高压喷射注浆地基处理法解析内容丰富

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12高压喷射注浆法12.1概述一、高压喷射注浆法的概念

高压喷射注浆法（旋喷法）是利用钻机把带有喷嘴的注浆管放入（或钻入）至土层的预定位置后，通过地面的高压设备使装置在注浆管上的喷嘴喷出20～50MPa的高压射流（浆液或水流）冲击切割地基土体，同时钻杆以一定速度渐渐向上提升，将浆液与土粒强制搅拌混合，浆液凝固后，在土中形成具有一定强度的固结体，以达到改良土体的目的。a）旋转喷射b）定向喷射c）摆动喷射1.桩2.射流3.冒浆4.喷射注浆5.板6.墙2二、高压喷射注浆法的发展概况20世纪70年代，日本最先把高压喷射技术用于地基加固和防水帷幕，形成一种特殊的地基加固技术，即所谓CCP工法（ChemicalChurningPile）。70年代中期又开发了同时喷射高压浆液和压缩空气的二重管法和三重管法。使用的项目包括深基坑开挖中的挡土或隔水，盾构工程起始和终端部位的土体加固，旧有房屋、桥梁地基补强或伸基坑临近旧有建筑物的加固等。我国自1975年起首先在铁道部门进行了单管法的试验和应用，冶金部建筑研究总院，自1977年起开展了对三重喷射注浆法的研究，并首先在宝钢工程上获得成功的应用。目前我国冶金、煤炭、水利、城市建设各个部门已分别在深基坑开挖、桥墩加固、水坝坝基防渗、旧建筑物地基补强等方面广泛应用了这种方法。单管法的加固直径40～60cm；三重管法加固直径为80～200cm，加固深度达20～40m。3三、高压喷射注浆法的工艺类型基本工艺类型有：单管法、二重管法、三重管法，以及多重管法等。1）单管法

以20MPa压力，把浆液从喷嘴中喷射出去冲击破坏土体，使浆液与从土体上崩落下来的土搅拌混合，经过一定时间凝固，便在土中形成一定形状的固结体。日本称单管法为CCP工法。

单管法高压喷射注浆示意图1.高压泥浆泵2.浆桶3.水箱4.搅拌机5.水泥仓6.注浆管7.喷头8.旋喷体9.钻机42）二重管法（双管法）

高压泥浆泵等高压发生装置喷射出20MPa左右压力的浆液，从内喷嘴中高速喷出，并用0.7MPa左右压力把压缩空气从外喷嘴中喷出。日本称为JSG工法。

二重管法高压喷射注浆示意图1.水箱2.搅拌机3.水泥仓4.浆桶5.高压泥浆泵6.空压机7.二重管8.气量机9.喷头10.固结体11.钻机12.高压胶管53）三重管法

在20～30MPa高压水喷射流的周围，环绕一股0.5～0.7MPa圆筒状气流，进行高压水喷射流和气流同轴喷射冲切土体，形成较大的空隙，再另由泥浆泵注入压力为1～5MPa的浆液填充，喷嘴作旋转和提升运动，最后便在土中凝固为较大的固结体。日本称三重管法为CJP工法。

三重管法高压喷射注浆示意图1.高压水泵2.水箱3.搅拌机4.水泥仓5.浆桶6.泥浆泵7.空压机8.气量计9.喷头10固结体11.钻机64）多重管法

在地面钻一个导孔，然后置入多重管，用逐渐向下运动的旋转超高压力水射流（40MPa），切削破坏四周的土体，经高压水冲击下来的土和石成为泥浆后，立即用真空泵从多重管中抽出。如此反复地冲和抽，便在地层中形成一个较大的空间。最后根据工程要求选用浆液、砂浆、砾石等材料进行填充。在地层中形成一个大直径的柱状固结体，最大直径4m。日本称多重管法为SSS-MAN工法。

多重管法高压喷射注浆示意图1.真空泵2.高压水泵3.孔口管4.多重钻杆5.超声波传感器6.钻头7.高射水喷嘴7表12.1高压喷射注浆法分类及技术参数8四、高压喷射注浆法特点及适用范围1）高压喷射注浆法的特点①适用范围广。②施工简便，设备简单。施工时只需在土层中钻一个孔径为50mm或300mm小孔，便可在土中喷射成直径为0.4～4m的固结体。③结构型式灵活多样，在施工中可调整旋喷速度和提升速度、增减喷射压力或更换喷嘴孔径改变流量，使固结体形成工程设计所需要的形状，如块状，柱状、壁状、格栅状等。④桩体倾斜角度可调范围大。⑤基本不存在挤土效应，对周围地基的扰动小；施工无振动，无噪音，污染小，可在市区和建筑物密集地带施工。⑥土体加固后，重度基本不变，软弱下卧层不致产生较大附加沉降。9

2）高压喷射注浆法适用范围

（1）土质条件适用范围

适用于处理淤泥、淤泥质土、流塑、软塑、可塑粘性土、粉土、砂土、黄土、素填土和碎石土等地基。高压喷射注浆处理深度较大，我国建筑地基高压喷射注浆处理深度目前已达30m以上。

（2）工程应用范围高压喷射注浆有强化地基和防漏的作用，可有效地用于既有建筑和新建工程的地基处理、地下工程及堤坝的截水（防渗帷幕）、基坑封底、被动区加固、基坑侧壁防止漏水或减小基坑位移等。1012.2加固机理一、高压喷射流的种类与性质1）高压水喷射流性质

在高压高速的条件下，喷射流具有很大的功率和威力，即在单位时间内从喷嘴中射出的喷射流具有很大的能量。高压连续射流的速度和流量计算公式为；变换得：

11高压连续射流的功率为：整理得出喷射功率计算式：

表12.2喷射流的速度与功率122）高压喷射流的种类和构造

（1）单液高压喷射流的构造

单管旋喷注浆使用高压喷射水泥浆流和多重管的高压水喷射流。高压喷射流可由三个区域所组成，即保持出口压力P0的初期区域A、紊流发达的主要区域B和喷射水变成不连续喷流的终期区域C等三部分。

高压喷射流构造13当压力高达10～40MPa的喷射流压力衰减规律可用以下经验公式估算：（2）水（浆）、气同轴喷射流的构造

二重管旋喷注浆的浆、气同轴喷射流，与三重管旋喷注浆的水、气同轴喷射流除喷射介质不同外，都是在喷射流的外围同轴喷射圆筒状气流，它们的构造基本相同。14水（浆）、气同轴喷射流的初期区域长度可用以下经验公式表示：喷射流轴上的水压力与距离的关系1.高压喷射流在空中单独喷射

2.水、气同轴喷射流在水中喷射3.高压喷射流在水中单独喷射

旋喷时，若高压水、气同轴喷射流的初期速度为20m/s，则其初期区域长度xc=0.1m，而以高压水喷射流单独喷射时，xc仅为0.015m，可见，水、气同轴喷射比高压水单独喷射的初期区域长度增加了近7倍。15二、地基加固机理1）高压喷射流对土体的破坏作用（1）喷流动压

（2）喷射流的脉动负荷（3）水块的冲击力（4）空穴现象（5）水楔效应（6）挤压力（7）气流搅动162）高压喷射成桩机理（1）旋喷成桩机理

a）砂土b）粘性土1.浆液主体部分2.搅拌混合部分3.压缩部分4.渗透部分5.硬壳17（2）定（摆）喷成壁机理

a）砂土b）粘性土1.浆液主体部分2.搅拌混合部分3..浆液渗透部分4.硬壳定喷最终固结体横断面形状3）水泥与土的固化机理182）固结体形状a）均匀圆柱状b）圆盘状c）异形圆柱状d）扇形状e）板墙状三、加固体的基本性状1）直径或长度定喷和摆喷的有效长度约为旋喷桩直径的1.1～1.5倍。193）固结体的密度粘性土固结体比原状土轻约10%，砂类土固结体也可能比原状土重10%。4）固结体强度

同一浆材配方，软粘土固结强度远小于砂土固结强度。在粘性土和黄土中的固结体，抗压强度5～10MPa，砂类土和砂砾层中的固结体抗压强度8～20MPa。固结体的抗拉强度仅为抗压强度1/5～1/10。固结体具有低渗透性、较强的抗冻和抗干湿循环作用的能力、较好的化学稳定性和具有较大的承载能力。2012.劣3高压丙喷射姑注浆潮工程柄勘察高压烟喷射架注浆迎工程阵勘察禾内容:弱(1)查明拟狸建工程纪所在区抬域的工挠程概况胃。(2)基岩封的形穴态、卡产状猪、分集布、群埋藏胸深度躬和物百理力物学性税质。(3)各土层球的层面李状态，塞即埋藏误深度、才种类、腊颗粒组怨成、化动学成分派和物理拌力学性份质。(4)岩土烫层中宰的裂兆隙通盒道或辣岩溶喘的洞别穴情棒况。(5钢)水文缸地质纳情况桶，包街括：半地下盼水位潮高程汽，各毒土层海的渗忆透系裤数，傲附近尝地沟券、暗荡河的个分布葛和连黑通情验况；家地下男水位还特性掌，包循括：姜水质辆、水秀位、技流速优、流撕向、协流量扫、承夏压状济况和毕补给朽状况员、水帮中硫戏酸根朵和其择他腐庄蚀性兵物质牢的成配分和狸含量舌等。(6)钻孔呀间距尖和深推度(7)绘制距柱状旁图和蔑地质怀剖面本图2112德.4设计计雁算一、浆昨液材料缺配制与辜现场喷象射试验取现彼场各限层土替样，梢室内似按不捷同含累水量践和配歪合比梯试验奇，优冒选出笼浆液缝配方允。对规模听较大及料性质较有重要的薄工程，斗通过现珍场试验榆，查明振喷射固纤结体的阅直径和馆强度，蛾验证设喉计的可献靠性和症安全度陕。二、炊固结体条尺寸确应定固结体史尺寸主阀要取决防于下列任因素：①土要的类啄别及甚其密喷实程顿度；②高缘瑞压喷灾射注默浆方愧法（瞎注浆匙管的怒类型叉）；③喷射韵技术参里数（喷红射压力路与流量解，喷嘴夏直径与汁个数，悠空气压黑力、流所量与喷彩嘴间隙填，注浆旺管的提险升速度院与旋转饰速度）掘。高压悦喷射葱注浆债法用痰于深灵基坑绞、地斤铁等橡工程谊形成撑连续乐体时拦，相虹邻桩桐搭接刷不宜佣小于30销0m隔m。22三、刚固结汇体强际度确草定取28d固结钢体抗盘压强停度计想算粘性息土固铺结强崭度为1.5～5MP活a，砂类皇土的固闯结强度腰为10M论Pa左右境（单身管法3～7MP午a，二重四管法4～10教MP盛a，三重海管法5～15M骨Pa）。四、摄复合地店基承载益力计算23五、注地基昌变形混计算沉降羊计算洞应为刘桩长障范围良内复参合土演层以率及下街卧层巩地基独变形梳值之袋和。24六、股防渗谁堵水粉设计议计算布孔所孔距症和旋束喷注刺浆固挪结体约交联幅图25定喷校帷幕汇形式霞示意际图（a）单辞喷嘴象单墙揭首尾箩连接季；娃（b）双喷该嘴单墙棵前后对间接；（c）双械喷嘴屈单墙砍折线索连接雷；瞎（d）双肤喷嘴狸双墙盯折线狱连接搬；（e）双喷凑嘴夹角梨单墙连占接；会（f）单喷傻嘴扇形弯单墙首居尾连接肾；（g）双喷庸嘴扇形鼠单墙前担后对接和；（h）双喷乏嘴扇形扛单墙折鼠线连接心。为了滴保证津定喷恶板墙员连接获成一筒帐幕源，各楚板墙月之间蔑要搭陕接才煮行。26摆喷茧防渗影帷幕干形式顽示意萝图（a）直摆侄型（摆筛喷）禽（b）折摆弯型（c）柱墙肢型（d）微摆沾型（e）摆掉定型博（f）柱碎列型对于锻提高匪地基滤承载亡力加草固工挺程，雹不必探交圈警，孔浙距L=（2～3）d，以充更分发挥野土的作沫用。27七、沃喷浆用玩量计算1）体子积法2）喷免量法2812科.5施工技赛术一、届施彻工机娃具钻机、宜高压泵涝、泥浆句泵、空庆压机、庄搅拌机拴、注浆械专用器柏具等。1）钻机XJ捕-1前00、SH-捕30、76振动呀钻机贼等。钻机具借有10～20画r/屋mi维n慢速呢转动限和以5～25绒cm右/m益in慢速提茄升的功泉能。2）高光压泵单管两法和括二重比管法未，用SN泼S-垫H3遥00、Y-把2型高压压泥逆浆泵债输送粘水泥锣浆液栗；三重管肥法和多甲重管法漂，用3X能B、3W6丸B、3W坟7B型泵输薄送高压启水。3）泥浆炸泵用BW-避150、BW奇-2哨00、BW-樱250型等伶泥浆临泵输克送水旗泥浆藏。4）空压溜机二重吓管法灶和三钢重管痰法，恶可使江用移译动往坝复式杆空压柳机（YV键-3借/8、YV糖-6菜/8、YV亲-9向/7型等）京、螺杆粪空压机宇（LGY坝20-捐10/迫7型）施、滑蕉片式主空压林机（BH效-6凝/7型）输市送压缩脾空气。295）注浆祥专用器腔具a）平头消型b）圆酬锥型1.喷嘴埋杆2.、5、9.喷嘴3.钢球4.硬质合睬金6.球座7.钻头8.喷嘴府套10所.喷嘴锅接头11甩.钻尖（1）单层设注浆管逼路注浆含管用Φ50m保m或Φ42境mm地质滔钻杆赠。30（2）二状重注比浆管它路二重糊管底伯部侧欧面有清浆、扇气同纠轴喷拒嘴，投其环月状间党隙为1～2mm。TY-汁201型二重徒注浆管沟的结构1.型密里封圈2.外管案母接托头3.定位敏圈4.Φ42地质钻经杆5.内管6.卡口管8.外管款公接额头TY-伯201型二火重管裂喷头放的结舌构1.管尖2.内管3.内喷头4.外喷嘴5.外管5.外管尖公接圣头31（3）三可重注困浆管省路TY-秧301型三重龙注浆管援结构，禁内管规魂格Φ18股×3，中耗管为Φ40×赴2，外场管为Φ75魂×4。内今管输议送高灰压水票，内—中管环模隙输送职压缩空概气，外—中管环庆隙输送叼浆液。TY-探301型三西重注三浆管涝的结待构1.内母弦接头2.内管3.中管4、7.外管5.扁钢6.内公接炭头8.内管公精接头9.定位器10、12稼.挡圈11、13冬.落O型密法封圈32a）圆锥团形喷头1.内母接虏头2.内管3.内管喷喜嘴4.中管岂喷嘴5.外管6.中管7.尖嘴钻跑头8.内喷子嘴座TY痒-3送01型三重截管喷头书的结构缸：33b）平呼口形爸喷头1.内母接欠头2.内管3.内管喷害嘴4.中管喷宫嘴5.外管6.中管7.硬质陵合金8.裳O型圈TY-菠301型三测重管挖喷头浊的结泪构院：（4）多重撒注浆管掘路多重歇管可括输送叛高压责水，耍而且给可将捡冲下禾来的意土、顶石抽投出地远面。队多重绢管外父径达脉到30挡0m梨m，它由泼导流器黑、钻杆踩和喷头纵组成。隶喷嘴上贷方有超季声波传棒感器。34二、开喷嘴曲技术恢参数田确定a）圆柱幅形b）收敛叹圆锥形c）流批线形喷嘴佳形状臣示意乏图工程应头用的喷粉嘴结构35a）水平b）下倾c）夹龟角d）90°夹角e）四堂喷嘴喷头的咬布置形态式36三、盏浆液销材料具与配另方确新定（1）普通型：水灰欺比为0.鲜8:混1～1.侵5:硬1。（2）速凝早煌强型（3）高强型：涨旋喷布固结撞体的咱平均至抗压沫强度20少MPa以上咬的称鉴为高互强型攻。①选择照高标号摄水泥，邪如选用偿不低于52.敲5级普通魔硅酸盐抢水泥。②在42匙.5级普通隙硅酸盐卫水泥中仓掺入高居效能扩捞散剂，舍如NNO（亚甲澡基二号萘磺蛮酸钠）等。（4）填充剂烟型:掺入粉喷煤灰、捆矿渣等滑。（5）抗冻灵型:①沸石医粉，漫掺入凝量为画水泥徒质量抖的10～20%；②NNO，掺债入量使为0.去5%左右；③亚温硝酸零钠，占掺入贸量为1.岭0%左右。（6）抗渗型:掺入2%～4%水玻璃乳，抗渗雄性能有惭提高。有抗渗晴要求旋消喷固结予体，不明宜用矿碎渣水泥截。水玻窑璃模数2.谷4～3.4，波美颤度30～45椅°为宜。37四、建施工掏工艺（1）钻机厚就位（2）钻善孔（3）置亏入注酒浆管:将喷管鸡插入地肠层预定娘的深度额。（4）喷肉射作招业:喷射管娘分段提胆升的搭宋接长度协不得小刊于100辨mm。喷射时勒应注意吵检查浆千液可泵依期、初索凝时间遭、注浆仔流量、匠风量、阁压力、无旋转提厌升速度炸等参数钞是否符炮合设计趁要求，峡并做好烟记录。（5）拔出秩注浆管:注浆完若毕，应聚迅速拔乓出喷射猛管。为晨防止浆杏液凝固部收缩影败响桩顶敬高程，炒必要时巴可在原覆孔位采姿用冒浆毯回灌或材第二次想注浆等巨措施。（6）冲叶洗（7）移动触机具:将钻机镰等机具庭设备移躬到新孔分位上，皱继续进豪行喷射积施工。38五、豪施闹工注应意事顷项（1）喷射牵注浆前骨检查高举压设备焦和管路澡系统。（2）高眼压浆炼液压遵力宜剩大于20艺MP俗a，气流榨压力0.7杰MPa左右以，低饿压水笼泥浆签的灌乎注压安力1～2MP狱a，提升险速度0.0阀5～0.2宾5m/近min欠.，旋转10～20r炕/mi农n。（3）出现紧异常情碑况时，监需查明在原因并壶采取相旦应措施袍。冒浆量末≤注稳浆量20福%为正仅常。（4）对涛冒浆贞应妥糠善处栽理，眼及时非清除叉沉淀猫的泥春渣。（5）为防饭止浆液岁凝固收掀缩，产则生加固甩地基与折建筑地嫌基不密船贴或脱去空现象纯，可采暴用超高葡喷射（扛悬喷处夜理地基炉的顶面剖超过建潮筑基础策底面，奏其超高极量大于余收缩高皇度），郊回灌冒变浆或第步二次注敌浆等措仁施。39（6）当焦处理伪既有变建筑社地基赤时，躬应采杂用速联凝浆戴液或叶跳孔墓喷射杂和冒老浆回雄灌等速措施瞧，同型时，角应对缎建筑馒物进辩行变请形监赤测。猎（7）为壁了加疏大固乓结体也尺寸份，或军对深贡层硬叶土，拜为了糕避免地固结耗体尺嫩寸减南小，孟可以菊采用摔提高集喷射显压力于、泵涛量或葡降低艇回转组与提盟升速锈度等喜措施抛，也途可以习采用何复喷烧工艺您。启（8）在础软弱怪地层灯旋喷口时，浊固结岛体强探度低应。桥（9）加盛强施静工的犁安全雹管理兄。高障压液必体和扑压缩施空气绝管道国的耐边久性浅以及茫管道魄连接混的可寇靠性理都是董不可旷忽视彻的，相否则侵，接挪头断壮开，冤软管扮破裂宾，将调会导织致浆披液飞寄散，友软管届甩出艇等安由全事览故。就（10）竖愚向承清载旋冲喷桩放复合艳地基竿宜在抬基础亮和桩宅顶之抄间设稍置20裁0～30轰0m炮m厚的褥勿垫层，律其材料绩可选用像中砂、浸粗砂、晓级配砂宰石等，汪最大粒阔径不宜庙大于30m吼m。4012.乓6质量块检验1）质量慰检验主斯要内容①固结体计的物理服性状，样包括整腾体性和刊均匀性标。②固江结体库几何助特征吓，包踩括有坊效直慎径、缎深度倍范围翅和垂闹直度姨等。③固结盏体的强红度特性铅和抗渗忠性能;其中包康括水平锐、垂直谨承载力永，变形腊模童、葡抗渗系廉数、抗搁冻性和届抗酸碱该腐蚀性渠。④固结肥体的溶腰蚀和耐躬久性等洋。2）检煤验点碎布置①建筑已荷载议大的断部位贩；②防水膜帷幕的腾中心线秩上；③施工落中出现梨异常情亦况的部积位；④地质子情况复榆杂可能遗对高压塌旋喷注膊浆产生躁影响的盆部位。检验点锡数量为释施工孔敲数1%，并告不应农少于3点。对爸不足20孔的涌工程接，至衫少应蓬检验2个点。号质量检糕验应在同旋喷施婆工结束28d后进行个。413）检验敏方法（1）开孔挖检饲验（2）钻孔磨取芯（3）标贯城试验对所得现的标贯声数值进舟行修正接。（4）载荷匙试验做垂跳直载能荷试递验时静，需箩在顶蹈部0.5～1.胜0m范围探内浇输筑0.2～0.排3m厚的钢抖筋混凝猎土桩帽流。可取s/永b（或s/d）等揭于0.狗00矿6所对应瓜的压力衡作为复甲合地基隔承载力佛特征值洗。表12.壤3标贯N值得瓶修正分系数4212.袍6工程最应用即实例【例1】【解】1）单炎桩承狐载力估计算432）复蜻合地董基承为载力砍计算【例2】【解】1）单瞧桩承芝载力锄计算442）桩间旬距计算45【例3】山东默省三脆山岛拉金矿呀南风育井高款压旋遣喷注详浆帷县幕工载程1）工按程概鬼况该场别地自傻然地屿面标焦高为0.坦5m。南仅风井镰为提符升竖害井，毙设计逢井深17炎1.烂5m，表马土厚娃度为25筹.1栗m。该店井成滩功地毕应用挎高压驻旋喷昌注浆间凿井矿新技驴术，瞎为在晓含水煤松软天不稳抵定的祸地层栋中凿访井施禽工，高提供蒸了条旋件。像井筒橡净直智径4m，掘进摇直径5.标3m，永久递井壁为0.5侧m厚的先钢筋雅混凝翁土。2）工芬程地纳质条哪件场地否表层龟土为礼砂层剖和粉宜质粘狱土互刚层，泻厚达20余米叔，涌填水量35t肥/h，有清含盐递量很匹高的刑海水寒补给道。表12重.4南风石井表惹层工卵程地歉质及僻水文壤地质摆特征463）设计地计算（1）表架土地毛压的捆确定47（2）帷幕洗厚度的吨确定固结纱体帷扶幕将炎承受盯外部扁土压勇力及边静水单压力屿，其擦厚度殃可按萝厚壁佣筒公予式和丘第四笔强度执理论华确定蜓。设计考萌虑到表纪土段为舍短段掘竟砌（段若高0.7～1.品2m），恐注浆理帷幕恳并非哨无限戒长厚葬壁筒旅，故饭选用避安全超系数2，进湖行帷踢幕设造计。48（3）旋粱喷基购本参舌数的龄选择旋喷桩罢有效桩购径及施辞工中其财他有关铃参数的剂选择，纵是形成证帷幕重圆要因素川。①旋膝喷压旅力p0提高缎压力假可以脑改善芒喷效雨果，葛但压洲力过列高，岂会在俊接近们喷射静区域煌内产拳生真嚼空，杠出现百涡流己，过销早地仅形成悔雾状楚而导税致相倾反的殊结构拖。根缺据国总产SN下C-膀H3郑00型注叠浆车进配套升高压脸泵的厘运动吹状态叮，选夏用旋聋喷压葬力为17.颈64～21抢.5为6M秩Pa。②喷亡嘴直添径d0在压力怜或流速浊一定时肥，喷嘴帽直径增亩大，流违量增大编。在给牵定的设轻备条件痒下，且撑压力为17.善64～21.腾56M献Pa，选秤用喷陵嘴直愧径为2.5～3.0敞mm是适余宜的绝。本盼工程骨实际绢选用内了直见径为2.鲁0、2.5、3.解0m鉴m的喷掉嘴。③旋采喷成鄙桩直酒径D工程渔