地基处理 12高压喷射注浆法

.,定义及种类,高压喷射注浆法是60年代后期创始于日本，它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2040MPa左右的高压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。固结体的形状和喷射流移动方向有关。,13章高压喷射注浆法,.,一般分为：旋喷、定喷和摆喷,.,高压喷射注浆法的分类（按注浆管的类型）1）单管法(CCP)：利用钻机等设备将安装在注浆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，使浆液与土体混合，形成水泥土固体，其直径一般为0.30.8m，如图所示。,.,2）二重管法(JSG)：使用双通道的二重注浆管，同时喷出高压浆液和空气两种介质的射流冲击破坏土体。即以高压泥浆泵等发生装置喷射出20MPa左右的浆液，从内喷嘴中高速冲出，并用0.7MPa左右的压力把压缩空气从外喷嘴喷出。在高压浆液流和外环绕气流的共同作用下，破坏土体的能量显著增大，形成固结体的直径显然大于单管法。一般为1.02.0m。,.,3）三重管法(CJG)：使用分别输送水、气、浆三种介质的三通道注浆管。在2040MPa的水射流，并外环绕0.7MPa空气流组成高压水与气的复合喷射流，冲切土体，以形成较大的孔隙，另外再由泥浆泵注入压力为2MPa5MPa的浆液填充，形成固结体。国内主要采用这种三重管法。另一种三重管法是水泥浆采用高压喷射，并在其外围环绕空气流进行第二次冲击切削土体，此中方法形成的固结体直径大于前一种方法。,.,.,4.多重管法（3s法）这种施工方法需要先打一个导孔置入多重管，利用大于或等于40MPa的高压水流，旋转运动切削破坏土体，被冲刷下来的土、砂和砾石等，立即用真空泵从管中抽到地面，如此反复冲切土体和抽泥，并以自身的泥浆护壁，边在土中冲出一个较大的空洞，装在喷头上的超升波传感器，及时测出空洞的直径和形状。当空洞的形状、大小和高度符合要求后，立即通过多重管充填洞穴。充填的材料根据工程需要随意选择，水泥浆、水泥砂浆、混凝土、等均可，于是在地层中形成一个大直径的柱状固结体。在砂层中，最大直径可达4.0m。这种方法可做到信息管理，施工人员完全掌握固结体的直径和质量。,.,5)多孔管法（MJS工法）MJS是MetroJetSystem的缩写，即地下喷射注浆系统，亦称全方位高压喷射工法，是日本最新开发出的。MJS工法分别以高压水喷射流和高压水泥浆加四周环绕空气流的复合喷射流，两次冲刷破坏土体，固结体直径较大。浆液凝固时间可通过速凝剂喷嘴注入速凝剂量调控，凝固时间可做到瞬间凝固。施工时可根据地压的变化，调整喷射压力、喷射量、空气压力和空气量，就可增大固结效果。,.,6）搅拌喷射（超长喷嘴）法SWING最新地基加固工法是台湾高仕工程公司与日本大成建设技术合作的成果。它的技术特点是：钻头是一个可以做90度转动的搅拌翼，搅拌翼一端装有喷嘴。钻进时搅拌翼竖立在支架内起钻头作用，当开始喷射时油压缸和链条把搅拌翼推成水平状进行搅拌喷射注浆。固结体为复合体，有搅拌桩和旋喷桩两部分组成，最大搅拌旋喷直径3m，最大钻深60m。,.,以上几种高压喷射注浆法中，只有多重管法（SSS-MAN）属于全置换法，即高压水（浆）冲下来的土，全部被抽出地面而在地层中形成一个空洞（空间），以喷射材料充填之，成为全置换状态。其余的方法都属于半置换法，即高压水（浆）携带一部分土颗粒流出地面余下的土和浆液搅拌混合凝固，形成半置换状态。,.,高压喷射注浆法的特点,1适用范围广2施工简便3可控制固结体形状4可垂直、倾斜、水平喷射5耐久性好6料源广阔7设备简单,.,高压喷射注浆法的适用范围,土质条件适用范围主要适用于处理淤泥、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地基。,.,高压喷射注浆法的适用范围,工程适用范围1、增加地基强度2、挡土围堰及地下工程建设3、增大土的摩擦力和黏聚力4、减少振动、防止液化5、降低土的含水量6、防渗帷幕7、防止洪水冲刷,.,高压喷射注浆法的成桩机理,1.旋喷成桩机理在喷射动压、离心力和重力的共同作用下，在横断面上土粒按其质量的大小有规律的排列起来，小颗粒土在中部居多，大颗粒土多在外侧和边缘部分，四周未被剥落的土粒则被挤密压缩，形成浆液主体、搅拌混合、压缩和渗透层等部分，成为一种新型的水泥土网状结构。固结体各部分的水泥含量和强度不同。经实测资料表明，旋喷桩的平均抗压强度为半径的0.8倍处的强度。,.,在粘性土中和砂类土中所形成的固结体横断面结构不尽相同。在砂土中，旋喷桩外圈有一浆液渗透层，在粘性土中的旋喷桩没有渗透层。在纵断面上，当地层不均匀呈多层分布时，部分质量大的土粒在固化之前，受重力影响而下沉，部分小土粒会上浮作垂直交换。,.,2.定喷成桩机理定喷时，高压喷射注浆的喷嘴不旋转只作固定方向喷射，并逐渐提升，在土中冲成一条沟槽把浆液灌进槽中，形成一个板状固结体。固结体在砂质土中有一部分渗透层，粘土中则没有。,.,3.高压喷射注浆法在砾石层中的成桩机理在大砾石中，喷射流因砾石的体大量重，不能切削颗粒或使其移动和重新排列，喷射流只能通过其空隙，充满四周。浆液向四周挤压，其固化机理接近静压灌浆理论中的渗透理论。,.,2.喷射孔距及布孔形式1）加固地基喷射注浆孔布设（1）正方形布孔，各旋喷桩相切；（2）三角形布孔，各旋喷桩相切；（3）分散群桩布孔，一般用作复合地基，l1=23D；,.,2）堵水防渗帷幕基本孔位布置（1）旋喷堵水防渗布孔堵水防渗工程设计时，最后按双排或三排布孔形成帷幕，孔距应为1.73R0，排距为1.5R0最经济。若想增加每一排旋喷桩的交圈厚度，可适当缩小孔距，按下式计算孔距：交联宽度可按下式计算,.,（2）摆喷堵水防渗布孔1）交联半圆形布孔：各孔摆动喷成半圆形交联，其有效厚度t0与重叠宽度h用下式计算2）单向摆动交联形布孔：用一个喷嘴定向摆动喷射注浆，单孔成扇形，重叠宽度r0和有效厚度t0用下式计算：t0=2r0sin/2r0=(D/2)lB3)双向摆动交联形布孔：孔距lc=1.8lB,.,(3)定喷堵水防水布孔：(a)一字形定喷要求定向准确；（b）菱形定喷防水墙可靠性较高；（c）折线形定喷和V形定喷防水性能高于一字形定喷。,.,3）堵水防渗组合式孔位布置高压喷射注浆法可分别与灌注桩、钢板桩、混凝土预制桩等组合为一体，构成防水帷幕，它们整体效果好，防水效果亦佳，是目前我国建筑工程深基坑防水常采用的一种形式。,.,.,3.浆液使用量的计算浆液使用量计算有两种方法，体积法和喷量法，取大者作为喷射浆量。1）体积法式中Q需要的用浆量（m3）；De、D0旋喷体直径、注浆管直径（m）；K1K2旋喷范围土的填充率（0.750.90），未旋喷范围土