就不会发生较理想的碰撞。对碰撞点附近的射流打击压力的测量表明，打击压力和打击区域明显比常规单束射流的大。由于射流打击压力与其切削土体性能密切相关，这表明碰撞后的射流切削土体的能力有了较大改善。试验表明，射流交叉角对打击压力影响很大。当该角小于40°时，打击压力随距离的增大衰减较缓；而当该角大于40°时，打击压力有明显的急剧下降，因此夹角应小于40°。在上述工况下，由于碰撞射流切削土体的性能得到增强，注浆时土体能被切割得较细，固结体中土粒与浆料混合得较常规单射流均匀，不像常规单射流工艺那样固结体中往往含有大块土粒，因此固结体直径较常规方法均匀，固结体不同深度处的强度也均匀得多。由于该法简单易用，又能在常规注浆机械上改进而成，因此具有广泛的应用前景。

    由于喷射注浆技术具有良好的实用性，能够解决许多棘手的工程问题，因此发展很快。在淤泥、粘性土、沙土、砂铄及含部分卵石层的地基中均可应用，主要用于各类建筑物的基础加固、防止下沉及坝基等防渗中。如1993年采用高压喷射注浆和帷幕注浆技术治理河南巩县坞罗水库坝基砂卵石层漏水问题，使用的是三管法，注浆深度达到53. 4m，取得了良好效果；宝成铁路金砂寺桥，1980年经水刀喷射注浆防止基础下沉后，并已安全运行多年。