第六节-高压喷射注浆法

2、高压喷射注浆法分类：单管法、二重管法和三重管法（1）、单管法如图3-17所示。利用钻成孔至设计深度；插入带特殊喷嘴的注浆管，用高压设备，使浆液以20～40MPa的压力从喷嘴喷出，冲击破坏土体，然后注浆管边旋转、边上提，浆液与土粒充分搅拌混合并凝固后，土中形成一固结体，从而使地基得到加固。固结体直径一般在0.3～0.8m。（2）、二重管法如图3-18所示。具有又通道的二重注浆管；分别喷射水泥浆和压缩空气。利用钻成孔至设计深度；插入带特殊喷嘴的二重注浆管，用高压设备，喷射出20MPa的压力的水泥浆和0.7Mpa的压缩空气，复合喷出，由于压缩空气在外侧，显著提高冲击破坏土体能力，然后随注浆管边旋转、边上提，最后在土中形成一个圆柱形的固结体，从而使地基得到加固。固结体直径一般在1.0m左右。（3）、三重管法如图3-19所示。具有又通道的三重注浆管；分别喷射高压水、水泥浆和压缩空气。利用钻成孔至设计深度；插入带特殊喷嘴的三重注浆管，用高压设备，喷射出20MPa的水射流外环绕0.7Mpa的空气流复合喷出，冲击破坏土体形成较大的空隙，再喷出1～3Mpa的水泥浆，然后随边旋转、边上提，最后在土中形成一个直径较大的圆柱形的固结体，从而使地基得到加固。固结体直径一般在1.0~2.0m左右。旋喷可采用任何一种，定喷和摆喷宜用三重管法。三重管处理的直径和深度最长；二重管次之；单管法最短。二、、注浆材料1、水泥浆类型（1）普通型水泥浆：纯水泥浆，不加任何外加剂。一般用32.5普通硅酸盐水泥。（2）早强型水泥浆：对地下水较发达的地基，宜在水泥浆中掺入速凝早强剂。常用的有氯化钙、水玻璃、三乙醇胺和三乙醇胺复合配方时，加快凝固时间，有效提高固结体的后期强度。（3）填充剂型的水泥浆：将粉煤灰、矿碴等材料作为填充剂掺入水泥浆中，降低成本。（4）其他类型的水泥浆：掺水玻璃为抗渗型；掺氯化钙、亚硝酸胺、三乙醇胺为抗蚀型；掺沸石粉、氯化钙、三乙醇胺为抗冻型。2、对材料的要求（1）可喷性的要求：必需具有良好可喷性。一般水灰比越小，高压喷射处理的地基的强度越高。水灰比小于0.8时，喷射困难，一般都在1：1～1.5间变动，水灰比为1：1。（2）稳定性要求：是指水泥的稳定性。水泥成分不稳定时，将导致水泥浆凝固时间长，强度低。所以要质量检验合格方能使用。三、施工工艺：（1）主要机具：钻机、高压泥浆泵、空压机、高压水泵、普通泥浆泵、注浆管、泥浆搅拌机和高压胶管等。三类高压喷射注浆法所用机具的组配情况，如表3-7所示。（2）工艺技术参数：高压喷射注浆时，高压水、压缩空气、水泥浆和注浆管的常用技术参数如表3-8所示。表3-7高压喷射注浆法主要施工机具机械设备名称常用型号规格所用机具单管二重管法三重管法高压泥浆泵SNC-H300水泥车压力30mpa,流量100L/min√√高压水泵3XB3D2-S压力20~40mpa,流量80L/min√钻机工程地质钻76振动钻压力0.7mpa，气量3m3/min√√√泥浆泵BW-150/200/250容积1.2m3，转速30~40r/min√空压机√√泥浆搅拌机√√√单管√二重管√三重管√高压胶管√√√表3-8高压喷射注浆常用技术参数介质及技术参数单管法二重管法三重管法高压水压力/Mpa流量/(L/min)喷嘴直径/mm喷嘴个数﹥2030~1202~32~4压缩空气压力/Mpa流量/(L/min)喷嘴直径/mm喷嘴个数≥0.7≥31~3环状喷嘴2≥0.7≥31~3环状喷嘴2~4水泥浆液压力/Mpa流量/(L/min)喷嘴直径/mm喷嘴个数﹥2080~1202~32﹥2080~1202~321~3100~15010~141注浆管提升速度/m/min)旋转速度（r/mm外径mm0.1~0.2510~20￠42、￠500.1~0.2510~20￠42、￠500.1~0.2510~20￠42、￠903、施工工序如右图所示。施工步骤如下：（1）清碍；（2）机具就位；对准孔位中心，偏差不超过50mm。高压泥泵不易太远。（3）钻至设计深度；（4）插入注浆管；（5）喷射注浆，插到设计深度后，按设计参数，自下而上进行喷射注浆，并做好现场记录。（6）冲洗机具，移动机具到新的孔位。四、质量检验1、检验内容ⅰ、固结体质量检验。包括整体性、均匀性、垂直度、有效直径、抗压强度、抗剪强度、抗冻性、抗渗性、抗蚀性和耐久性等方面的检验。检验时间要为施工结束28天后。ⅱ、土、固结体复合地基承载力检验。检验时间要为施工结束28天后。ⅲ、建筑物沉降观测。检验点数量可取施工注浆孔数的2%～5%。对不足20孔的至少取2个点。不合格者应进行补喷。检验点的位置在建筑物荷载较大处、防渗帷幕中心线上、施工中出现异常情况复杂处等。2、检验方法可采用开挖检验、钻孔取芯检验、标准贯入试验等方法进行。（1）开挖检验。待固结体有一定强度后，就可以开挖检验。可以较全面检验固结体垂直度和固结形状。（2）钻孔取芯。在固结体上取芯并做成标准试件进行室内土工试验，以检验固结体内部的均匀程度、物理力学特性能是否符合设计要求。（3）标准贯入试验。是将63.5kg重穿心锤，从760mm高处自由落下，贯入土中30mm后，记录所需的次数N。试验部位选在固结体中部附近，每隔一定深度应作一次检验，以便比较不同深处的N值，以此判固结体的力学特性。（4）平板荷载试验。它分垂直和水平两种。试验前要在固结体外浇0.2～0.3m厚的钢筋混凝土板，然后分级施加荷载，记录地基变形稳定时间的沉降量。通过变形和荷载的关系曲线，求得地基承力和变形特性。此方法是检验地基处理质量的良好方法，由于试验工作量大，因此只有基础为甲级的工程才采用。3、施工时的充许偏差和检验方法：详见表3-9。项目序号检验项目充许偏差或充许值检验方法单位数值主控项目1水泥计外掺剂质量符合出厂要求查产品合格证书或抽检2水泥用量设计要求查电流表及水泥浆水灰比3桩体强度功完整性检验设计要求按规定方法4地基承载力设计要求按规定方法一般项目1钻孔位置mm≤50用钢尺量2钻孔垂直度%≤1.5经纬仪测钻杆或实测3孔深mm±200用钢尺量4注浆压力按设计参数指标查压力表5桩体搭接mm＞200用钢尺量6桩体直径mm≤50开挖后用钢尺量7桩身中心充许偏差开挖后桩顶下500mm处用钢尺量，d为桩径表3-9高压喷射注浆地基质量检验标准五、工程实例：案例名称：杭州市之江路改建工程中高压喷射注浆地基加固处理1工程概况

之江路改建工程是“九五”期间杭州市的一个重点工程，工程位于杭州市钱江一桥以西至珊瑚沙闸，设计路面从原两车道改建为双向四车道。由于道路一侧为西湖风景区的山体，故道路必须向钱塘江一侧外移12m，外移段采用重力式混凝土挡墙，底宽7．50m，高6．15m（图1）。由于该工程与一期抗咸供水工程相结合，时间紧迫，在尚未完成地质详勘就开始动工，没有对地基加固处理作较深的分析。

经地质详勘表明道路外移段地质较为复杂，挡土墙地基既有岩基，又有粉土基础。已浇筑完成的混凝土挡墙钢筋混凝土底板在桩号0＋350～0＋550，0＋600～0＋650范围内，原设计方案不能满足挡墙稳定的需要，需进行地基加固。

2工程地质条件

桩号0＋350～0＋550、0＋600～0＋650段位于杭州九溪出水口汇入钱塘江上下游。该区域地质剖面分为四层：第一层为含砾粉土，含砾淤泥质土，厚度0．1～3．30m。第二层淤泥质粉质粘土，厚度22．50～25．50m，第三层含粘砾砂层，厚度6．0～7．1m。第四为微风化岩层，淤泥质粉质粘土层厚且含水量高达40％～50％，内摩擦角为5°，粘结力7kPa，工程地质力学性能指标较差。

3地基加固方案设计

3．1

方案的确定

根据地质情况和已完成的挡墙钢筋混凝土底板施工的实际情况，在方案设计时，对采用钢筋混凝土灌注桩，树根桩和高压喷射注浆地基加固处理方案进行技术经济比较。

（1）钢筋混凝土灌注桩方案为间距3．50m，直径1．0m的灌注桩深入持力层，即含砾砂层不少于2．50m，已建钢筋混凝土底板需拆除，进度慢，费用高，每延米1．4万元。

（2）树根桩方案为设纵向三排桩孔，横向间距1．25m，纵向间距1．50m，每个孔（钻孔直径0．25m）布置3根直径0．25m钢筋混凝土斜桩，桩进入持力层即含砾砂层≥2．50m，并能较方便穿越表层的钢筋混凝土底板和块石抛石层，费用为每延米0．8万元，缺点是钻孔和桩的数量较多，底板钻孔300个，桩总数为900根，施工时间需2个月，桩的质量检测要求高，施工难度大。

（3）高压喷射注浆方案为：设纵向3排桩孔，梅花型布置，纵向孔距为3．0m，横向为2．50m，其中两排边孔形成旋喷，桩径不小于1．20m，中间为摆喷，摆喷凝积体断面长不小于1．60m，注浆均需深入持力层，即含砾砂层不小于2．50m，每延米造价为0．85万元，可方便地穿越表层钢筋混凝土底板和块石抛石填层，钻孔直径为0．13m。本着确保质量，加快进度，技术合理，经济合算的原则，最后确定高压喷射注浆加固地基方案，见图2、图3所示。3．2

高压喷射注浆方案设计

3．2．1高压喷射注浆原理

本工程采用三重管高喷注浆法，基本原理为：利用高压水泵，空气压缩机和灌浆泵，分别把高压水、压缩空气和水泥浆经三重管从喷头的喷嘴中喷出，直径不同，轴线重合的三重管，内管送水，中管送气，外管送水泥浆，以水气为复合喷射流从喷嘴射出后作用于土体上，压应力和冲蚀的作用使喷射流冲击切割破坏土体，并使浆液与土搅拌混合的功能，经过一定时间凝固成强度较高、渗透系数小的固结体。

3．2．2高压喷射注浆施工参数设计

（1）主要技术指标：①喷射深度进入粘土夹砾砂层不小于2．50m；②旋喷桩直径不小于1．20m，摆喷施工的摆动角度不小于45°，喷射断面延长体不小于1．60m；③凝积体强度≥4MPa，且喷射注浆凝积体与挡土墙底板联结部位连续、密实。

由于高压喷射注浆施工参数受外界影响因素较多，根据此工程地质情况，选两个旋喷桩和一个摆喷桩的试验，试验参数见表1。（2）试验结果：①1＃旋喷桩桩径1．42m，取样抗压强度5．8MPa；2＃旋喷桩桩径1．92m，取样抗压强度10．5MPa；3＃摆喷体延伸长度2．10m，长边1．30m，短边0．8m，取样抗压强度6．2MPa。②桩体均匀性良好，浆量充填充分。现场试验结果表明高压喷射注浆方案是可行的，确定合适的施工参数如下：水压力不小于33MPa；气压力为0．7MPa；浆液比重不小于1．7g／cm3；旋喷提升速度6cm／min，转速为6r／min；摆喷提升速度6cm／min，转速为6r／min，摆角为45°；灰砂比：4∶1～3∶1，以提高凝积体的抗压强度。

另外，与之相配套的机械水泵的水流量为75L／min，空压机的气流量为6m3／min，浆泵的浆液流量为80L／min。

4高压喷射注浆加固地基的施工工艺

高压喷射注浆加固在已浇厚80cm钢筋混凝土底板下，伸入淤泥质、粉质粘土和夹砾砂层，加固地基350m。因施工正值春汛，钱塘江上游来水丰沛，工期非常紧迫，限于1个月内完成，为此高喷工程施工从2个作业面进行。高喷注浆钻孔184个，按钻孔纵向编号分3序进行，先实施钢筋混凝土底板两侧旋喷，后再进行钢筋混凝土底板中间摆喷，即在两侧旋喷凝结强度具