2020年深层搅拌法加固技术的分析论文

深层搅拌法强化技术的分析论文高压喷射法是在工程钻孔到设计处理的深度后，使用高压泥浆泵，通过钻杆(喷射杆)前端放置在孔底的特殊喷嘴，向周围的土体高压喷射固化浆料(一般使用水泥浆料)，同时使用钻杆(喷射杆) 以一定的速度一边旋转一边上升，高压射流破坏一定范围的土体构造，与固化浆料强制混合，固化后，在土体上形成具有一定性能和形状的固化体。固结体的形状与喷射流的移动方向有关。 一般分为旋转喷射(简称旋转喷射)、方向喷射(简称定向喷射)和摆动喷射(简称摆动喷射)。 回旋桩主要加固地基，提高地基抗剪强度，改善地基土的变形性能，防止在上部结构负荷下发生破坏和过大变形。 定喷固结体呈壁状，摇喷形成厚度大扇状固结体。 定向喷涂和摆锤喷涂通常用于防止地基渗透、改善地基土水力条件、稳定边坡等工程。高喷涂法如三管高喷涂法用压缩空气包裹高压喷涂水流破坏搅拌土体的同时，用低压灌浆泵注入浆体，浆体被高压水、射流线圈吸入，同时与搅拌土体混合形成固结体。 加固基础，形成桩、板、墙的机理可以用5种作用来解释1 .用高压喷流切断破坏土体的作用喷流压力用脉冲冲击土体，在土体的构造破坏中产生空洞。2 .混合搅拌作用钻头在旋转和上升的过程中，在喷射的后面形成空隙，通过喷射压力，使土粒向与喷嘴的移动相反的方向(即阻力小的方向)移动，与浆料搅拌混合形成固着体。3 .置换作用三重管高喷吹法也称置换法，在用高速水流切割土体的同时，通过流动压缩空气将一部分切割的土粒排出灌浆孔，从灌浆中补充土粒排出后的空的体积。4 .填充渗透固结作用高压浆料填充与冲洗过的土体的空隙，水固结，渗透到一定厚度的砂层中形成固结体。5、压实作用高压射流在破碎土体切割过程中，破碎带边缘有残馀压力，该压力对土层有一定的压实作用，使高桩体边缘部分的抗压强度高于中心部分。根据喷射介质及其管道，可分为单管法、二管法、三管法等。1 .单管旋喷法通过单根管道，利用高压浆料(2030MPa )破坏冲压土体，桩直径为4050cm。 其加固质量好，施工速度快，成本低，但固结体直径小。2 .双管旋转法除单管法外还压缩空气，使用双通道双灌浆管。 管的底部侧面有同轴双重喷嘴，高压浆液在20MPa左右的压力下从内喷嘴高速喷出，喷射的外周喷出0.7MPa左右的压缩空气。 土体上形成直径显着增加的柱状固结体，达80150cm。3 .三管旋转法使用分别输送水、气、浆三种介质的三重灌浆管。 高压水流和周围气流的同轴喷流破坏土体，在高压水流喷嘴周围加入圆筒状空气喷流，进行水、空气的同轴喷流，可减少水流与周围介质的摩擦，避免水流过早雾化，增强水流的切断能力。 喷嘴一边旋转一边喷射，提起，在地基上形成大的负压区域，同时用压入的浆料填充空隙，在地基上形成直径大、强度高的固结体，起到加固地基的作用。水泥是喷浆的基本材料，水泥浆可分为以下类型。1、普通型浆料采用普通硅酸盐水泥，不加添加剂，灰白比普通为0.8:11.5:1，固结体抗压强度(28d )最大可达到1.020MPa，适用于无特殊要求的工程。2 .速凝-快强型适用于地下水位高或早期承载荷重的工程，水泥浆需要加入氯化钙、三乙醇胺等速凝快强剂。 配合氯化钙2%的水泥土的固结体的抗压强度为1.6MPa，配合氯化钙4%时为2.4MPa。3 .高强度型注射固定体平均抗压强度为20MPa以上。 可以选择高标签水泥、高性能扩散剂和无机盐组成的复合处方等。在水泥浆中配合水玻璃24%后，耐浸性显着提高。 工程以防渗透为目的时，最好使用“柔软材料”。 水泥浆中可以配合1050%膨润土(面在水泥重量中所占的比例)。 在这种情况下，不要使用矿渣水泥。 如果要求耐久性，不要求冻害的话，可以使用火山灰水泥。喷射范围必须在现场通过试验确定。 高喷固结体的范围大小与土的种类及其密度有密切的关系，根据喷射种类和喷射方式形成的固结体的大小也不同。 定喷的喷射能量集中，喷射范围大，请参照表5-6。表5-6高压射流灌浆固定体的特性固结体的特性吹入方法单管法二管法三管法固结体的有效直径(m )粘性土01.20.21.40.32.00.3100.80.21.10.31.50.3200.60.20.80.31.00.3泥沙01.00.21.60.32.50.3100.80.21.30.31.80.3200.60.21.00.31.20.3砾石200.60.21.00.31.20.3单向设定喷出有效长度(m )1.02.5单桩垂直极限载荷(kN )500600100012002000单桩水平极限荷载(kN )3040最大抗压强度(MPa )砂土1020、粘性土26、砂砾820平均抗折强度/平均抗压强度1/51/10干土容积重量(kN/m3)砂土1620、粘性土1415、黄土135渗透系数(cm/s )砂土、砂砾10-510-7、粘性土10-610-7粘合力(MPa )砂土0.40.5、粘性土0.71.0内摩擦角(o )砂土3040、粘性土2030标准贯入锤数n砂土3050、粘性土2030弹性波(km/s )p波砂土23，粘性土1.52.0s波砂土1.01.5、粘性土0.81.0回旋喷流粘性土固结强度为0.36.0MPa，无粘性土的固结强度为415MPa .防渗工程多采用定喷、摇喷，地层所含粒径较大时多采用摇喷或旋转喷。 对处理深度在20m以上的复杂地层，宜开两排或三排孔，以高桩为挡水幕。 孔的距离为1.73R(R为旋转喷流固体的半径)，排列的距离为1.5R，最经济。 通常设定喷摆喷孔距离为1.22.5m，回旋喷流为0.81.2m . 高吹防止效果一般达到10-510-6cm/s。高喷桩的距离应取决于上部结构荷载、单桩承载力以及土质状况。 一般来说，桩间距为S=(34)d(d为桩的直径)，桩的配置方法可以以矩形或梅花的形式配置。(1)灌浆深度大，容易产生上粗下细的固结体，影响固结体的承载能力和耐浸渍作用，因此需要采取增大压力和流量、提高旋转和速度等措施进行修复(2)发现喷雾量不足影响工程质量的，可采用再喷雾技术(3)灌浆量大于灌浆量的20%时，可采取提高喷射压力、减小喷嘴直径、提高速度和旋转速度等措施，回收利用出浆(4)根据施工需要调节喷射压力和灌浆量，改变喷嘴的移动方向和速度，控制喷射固定体的形状，形成圆盘状、圆柱状、大底状、糖碗状、大帽状和壁状。(5)灌浆后出水现象，固结体顶部出现凹陷，不利于地基的加固和防渗。 因此，可以通过在静压灌浆和浆液中添加膨胀材料等对策来预防。高压泵是高压喷射灌浆的重要设备，要求压力和流量在一定范围内调节。 额定流量为85150L/min额定压力为2050MPa。表5-7高压喷射灌浆材料的参数一览表高喷灌浆的种类单管法二管法三管法应用土质砂土、粘性土、黄土、杂填土、小粒径砂砾浆料材料及配方以水泥为主要材料，加入不同的外加剂具有速凝、快强、耐腐蚀、防冻等特性，常用灰白比为1:1，化学材料亦可使用。高吹入参数水压力(MPa )什么时候什么时候20流量(L/min )什么时候什么时候80120喷嘴孔径(mm )及个数什么时候什么时候23(12)空气压力(MPa )什么时候0.70.7流量(m3/h )1212喷嘴间隙(mm )及个数12(12)12(12)浆料压力(MPa )20200.23流量(L/min )801208012080150喷嘴孔径(mm )及个数23(2)23(12)10到2 (1或2 )灌浆管外径(mm )42或4542、50、7575或90加快速度(cm/min )20251030520转速(r/min )约2010305201 )钻探检测：浆液凝结有一定强度，可以钻探检测固结体的垂直度、形状和质量2 )钻探检查：从固结体钻出岩芯，进行室内物理力学性能试验。 用钻头进行压水或抽水试验，测定其耐浸渍能力3 )标准贯入试验：可在回旋喷流固结体中部进行标准贯入试验。4 )载荷试验：静载荷试验分为垂直和水平静载荷试验两种。 试验时，需要在受力部位浇注0.20.3m厚的混凝土层5 )围井试验：在板壁侧追加喷孔，形成与板壁封闭的围井，在井中进行水压和抽水两种试验，观测井内外水位，多用于防渗效果的检查。高压喷射灌浆加固地基技术主要应用于第四纪冲积层、残层、人工填土等。 对砂系土、粘性土、黄土、淤泥等也能加固。 但是，砂砾直径过大，含量过多，纤维质多的腐殖土喷射质量稍差，有时比静压灌浆的效果差。地下水流速过大，喷射浆不能在灌浆管周围冷凝，对无填料岩溶区、永久冻土和水泥有严重腐蚀的地基，不得采用高压喷射灌浆法。高喷涂法具有成本低、施工速度快、固结体强度大、可靠性高等优点，与普通灌浆法相比具有以下特点高喷涂法是用高速水流强制破坏土体形成固结体，霸盖层一般不存在灌溉性问题，同时高速射流被限制在土体破碎范围内，浆料难以流失