高压喷射注浆法概述

6.3高压喷射注浆法1.概述2.加固机理

3.设计计算4.施工5.质量检验

6.3高压喷射注浆法6.3.1概述高压喷射注浆法是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻进至土层的预定位置后，以高压设备使浆液或水成为20-40MPa的高压射流从喷嘴中喷射出来，冲击破坏土体，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，在土中形成一个固结体。高压喷射注浆法适用于处理淤泥、淤泥质土、流塑、软塑或可塑粘性土、粉土、砂土、黄土、素填土和碎石土等地基。当土中含有较多的大粒径块石、大量植物根茎或有较高的有机质时，以及地下水流速过大和已涌水的工程，应根据现场试验结果确定其适用性。

高压喷射注浆法一般分为旋转喷射(简称旋喷)、定向喷射(简称定喷)和摆动喷射(简称摆喷)三种形式。

定喷及摆喷两种方法通常用于基坑防渗、改善地基土的水流性质和稳定边坡等工程。1.单管法：喷射高压水泥浆液一种介质；2.双管法：喷射高压水泥浆液和压缩空气二种介质；3.三管法：喷射高压水流、压缩空气及水泥浆液等三种介质由于上述3种喷射流的结构和喷射的介质不同，有效处理长度也不同，以三管法最长，双管法次之，单管法最短。实践表明，旋喷形式可采用单管法、双管法和三管法中的任何一种方法。定喷和摆喷注浆常用双管法和三管法。4.多重管法：高压水流和超高压水射流，被冲下的土全部抽出地面再用其他材料充填。1.高压喷射注浆法的工艺类型分类依据类别主要特点喷射流的移动方式定向喷射(定喷)

喷射时喷嘴只提升，喷射的方向固定不变，固结体呈板壁状摆动喷射(摆喷)

喷射时喷嘴边提升，喷射的方向呈较小角度来回摆动，固结体呈较厚墙状旋转喷射(旋喷)

喷射时喷嘴边旋转边提升，固结体呈圆柱状注浆管类型单管法用单层注浆管，只喷射浆液二重管法用双层注浆管，喷射浆、气同轴射流三重管法用三层注浆管，喷射水、气同轴射流，同时注入浆液多重管法用多层注浆管，喷射超高压水射流，被冲下的土全部抽出地面再用其他材料充填置换的程度半置换法被冲下的土部分排出地表，余下的和浆液搅拌混合凝固全置换法被冲下的土全部排出地表，形成的空间用其他材料充填高压喷射注浆法分类单管旋喷注浆法：是利用钻机等设备，把安装在注浆管（单管）底部侧面的特殊喷嘴置入土层预定深度后，用高压泥浆泵等装置，以20Mpa左右的压力，把浆液从喷嘴中喷射出去冲击破坏土体，同时借助注浆管的旋转和提升运动，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，便在土中形成圆柱状的固结体。日本称为CCP工法。a)单管法：b）二重管法：使用双通道的二重注浆管。当二重注浆管钻进到土层的预定深度后，通过在管底部侧面的一个同轴双重喷嘴，同时喷射出高压浆液和空气两种介质的喷射流冲击破坏土体。即以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。在高压浆液流和它外圈环绕气流的共同作用下，破坏土体的能量显著增大，喷嘴一面喷射一面旋转和提升，最后在土体中形成直径明显增加的柱状固结体。日本称为JSG工法。c）三重管法：使用分别输送水、气、浆三种介质的三重注浆管。在以高压泵等高压发生装置产生20MPa左右的高压水喷射流的周围，环绕一股0.7MPa左右的圆筒状气流，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2～5MPa的浆液填查，并将喷嘴作旋转和提升，最后便在土中凝固为直径较大的圆柱状固结体见图。日本称CJP工法。d）多重管法：首先在地面钻一个导孔，然后置入多重管，用逐渐向下运动的旋转高速压力水射流（40MPa)切削破坏四周土体，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抽出。如此反复地冲和抽，便在地层中形成一个较大的空间。装在喷嘴附近的超声波传感器及时测出空间的直径和形状，最后根据工程需要选用浆液，砂浆，砾石等材料进行充填。于是形成一个大直径固结体，在砂性土中最大直径达4m.日本称为SSS-MAN工法1.适用的范围较广。2.施工简便。3.固结体形状可以控制。4.既可垂直喷射也可倾斜和水平喷射。5.有较好的耐久性。6.料源广阔，价格低廉。7.设备简单，管理方便。

2.高压喷射注浆法的主要特征1.高压喷射注浆法适用于下列哪些地基土?（A）淤泥(B)粘性土(C)砂土(D)碎石土(E)有机质土2.高压喷射注浆法根据喷射流移动方向可分为:(A)定喷(B)摆喷(C)旋喷3.高压喷射注浆法根据工艺可分为:(A)单管法(B)二重管法(C)三重管法(D)多重管法4.单重管法的喷射流由以下哪些部分组成?5.二重管法的喷射流由以下哪些部分组成?6.三重管法的喷射流由以下哪些部分组成?7.多重管法的喷射流由以下哪些部分组成?(A)高压水泥浆液(B)高压水流(C)压缩空气(D)水泥浆液(E)其他材料8.定喷和摆喷形式可采用下列哪几种工艺方法?(A)单管法(B)二重管法(C)三重管法(D)多重管法1.A,B,C,D;2.A,B,C；3.A,B,C,D；4.A;5.A,C;6.B,C,D;7.B,E;8.B,Ca)土质条件：

主要适用于软弱土层，如第四纪的冲(洪)积层、残积层及人工填土等。对于地下水流速过大喷射浆液无法在注浆管周围凝固、无填充物的岩溶地段、冻土和对水泥有严重腐蚀的地基，均不宜采用高压喷射注浆法。b)工程适用范围：提高地基强度，保护围堰及地下工程建设，增大土的摩擦力和粘聚力，减少振动防止液化，降低土的含水量，防渗帷幕工程，防止洪水冲刷等工程。2.高压喷射注浆法的适用范围1、增加地基强度。⑴提高地基承载力，整治已有建筑物沉降和不均匀沉降的托换工程；⑵减少建筑物沉降，加固持力层或软弱下卧层；⑶加强盾构法和顶管法的后座，形成反力后座基础。2、挡土围堰及地下工程建设。⑴保护邻近建、构筑物；⑵保护地下工程建设；⑶防止基坑底部隆起。适用范围3、增大土的摩擦力和粘聚力。⑴防止小型坍方滑坡；⑵锚固基础。4、减少振动、防止液化。⑴减少设备基础振动；⑵防止砂土地基液化。5、降低土的含水量。⑴整治路基翻浆冒泥；⑵防止地基冻隆。6、防渗帷幕。⑴河堤水池的防漏及坝基防渗；⑵帷幕井筒；⑶防止盾构和地下管道漏水漏气；⑷地下连续墙补缺；⑸防止涌砂冒水。1)高压喷射流的性质：

高压水喷射流是通过高压发生设备，使它获得巨大能量后，从一定形状的喷嘴，用一种特定的流体运动方式，以很高的速度连续喷射出来的，能量高度集中的一股液流。6.3.2加固机理喷嘴压力pa/Mpa喷嘴出口孔径d0(cm)流速系数φ流量系数μ射流速度v0(m/s)喷射功率N(kW)100.300.9630.9461368.52019224.13024344.44028068.35031395.4喷射流的速度与功率2)高压喷射流的种类和构造:1.高压喷射流的种类：

(1)单喷射流：单一的高压水泥浆喷射流；

(2)二重管喷射流：高压浆液喷射流与其外部环绕的压缩空气喷射流，组成为复合式高压喷射流；

(3)三重管喷射流：高压水喷射流与其外部环绕的压缩空气喷射流组成，亦为复合式高压喷射流；

(4)多重管喷射流：高压水喷射流。以上四种喷射流破坏土体的效果不同，但其构造可划分为单液高压喷射流和水(浆)、气同轴喷射流二种类型。2.高压喷射流的构造：

单液高压喷射流的构造：水（浆）气同轴喷射的构造：3）加固地基的机理：(一)高压喷射流对土体的破坏作用破坏土体的结构强度的最主要因素是喷射动压，根据动量定律，在空气中喷射时的破坏力为：P：破坏力，kgm／s2；ρ：密度，kg／m3；Q：流量，m3／s，Q=VmA；Vm：喷射流的平均速度，m／s。A：喷咀断面积，m2（二）姿水（径浆）气德同轴喷服射流对浩土体的理作用：单射聋流虽坛然具稼有巨惨大的枝能量猫，但饥由于压力在挂土中急同剧衰减抬，因此絮破坏土软的有效许射程较兄短，致共使旋喷叮固结体棋的直径占较小。当在喷使嘴出口岸的高压秩水喷流络的周围加上圆拴筒状空馆气射流，进行水、纱气同挖轴喷时射时，空世气流奇使水裹或浆妨的高饲压喷嫁射流饰从破邮坏的发土体腹上将片土粒证迅速吵吹散漂，使家高压顷喷射吐流的撇喷射忙破坏话条件殊得到执改善筒，阻力津大大倍减少劈燕，能哗量消趣耗降炸低，护因而铜增大延了高承压喷态射流强的破车坏能塑力，矛形成效的旋康喷固哗结体竹的直敞径较烘大，(三).水泥与匙土的固慰结机理庄：4)加固土披的基本届性状：1.直径较冬大：单管一卸般为0.3绣-0.扶8m,三重亲管为0.7姐-1.服8m,多重醉管为2.固结体断形状可程不同：固结体独的形状秘可通过遣喷射参讲数来控剖制，大弱致可喷声成均匀盾圆柱状是、非均垄匀圆柱至状、圆谦盘状、设板墙状酱及扇形躺状。3.重量轻揪：固结坟体内部既土粒少榨并含有匠一定数黎量的气佣泡粘性眨土固学结体链比原状土摔轻约10％，但砂绝类土络固结蛋体也脸可能起比原廉状土若重10％。4.渗透系奋数小：固结体略有一层唐较致密希的硬壳遵，其渗召透数达10-6cm／s或更侮小，异故具缴有一介定的税防渗店性能舞。5.固结不强度凶高：横断朵面上间中心按强度罗低，贝外侧立强度衰高，除与土哪交换溜的边况缘处截有一汤圈坚哀硬的归外壳病。6.单桩承愉载力高烂：旋斗喷柱状访固结体坡有较高既的强度撑，外形壶凸凹不桨平，因姑此有较纸大的承压载力，六固结体反直径愈裂大，承开载力愈暴高。1.高压家喷射辽注浆检法加就固地暴基的锅机理优有：(A除)高压秧喷射泡流对的土体四的破温坏作米用(B)水浆豪、气箭同轴搬喷射涛流对递土的吐破坏亿作用(C卷)水泥念与土论的固踏结机揪理(D快)排水挣固结雨作用(E)置换婚作用3.高压具喷射瞒注浆红法的惩有效拖处理仅长度脚应按貌下列待哪个愤次序烈依次庆排列折?(A)乞三重管败>二重直管>单素管(第B)三白重管<枯二重管跨<单管(C)方三重管尸<二重尾管>单课管2.压喷射泽注浆法新的有效奏喷射长魄度由哪烤几个区挽域组成哀?(A)虚初期区湿域挠(蒜B)主护要区域蛾(拜C)终伏期区域1.望A,仪B,帐C,旷E;2.A猪,B；3.柿A；a)工程迎地质紧勘测按和土脑质调螺查：对基岩镰形态枝，深昏度和框物理划力学讽特性规，各岛土层逗层面蔽的状艘态，稀土脾的孝种类竭及特罪性b)水文地低质情况烤：水位汽，土层懒的渗透歇性，附称近地沟代，暗河捧，地下本水分布裕情况。c)环境调懒查：地己形，地邪貌，施袭工现场魂的空间柿及地下部埋设物爽状态等d)室内档配方华与现议场喷抚射试尾验：糕为了萄决定贼注浆疾后固父结体耽可能警具有壳的强狂度和纲决定症合理梁的配运合比遍，采姻用现导场的紧土样致进行慨配比探试验像，优炸选合疲理的荷浆液建配方奴。对只规模敌大及誉重要办的工窗程，沃要在桐现场短进行严试验体，查左明固渔结体侨的直偿径，叉强度粗等。6.严3.西3设计吸计算1)设计愧前的瓜调查旦准备拦：a)尺寸匆取决动与土凶的类暂别及其动密实株程度锄，注耗浆管吼的类艇型，浓喷射休技术备参数(喷射压对力与流绢量，喷朵嘴直径幅与个数刷，压缩初空气的搂压力，睛流量与夸喷嘴间季隙，注候浆管的肢提升速鸭度与旋手转速度睁等）b)无试究验资跑料的贷情况颤下，房诚可对副小型卫或不士太重痰要的温工程灿，可摆根据记经验酒选用听表7-9所列开数值片。c)对大撤型或嚼重要卧的工言程，昼应通剃过现惩场喷孤射试捐验后抄开挖言获钻森孔采宫样确题定。2)固结锣体的跟尺寸a)强度取耗决与土宏质，喷射材叔料及水锅灰比，邮注浆管权的类型雷，提升余速度及最注浆量移。b)固结岛强度腊以28天强迟度计顺算。c)注浆将材料健为水设泥时氏，固欺结体权强度亲初步础设计穴可参败考表7-乏11栽.c)对大明型或搬重要粪的工都程，器应通研过现句场喷希射试饮验后叮采样轧测试检来确裙定强绞度及列渗透传性等猪性质绕。3)固结挨体的侄强度4)竖向幕承载旗水泥甩搅拌体桩复熟合地矩基承唯载力阵特征却值：复合锯地基容于许承载而力特征巡寿值(k稍Pa赔)：桩间珍天然地恰基土容昂许承载饲力(kP佩a)；：桩土浴面积置嫩换率；：桩擦间土铅承载键力折显减系气数。词当桩杠端为料软土舒时可取责；当涉桩端始为硬弃土时版，可岭取：单桩昨竖向承悟载力特祥征值(k障Pa超)：桩顺的截览面积阀（m2）设计猾要求乎基底板下复喇合地盼基承爷载力占特征仍值达炊到28堵0k另Pa，现拟亲采用桩径为0.5替m的旋纠喷桩，桩崇身试盏块的立方惰体抗盆压强居度平昆均值锦为7.杀0M选Pa，强度蚀折减系赌数取0.3礼3。已知党桩间土毁承载力橡特征值120减kPa，承载寒力折减目系数内取0.盐45。若采提用等边营三角形犬布桩，搁依据《建筑腊地基口处理拆技术询规范》(司JG灰J7尖9-软20衣02野)，旋扩喷桩半的桩陆距最新接近犯下列敢哪个炉值?(A椒)1题.0费m总(被B)切1.槐2m匀(C璃)1忽.5广m爬(商D)魔1.惩8m旋喷桩放复合地摆基设计首先梯计算飘旋喷站桩的渣单桩怨承载被力。收由于租题中两未提亿土的障侧阻犁力和绕端阻歪力，断只能徐理解驼由土衫抗力绘计算唱的单造桩承巷载力驴特征拢值高冰于按意桩身肉材料来强度械控制即的单泊桩承仇载力梨特征响值。单桩残容许腹承载纠力：单龙桩容饮许承圣载力(kN证)；：水泥声土90颂d龄期林的抗丑压强干度平攻均值(kP铜a)；：桩的喷截面积(m2)：桩身尘强度折心减系数降，可取退；：桩的坏周长(m青)；：桩虚周第i层土慈的容粥许摩迷阻力妹。对鞋淤泥办可取5-候8k恶Pa；对淤泥疯质土可苏取8-陶12宿kP扇a；对涝粘性蓬土可荷取12-挖15k凳Pa：桩周热第i层土的烛厚度(m)；：桩端纱天然地疤基土的黎承载力(k队Pa羽)；：桩端脏天然地柔基土的企承载力蜘折减系逝数，可枣取桩长以债内复合泄土层及吼吓我地疤基变形孩应按GB5揭007变-20前02有关滴规定景计算草，其斧中复淹合地厘基的苦压缩错模量踪蝶可根竭据地读区经暖验确摘定。)5)沉降疯计算a)加固脊地基栏竖向束承载鹊：平彩面布高置根旬据上讯部结垮构和民基础助确定辫。一渣般不晨少于4根。b)堵水防菌渗：最病好按双拍排或三涌排布孔抱形成帷培幕。定辆喷和摆瘦喷也是璃一种常焰用的堵俊水防渗忍方法，像由于喷反射出的醋板墙薄体而长，库不但成咐本较旋挠喷低，悲而且整德体连续辆性也高努。7)布孔形左式及孔畏距基础和菊桩之间贤设置2音00-猜300副mm褥罢垫层。6)垫层定喷森帷幕各形式伶示意(a王)为单喷鄙嘴单墙崖首尾连侦接；(b堡)为双胞喷嘴跑单墙另前后画对接；(c)为双韵喷嘴奴单墙见折线器连接；(d)为双喷丑嘴双墙巩折线连判接；(e)为双喷踏嘴夹角皆单墙连盼接；(f)为单喷谦嘴扇形治单墙首模尾连接；(g)为双界喷嘴绞扇形固单墙踏前后百对接；(h枕)为双她喷嘴促扇形散单墙想折线铁连接。K2：未旋虽喷范肃围土药的填临充率,0.5-0.你75H2：未旋喷恋长度，m；：损失蛇系数,0.1～0.2。H：喷激射长百度(m条)q：单晃位时类间喷俗射量(m3/m泛in焦)v：提升饲速度（m/文mi喇n)Q：需要用范的浆量(m3)De：旋喷体湖直径(m)Do：注浆己管直损径(m)K1：填充陶率,0.屑75-0.9h1：旋喷身长度(m夏)水泥是否最便宜醒的注浆棍材料，种类也但较多，是旋喷促注浆的肃基本浆子液。浆矮量计算鸡方法有炸体积法米和喷量叫法两种。8）注浆绪材料及肿浆量计挤算体积法仁计算喷量孟法计鲜算1）浆液掉特性：有良网好的壳可喷危性；有足够猴的稳定辟性；气泡祥少；调剂浆阔液的胶赖凝时间率；有良好狸的力学肝性能；无毒吉，无梅臭；结石率扭高；9）浆液终材料与件配方2）浆液潮配方：a)普通撕型;b)速凝早座强型；c)高强型郑；d)填充剂梨型;e)抗冻型;f）抗律渗型盯；高压刘喷射限注浆工施工典程序沃如下：打管旋喷另浆开孝始喷浆喷浆哈结束移位重糟新喷射施工亭机具否有钻缸机和被高压弃发生麦设备利组成虚，由庸于喷无射种趋类不俯同机居器设由备和倡数量圾均不占同。6.3坑.4施工施工注戏意事项北：1.施工前球应根据仪现场环奇境和地雁下埋设同物的位太置等情推况，复俗核高压豆喷射注娃浆的设证计孔位泄。施工纽奉前，应脖对照设伪计图纸它核实设陆计孔位送处有无散妨碍施传工和影蛾响安全充的障碍胡物。如档遇有上项水管、残下水管符、电缆刑线、煤嫁气管、检人防工伐程、旧迎建筑基活础和其同他地下悄埋设物聋等障碍框物影响泽施工时貌，则应膊与有关分单位协森商清除赌或搬移晕障碍物音或更改挖设计孔麦位。2.喷射注钓浆前要协检查高执压设备椒和管路戚系统3.水泥浆粉液的水骄灰比应视按工程投要求确在定，可捕取0.8～1.5，常苍用1.辞0。4.为了妹加大湿固结劝体尺匪寸，短或在影深层耕硬土区中为贞了避戴免固续结体舱尺寸撇减小尖，可促以提爷高喷激射压汪力，站泵量枕，降雕低回夫转与轨提升漠速度蔽，也帖可以夸采用解复喷捏工艺叨。5.在高拼压喷夺射注仆浆过客程中洗出现天压力困骤然陪下降巴、上际升或弓冒浆腹异常肚时，勒应查虚明原为因并宣及时冶采取备措施惨。6.当高压轨喷射注块浆完毕淡后，或对在喷射允注浆过阅程中因镜故中断毛，短时塑间（小哪于或等蛋于浆液锤初凝时耀间）内毫不能继勿续喷浆活时，均著应立即股拔出注海浆管清绩洗备用眉，以防寻浆液凝造固后拔更不出管稠来。7.当处脂理既害有建译筑地经基时柜，应胶采用奴速凝挠浆液评或跳谈孔喷礼射和服冒浆嫩回灌咬等措愧施，脚以防仇喷射巡寿过程董中地构基产进生附音加变驱形和跑地基辜与基南础间铸出现嫁脱空叉现象诊。同叉时，素应对有建筑俗物进俭行变廊形监蓬测。8.喷射影孔与忽高压受注浆凯泵的死距离作不宜