高压喷射灌浆加固技术

一、高压喷射灌浆技术高压喷射法就是利用工程钻机钻孔至设计处理的深度后，用高压泥浆泵，通过安装在钻杆（喷杆）杆端置于孔底的特殊喷嘴，向周围土体高压喷射固化浆液(一般使用水泥浆液)，同时钻杆（喷杆）以一定的速度边旋转边提升，高压射流使一定范围内的土体结构破坏，并强制与固化浆液混合，凝固后便在土体中形成具有一定性能和形状的固结体。固结体的形状和喷射流的移动方向有关。一般分为旋转喷射(简称旋喷)，定向喷射(简称定喷)和摆动喷射(简称摆喷)。旋喷桩主要用于加固地基，提高地基的抗剪强度，改善地基土的变形性能，使其在上部结构荷载作用下，不至破坏或产生过大的变形。定喷固结体呈壁状，摆喷形成厚度较大的扇状固结体。定喷和摆喷通常用于地基防渗，改善地基土的水力条件及边坡稳定等工程。（一）加固机理高喷法如三管高喷法用压缩空气包裹高压喷射水流冲击破坏搅动土体，同时用低压灌浆泵灌入浆液，浆液被高压水、气射流卷吸带入，同时与被搅动土体混合形成固结体。加固地基，形成桩、板、墙的机理可用五种作用来说明：1.高压喷射流切割破坏土体作用喷流动压以脉冲形式冲击土体，使土体结构破坏出现空洞。2.混合搅拌作用钻杆在旋转和提升的过程中，在射流后面形成空隙，在喷射压力作用下，迫使土粒向与喷嘴移动相反的方向(即阻力小的方向)移动，与浆液搅拌混合后形成固结体。3.置换作用三重管高喷法又称置换法，高速水射流切割土体的同时，由于通入压缩空气而把一部分切割下的土粒排出灌浆孔，土粒排出后所空下的体积由灌入的浆液补入。4.充填、渗透固结作用高压浆液充填冲开的和原有的土体空隙，析水固结，还可渗入一定厚度的砂层而形成固结体。5.压密作用高压喷射流在切割破碎土体的过程中，在破碎带边缘还有剩余压力，这种压力对土层可产生一定的压密作用，使高喷桩体边缘部分的抗压强度高于中心部分。（二）基本种类按喷射介质及其管路多少可分为单管法、二管法、三管法等，见图5－7。图5－7高压喷射灌浆示意图1.单管旋喷法通过单根管路，利用高压浆液（20～30MPa），喷射冲切破坏土体，成桩直径为40～50cm。其加固质量好，施工速度快和成本低，但固结体直径较小。2.二管旋喷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灌浆管。在管的底部侧面有一个同轴双重喷嘴，高压浆液以20MPa左右的压力从内喷嘴中高速喷出，在射流的外围加以0.7MPa左右的压缩空气喷出。在土体中形成直径明显增加的柱状固结体，达80～150cm。3.三管旋喷法使用分别输送水、气、浆三种介质的三重灌浆管。高压水射流和外围环绕的气流同轴喷射冲切破坏土体，在高压水射流的喷嘴周围加上圆筒状的空气射流，进行水、气同轴喷射，可以减少水射流与周围介质的摩擦，避免水射流过早雾化，增强水射流的切割能力。喷嘴边旋转喷射，边提升，在地基中形成较大的负压区，携带同时压入的浆液充填空隙，就会在地基中形成直径较大、强度较高的固结体，起到加固地基的作用。（三）浆液材料水泥是喷射灌浆的基本材料，水泥类浆液可分为以下几种类型。夜1.砍普通型浆液歼诞一般采用普通阿硅酸盐水泥，睁不加任何外加藏剂，水灰比一刚般为颤0.8第：寨1宜～协1.5:1夜，固结体的抗叠压强度率(伍28d)系最大可达答1.0卫～表20MPa蛮，适应于无特猜殊要求的工程艰。残2.有速凝－早强型亩播适于地下水位艇较高或要求早主期承担荷载的犹工程，需在水堆泥浆中加入氯伞化钙、三乙醇学胺等速凝早强吸剂。掺入提2%参氯化钙的水泥聋－土的固结体祖的抗压强度为国1.6MPa搁，掺入兔4%缴氯化钙后为猫2.4MPa菠。徐3.细高强型近讲喷射固结体的求平均抗压强度径在向20MPa弟以上。可以选纸择高标号的水册泥，或选择高团效能的扩散剂则和无机盐组成树的复合配方等屈。嘱在水泥浆中掺活入欠2派～作4%介的水玻璃，其通抗渗性有明显里提高。如工程港以抗渗为目的肚，最好使邻用鲜“茂柔性材箭料显”咬。可在水泥浆恩液中掺入银10临～猴50%改的膨润土悲(烛占水泥重量的雀面分比桶)岩。此时不宜使爸用矿渣水泥，肢如仅有抗渗要舅求而无抗冻要港者，可使用火泛山灰水泥。粘（四）高压喷岁射灌浆工艺劳喷射范围应在维现场通过试验煤确定。高喷固绞结体的范围大捐小与土的种类裙和其密实程度删有较密切的关粥系，不同的喷咏射种类和喷射稀方式所形成的衔固结体大小也喜不相同。定喷煮的喷射能量集数中，喷射范围绘较大，参见表旗5肝－霜6孔。崇表竞5三－卫6果侵高压喷射灌浆端固结体的特性原固结体特性怜喷灌方法容单管法最二管法鄙三管法蒸固况晴结菜谅体秤肝有虽埋效鹅贺直乖投径威(很m)坟粘性土总0<N<10馅1.2田±贱0.2旬1.4到±坑0.3段2.0震±私0.3肚10<N<2落0桨0.8昨±暖0.2跪1.1露±弟0.3迟1.5颂±忘0.3貌20<N<3欧0跟0.6嫂±锄0.2怎0.8稀±腹0.3情1.0镇±掉0.3示砂杂龟土膊0<N<10涝1.0刊±莲0.2僻1.6没±竹0.3车2.5以±定0.3钳10<N<2张0乳0.8雕±量0.2壤1.3酿±菜0.3闭1.8需±极0.3冻20<N<3柔0栏0.6奋±稠0.2肠1.0越±帖0.3蠢1.2牙±浓0.3野砾波辆砂漆20<N<3晚0丧0.6芝±把0.2雷1.0馒±杰0.3肝1.2神±联0.3覆单向定喷有效礼长度渴(印m)手1.0宿～片2.5际单桩垂直极限侍荷载键(帐kN)梳500妨～产600吓1000阵～箩1200差2000乳单桩水平极限障荷载际(霸kN)祸30绣～犹40韵最大抗压强度零(营MPa)库砂土俩10应～害20炮，粘性土岭2轧～杰6,泉砾砂萝8岗～框20烂平均抗折强度某/箱平均抗压强度弹1/5炎～林1/10棕干土容重此(怕kN/m终3愿)展砂土早16签～斩20,医粘性土线14络～银15,败黄土助13惹～奔5喉渗透系数掩(脏cm/s)条砂土、砂砾滴10携-5查～枣10偏-7太,碑粘性土恢10剂-6英～杆10裙-7帮粘聚力斯(魔MPa)酒砂土崇0.4用～彩0.5,妻粘性土皆0.7政～咽1.0集内摩擦享角吸φ币(严o潮)卫砂土饥30基～慕40,恩粘性土涂20滔～葡30抹标准贯入锤击需数啊N都砂土歼30传～徒50,墓粘性土叠20滨～订30克弹性波诸(甚km/s)枝P华波罩砂土腔2纳～驾3,域粘性土疤1.5渗～卡2.0叛S招波砌砂土杯1.0另～央1.5,剧粘性土灶0.8瞎～堵1.0退旋喷粘性土固直结强度象为泥0.3叼～则6.0MPa温，无粘性土固圣结强度为涉4仰～立15MPa构。纲对于防渗工程县多采用定喷、烂摆喷，地层含柔的粒径较粗时锐多采用摆喷或卖旋喷。对处理凭深度大于伙20m编的复杂地层最轮好按双排或三克排布孔，使高疏喷桩形成堵水织帷兴幕。孔距应为械1.73R(逆R梳为旋喷固结体节半径钻)谊，排距为柔1.5R骗时最经济。一穷般定喷、摆喷肝孔距为懂1.2眼～辰2贡.5m猜，旋喷为裁0.8朱～颠1据.2m观。高喷防渗效卷果一般可达放10削-5树～说10延-6绕cm正/s摔。扯高喷桩桩距应野根据上部结构骡荷载、单桩承替载力及土质情界况而定。一般娃取桩距为腹S脉＝刊(秃3玉～绩4)啦d登(熄d汉为旋喷桩直径厕)侮，桩的布置方许式可选用矩形学或梅花形布置夸。勿高喷灌浆施工断钻孔的目的是沸将灌浆管插入煌预定的土层中数，由下而上进裕行喷射作业。班近来也有用振赚冲方式成孔直链接进行喷射作清业的方法。喷裕射时应注意以搜下事项：斥（舟1叨）灌浆深度大脸时，易造成上卧粗下细的固结隆体，影响固结刷体的承载能力虎或抗渗作用，埋因而需采用增定大压力和流量我或降低旋转和居提升速度等措觉施补救；根（晴2茂）当发现喷浆雄量不足而影响炭工程质量时，流可采用复喷技惑术；抵（软3智）当冒浆量大震于灌浆量的令20%举时，可采用提建高喷射压力、梦缩小喷嘴直径荐、加快提升速损度和旋转速度贩等措施，对冒印出的浆液，可恢回收利用；铲（捡4敢）根据工程需斤要调节喷射压盟力和灌浆量，聪改变喷嘴移动姿方向和速度，怖控制喷射固结辟体的形状，即死圆盘状、圆柱席状、大底状、叨糖糊芦状、大养帽状和墙壁状寿。蜂（毅5排）喷灌后的浆尺液有析水现象挑，可造成固结狱体顶部出现凹丢穴，对地基加倚固及防渗不利盏。为此，可采讨用静压灌浆或易浆液中添加膨摧胀材料等措施成预防。夏高压泵是高压巧喷射灌浆中的金关键设备，要孤求压力和流量消能在一定的范编围内调节。额捕定流量为你85鼠～属150L/m旋in酸；额定压力为服20请～稠50MPa豪。胸表间5壁－照7储者高压喷射灌浆护参数一览表愧高喷灌浆种类垦单管法友二管法剥三管法寻适用土质左砂土、粘性土奋、黄土、杂填掌土、小粒径砂铸砾逝浆液材料及配铸方栗以水泥为主材该，加入不同的合外加剂后具有行速凝、早强、迷抗腐蚀、防冻坦等特性，常用旋水灰比为垦1:1年，也可使用化趟学材料。启高喷灌浆参数乐水依压力猪(型MPa)芬──福──枕20钩流量竹(贴L/min)召──好──妙80透～饰120躲喷嘴孔径第(姨mm)沾及个数央──辰──压2使～命3(1妙～马2)折空气酿压力吐(颜MPa)酿──榴0.7跳0.7傍流量谱(逐m荒3客/h)上1遥～恐2叨1烛～索2巩喷嘴间隙乔(霉mm)湖及个数洞1茫～秧2(1扛～门2)转1在～北2(1心～很2)大浆液侄压力据(乐MPa)刺20医20拦0.2阴～盐3甜流量仰(编L/min)划80竟～残120浙80帅～灌120昼80孝～佳150震喷嘴孔径丛(篮mm)询及个数牵2妖～艺3(2)树2佩～钞3(1侍～受2)皱10观～骂2(1筒或顾2)哀灌浆管外径治(呀mm)迟φ箱42劲或颂φ桨45沾φ降42,活φ奉50,跟φ流75扛φ校75跌或暮φ晚90膏提升速度表(肃cm/min殊)暴20傲～宁25针10硬～罗30害5蜘～鄙20浅旋转速度挤(喊r/min)常约靠20谈10敞～榨30佳5涉～有20呈（五）高喷固隙结体的质量检旋测犬1肌）开挖检验：暴待浆液凝结具历有一定的强度旦后，即可开挖梳检查固结体垂兆直度、形状和毫质量；卖2路）钻孔检查：蛮从固结体中钻凑取岩芯，进行飞室内物理力学扬性能试验。在贱钻孔中做压水灿或抽水试验，脊测定其抗渗能哗力；嗽3失）标准贯入试两验：在旋喷固贞结体的中部可胡进行标准贯入脉试验。讲4难）载荷试验：与静载荷试验分绢垂直和水平静宪载荷试验两种管。试验时，需我在受力部位浇烧筑塑0.2白～赖0.3m商厚的混凝土层抖；蜓5异）围井试验：旋在板墙一侧增妖加喷孔，与板参墙形成封闭围滔井，在井中进郊行压水和抽水骂两种试验，或粮观测井内外水举位，多用于防问渗效果检查。爸高压喷射灌浆温加固地基技术厌主要适用于第旦四纪冲积层、代残积层及人工穷填土等。对于鹊砂类土、粘性期土、黄土和淤甲泥等都能加固俩。但对砾石直包径过大、含量饰过多及有大量严纤维质的腐植汽土喷射质量稍泪差，有时甚至乔不如静压灌浆光的效果。渔对地下水流速蹄过大，喷射的秘浆液无法在灌赔浆管周围凝结械，无填充物的准岩溶地段，永订冻土和对水泥亡有严重腐蚀的甚地基，均不宜缩采用高压喷射忠灌浆法。悦（六）高压喷板射灌浆的特点额高喷法具有成盯本较低，施工粒速度较快，固鞋结体强度大，末可靠性高等