水工建筑物地基处理高压喷射注浆法

水工建筑物地基处理高压喷射注浆法第1页/共64页2高压喷射注浆法

——概述——加固机理

钻孔下注浆管喷射提升成桩或成墙第2页/共64页31、高压喷射注浆加固机理：（1）高压喷射流切割破坏土体作用（2）混合搅拌作用（3）充填、渗透固结作用（4）置换作用（5）压密作用高压喷射注浆法

——概述——加固机理

第3页/共64页4（1）可用于处理淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、黄土、砂土、碎石土、人工填土等地基。（2）最适用于：N<15砂性土；N<5粘性土；少含或不含砾石的人工填土。高压喷射注浆法

——概述——适用条件

第4页/共64页5（3）对于有些土，本工法应慎用：①坚硬土；②含较多大粒径块石、砾石的土；③含有机质土较多的土；④含大量植物根茎的土。（4）对于地下水流速过大，对无填充物的岩溶地基以及对水泥又严重腐蚀的地基，不宜采用高喷。高压喷射注浆法

——概述——适用条件

第5页/共64页6（1）适用范围广；（2）和化学灌浆相比，造价低；（3）加固体强度大；（4）加固深度较大；（5）加固方法灵活；（6）本工法不但能做直桩，还能做斜桩和水平桩；（7）本工法可以作为施工中的临时措施，也可作为永久建筑物的地基加固，特别适用于对已有建筑物地基的加固补强。高压喷射注浆法

——概述——主要优点

第6页/共64页7加固方法灵活：按喷射形式分为：旋喷注浆（边喷、边旋、边提升）→柱状加固，形成单桩、群桩或带形排列桩→用于加固地基或处理工程事故；定喷注浆（只喷不旋转、边提升）→壁状加固，形成板→用于防渗；摆喷注浆（喷浆、摆动、提升）→扇形状加固，形成较厚的板→用于防渗。高压喷射注浆法

——概述——主要优点

第7页/共64页8旋喷法施工简便：只需在土层中钻一个50~300的小孔，便可在土中喷射形成直径0.3~4.0m的加固体，因而施工时能贴近已有建筑物。同一种工法应用也不同，例如：①不交圈柱状加固→用于地基处理；②壁状加固→防渗墙③整体式加固→抗管涌、流砂高压喷射注浆法

——概述——主要优点

第8页/共64页9高压喷射注浆法

——概述——主要优点

第9页/共64页10高压喷射注浆法

——概述——主要优点

第10页/共64页11摆喷与支护桩防渗连接：高压喷射注浆法

——概述——主要优点

第11页/共64页12定喷折线连接：高压喷射注浆法

——概述——主要优点

第12页/共64页13用旋喷法对细砂层进行加固，防流砂管涌：高压喷射注浆法

——概述——主要优点

第13页/共64页14隧洞顶板厚度不足，可利用汽车吊，注浆管兼钻机做水平桩，进行加固。高压喷射注浆法

——概述——主要优点

第14页/共64页15防止基础不均匀沉陷→垂直桩+斜桩：高压喷射注浆法

——概述——主要优点

第15页/共64页16补强加固：——接桩工艺高压喷射注浆法

——概述——主要优点

第16页/共64页174、（喷浆型）旋喷加固方法分类：（1）单管法（2）二重管法（3）三重管法（4）多重管法高压喷射注浆法

——概述——旋喷加固方法分类

第17页/共64页18高压喷射注浆法分类及参数表：(P122表4-10）高压喷射注浆法

——概述——旋喷加固方法分类

方法分类单管法二重管法三重管法喷射方式浆液喷射浆液、空气喷射水、空气喷射，浆液注入硬化剂水泥浆水泥浆水泥浆常用压力（MPa）15.0~20.015.0~20.0高20.0~40.0；低0.5~3.0喷射量（L/min）60~7060~70高60~70；低80~150压缩空气（kPa）\500~700500~700提升速度(cm/min)20~25约10约10旋转速度（rpm）约20约10约10桩径（cm）与土质有关，见课本P117表4-8国内最大深度(m)452053第18页/共64页19高压喷射注浆法

——概述——主要优点

第19页/共64页20（1）单管法：利用高压水泥浆切割土体（Pe≈20MPa）→水泥浆直接切割土体，压力衰减快→20<N<30的粘性土中柱状加固体平均直径d=0.3～0.6m。高压喷射注浆法

——概述——旋喷加固方法分类

第20页/共64页21高压喷射注浆法

——概述——旋喷加固方法分类

单管法加固质量好，施工速度快、成本低，只喷水泥浆，水灰比可控性好；但固结体直径较小。第21页/共64页222、二重管法在单管法的基础上又加以压缩空气，并使用双通道的二重注浆管。在管的底部侧面有一个同轴双重喷嘴。喷出气和水泥浆。高压水泥浆外面包有低压空气膜→水泥浆不直接切割原状土，衰减变慢。20<N<30的粘性土中柱状加固体平均直径d=0.5～1.1m。高压喷射注浆法

——概述——旋喷加固方法分类

第22页/共64页231-二管水龙头；2-外套管；3-浆管；4-气管；5-喷头；6-浆气喷嘴。高压喷射注浆法

——概述——旋喷加固方法分类

第23页/共64页243、三重管法：是一种水（20～40MPa）气（0.7MPa）喷射切割土体，压浆（1MP）灌注的方法。20<N<30的粘性土中柱状加固体平均直径d=0.9～1.5m。高压喷射注浆法

——概述——旋喷加固方法分类

第24页/共64页25高压喷射注浆法

——概述——旋喷加固方法分类

1-外套管；2-水管；3-气管；4-浆管；5-喷头；6-水气喷嘴；7-浆喷嘴。第25页/共64页26新三重管法：喷射水、气、浆三种介质；在水压不变的情况下，采用高压泥浆泵，改低压注浆为高压射浆；先用高压水切割冲击原始地层，再用高压射浆队员是地层进行二次切割，水浆喷嘴间距0.5~0.8m。高压喷射注浆法

——概述——旋喷加固方法分类

第26页/共64页27高压喷射基本喷射参数表方法浆压(MPa)浆量(L/min)水压(MPa)水量(L/min)气压(MPa)气量(m3/min)提速(cm/min)转速(r/min)二管法40130\\15~1010~2010~20老三管法0.58040750.71.26~106~10新三管法4070~100407512~66~166~20第27页/共64页281、

主要施工工序2、施工中的注意事项：（1）在复杂地基中的旋喷工艺（2）复喷工艺（3）关于冒浆（4）控制喷射固结体的形状（5）消除固结体顶部凹穴高压喷射注浆法——旋喷桩施工

第28页/共64页29高压喷射注浆法——旋喷桩施工钻孔下注浆管喷射提升成桩或成墙1、

主要施工工序：第29页/共64页30主要施工工序：（1）钻机到位，钻孔；（2）插入旋喷注浆管至钻孔底部的设计标高，压力、流量、风压都正常后，可以按先喷浆、后旋转提升的原则由下而上进行，直至顶部。（3）拔出注浆管，清洗干净。高压喷射注浆法——旋喷桩施工

第30页/共64页31三重管法全部施工程序：定孔→造孔→高喷台车就位→地面试喷→下注浆管→始喷高压喷射注浆法——旋喷桩施工

→提升、旋转→回浆→终喷→提出注浆管→人工回填→管路冲洗→高喷台车迁移人工回填：喷射结束后，应向孔内进行静压充填灌浆。回灌时间不小于30min，直到浆液不再下沉为止。这是一道必不可少的工序，如果忽略这一点，最终会出现孔口“凹穴”、“空穴”等现象。第31页/共64页32（1）在复杂地基中的旋喷工艺——应按地质剖面图及地下水等资料，在不同土层采用适合的旋喷参数。高压喷射注浆法——旋喷桩施工

第32页/共64页33（2）关于复喷工艺能否不改变参数，用单重管法施工d=1.0m的加固体？根据地质资料→主要是淤泥质土→可用复喷工艺，用单重管做出=1.0m的旋喷桩。当发现喷浆量不足而影响工程质量时，可采用复喷技术。高压喷射注浆法——旋喷桩施工

第33页/共64页34（3）关于冒浆若冒浆量＜20%设计注浆量Q→正常。对冒出的浆液，可回收利用。冒浆的工程意义：①反映地层的真实情况；②判定工程的旋喷效果；③根据地层的真实情况和旋喷效果及时调整旋喷参数。旋喷施工中的几种不正常现象:①

不冒浆；②

冒浆过大(≥20%注浆量）高压喷射注浆法——旋喷桩施工

第34页/共64页35（1）不冒浆原因①：地层较松散→解决方法：就地适当进行多次复喷，直到冒浆为止；原因②：地层重有较大孔洞或空隙→解决方法：在该地层中适当加大喷浆量，待注满后再进行正常旋喷，若不奏效，在浆液中掺适量速凝剂。高压喷射注浆法——旋喷桩施工

第35页/共64页36冒浆过大(≥20%注浆量)①冒浆过大但压力不变→原因：设计不当（设计的注浆量Q>>加固体所需注浆量）→解决方法（a）提高喷射压力或减少注浆量（b）适当缩小喷嘴直径（c）加快提升速度和旋转速度。②冒浆过大且压力降低（事故）→原因：可能是注浆管破裂、穿孔→解决方法：检查注浆管并修复。高压喷射注浆法——旋喷桩施工

第36页/共64页37高喷浆液必须回收，否则将造成很大的浪费。实践证明，不回收浆液比回收浆液多用水泥60%左右。水泥浆液一般采用综合回收法进行回收。孔口冒出的浆液经过回收坑经筛网过滤后流入沉淀池，再经过旋流器净化处理后进入搅拌槽。回浆比重控制在1.2~1.3以上。如回浆比重过小，则地层中可能有漏浆或地层水位过高等现象，应停止提升或降低提升速度，至回浆比重和回浆量恢复正常后，再继续施工。高压喷射注浆法——旋喷桩施工

第37页/共64页38（4）控制固结体形状根据工程需要调节喷射压力和灌浆量，改变喷嘴移动方向和速度，控制喷射固结体的形状，即圆盘状、圆柱状、大底状、糖糊芦状、大帽状和墙壁状。高压喷射注浆法——旋喷桩施工

第38页/共64页39旋喷桩加固地基设计步骤：1、确定加固目的2、熟悉了解地基条件3、初步假定加固体直径→用于预决算4、计算浆液用量Q5、地基加固设计：（1）初定设计参数s、n→布孔形式与孔距；（2）求出m，并进行承载力复核；（3）沉降复核；（4）地基稳定性验算。高压喷射注浆法

——旋喷桩复合地基设计

第39页/共64页401、确定加固目的：①提高抗剪强度，增大土的摩擦力和粘聚力；②降低土体压缩性，增强地基强度；③改善透水性；④改善土体的动力特性。高压喷射注浆法

——旋喷桩复合地基设计

第40页/共64页412、熟悉了解地基条件：①工程地质②水文地质：地层渗流情况及水质情况。→判别本工法适用性并确定合适的旋喷参数。高压喷射注浆法

——旋喷桩复合地基设计

第41页/共64页423、初步假定加固体直径：与工法和土质有关。高压喷射注浆法

——旋喷桩复合地基设计

第42页/共64页434、计算浆液用量Q：①体积法②喷量法高压喷射注浆法

——旋喷桩复合地基设计

——需要用的浆量(m3)；——

旋喷桩的直径(m)；——

旋喷长度(m)；——

折减系数；——损失系数(0.1-0.3)。式中:——需要用的浆量(m3)；——

旋长度(m)；——

注浆管的提升速度(m/min)；——

单位时间的灌浆量(m3/min)；——

损失系数(0.1-0.3).式中:第43页/共64页44（1）布孔形式与孔距

桩的平面布置需根据加固目的给予具体考虑；桩距s应根据不同的工程需要及选定的旋喷参数确定。①提高地基承载力的加固工程②旋喷桩形成防渗帷幕高压喷射注浆法

——旋喷桩复合地基设计

第44页/共64页45提高地基承载力的加固工程，旋喷柱之间的孔距可以适当加大，不必交圈，其孔距以旋喷桩直径的2～3倍为宜。桩数n：轴心受压：偏心受压：高压喷射注浆法

——旋喷桩复合地基设计

第45页/共64页46②旋喷桩形成防渗帷幕。双排或三排布孔——孔距应为0.866d、排距为0.75d；高压喷射注浆法

——旋喷桩复合地基设计

当单排旋喷桩帷幕的最小厚度h由水力计算确定后，旋喷孔距s可按下式确定：第46页/共64页47（2）由求出m，并进行承载力复核：复合地基承载力计算单桩承载力确定高压喷射注浆法

——旋喷桩复合地基设计

第47页/共64页48复合地基承载力设计原则上由现场静载或试验确定；或根据规范JGJ79-91中公式计算：高压喷射注浆法

——旋喷桩复合地基设计

第48页/共64页49单桩承载力标准值确定：原则上应通过现场静载试验确定；或通过公式计算：高压喷射注浆法

——旋喷桩复合地基设计

第49页/共64页50其中ESP为复合地基的压缩模量，一般由现场静载试验确定，中小工程，可用经验公式计算：（3）沉降计算：SSP为复合地基的沉降：高压喷射注浆法

——旋喷桩复合地基设计

其中EP为为桩体的压缩模量，可采用确定混凝土割线弹性模量的方法确定。第50页/共64页51确定桩体压缩模量的方法：高压喷射注浆法

——旋喷桩复合地基设计

第51页/共64页52高压喷射注浆法

——旋喷桩复合地基设计

第52页/共64页53高压喷射注浆法

——旋喷桩复合地基设计

p0为复合地基顶面上的平均压力，对于壁状或格栅状加固：对于柱状加固：p0Z为复合地基底面的附加压力，对于壁状或格栅状加固：对于柱状加固：第53页/共64页54（4）地基稳定性验算，包括：①挡土墙土压力计算；抗倾、抗滑稳定性验算。②在砂性土地基，当有承压水时，进行抗管涌、流砂验算。高压喷射注浆法

——旋喷桩复合地基设计

第54页/共64页55抗管涌、流砂验算：问题的提出可能发生流砂管涌的条件抗流砂管涌的旋喷处理方法高压喷射注浆法

——旋喷桩复合地基设计

第55页/共64页56高压喷射注浆法

——旋喷桩复合地基设计

第56页/共64页57 地层中地下水位很高有动水压力； 地层中有一层较厚砂层→必要条件；动水力坡降按流网计算，当不绘制流网时，可采用近似计算：高压喷射注浆法

——旋喷桩复合地基设计

临界动水力坡降：第57页/共64页58若且边上有构筑物，降水行不通又无法加长帷幕，则可采取旋喷桩整体加固。高压喷射注浆法

——旋喷桩复合地基设计

第58页/共64页59高压喷射注浆法

——旋喷桩复合地基设计

第59页/共64页60在选择方案时应掌握每种工法的优缺点，从而可以根据实际工程情况选择最佳方案：1、振冲法可适用于要求地基承载力增加不大的软粘土及松散的杂