12 高压喷射注浆法

1、1 12 高压喷射注浆法高压喷射注浆法 12.1 概述概述 一、高压喷射注浆法的概念一、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 嘴喷出嘴喷出2050MPa的高压射流（浆液或水流）冲击切割地基土体，同时钻的高压射流（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，杆以一定速度渐渐向上提升，将浆液与土粒强制搅拌混合

2、，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。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）旋转喷射 b）定向喷射）定向喷射 c）摆动喷射）摆动喷射 1.桩桩 2. 射流射流 3 .冒浆冒浆 4. 喷射注浆喷射注浆 5 .板板 6.墙墙 2 二、二、 高压喷射注浆法的发展概况高压喷射注浆法的发展概况 20世纪世纪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，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，即所谓形成一种特殊的地基加固技术，即所谓CCP工法（工法（Chemical Churning Pil

3、e）。）。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。的加固等。 我国自我国自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，自建筑研究总院，自1977年起开展了对三重喷射注浆法的研究

4、，并首先在宝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。方面广泛应用了这种方法。 单管法的加固直径单管法的加固直径4060cm； 三重管法加固直径为三重管法加固直径为80200cm，加固深度达，加固深度达2040m。 3 三、三、 高压喷射注浆法的工艺类型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

5、、三重管法，以及多重管法等。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）单管法 以以20MPa压力，把浆液从喷压力，把浆液从喷 嘴中喷射出去冲击破坏土体，使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。在土中形成一定形状的固结体。 日本称单管法为日本称单管法为CCP工法。工法。 单管法高压喷射注浆示意图单管法高压喷射注浆示意图 1.高压泥浆泵高压泥浆泵 2.浆桶浆桶 3.水箱水箱 4.搅拌机搅拌机 5.水泥仓水泥仓 6. 注浆管注浆管 7

6、.喷头喷头 8.旋喷体旋喷体 9.钻机钻机 4 2）二重管法（双管法）二重管法（双管法） 高压泥浆泵等高压发生装置喷射出高压泥浆泵等高压发生装置喷射出 20MPa左右压力的浆液，从内喷嘴中左右压力的浆液，从内喷嘴中 高速喷出，并用高速喷出，并用0.7MPa 左右压力把压左右压力把压 缩空气从外喷嘴中喷出。缩空气从外喷嘴中喷出。 日本称为日本称为JSG工法。工法。 二重管法高压喷射注浆示意图二重管法高压喷射注浆示意图 1.水箱水箱 2.搅拌机搅拌机 3.水泥仓水泥仓 4.浆桶浆桶 5.高压泥浆泵高压泥浆泵6.空压机空压机 7.二重管二重管 8.气量机气量机 9.喷头喷头 10. 固结体固结体 1

7、1.钻机钻机 12. 高压胶管高压胶管 5 3）三重管法）三重管法 在在2030MPa高压水喷射流的高压水喷射流的 周围，环绕一股周围，环绕一股0.50.7MPa 圆圆 筒状气流，进行高压水喷射流和筒状气流，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大的空隙，再另由泥浆泵注入压 力为力为15MPa 的浆液填充，喷嘴的浆液填充，喷嘴 作旋转和提升运动，最后便在土作旋转和提升运动，最后便在土 中凝固为较大的固结体。中凝固为较大的固结体。 日本称三重管法为日本称三重管法为CJP工法。工法。 三重管法高压喷射注浆示意图三重管法高压喷射注浆

8、示意图 1.高压水泵高压水泵 2.水箱水箱 3.搅拌机搅拌机 4. 水泥仓水泥仓 5.浆桶浆桶 6.泥浆泵泥浆泵 7. 空压机空压机 8.气量计气量计 9.喷头喷头 10 固结体固结体 11.钻机钻机 6 4）多重管法）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（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），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，

9、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。 日本称多重管法为日本称多重管法为SSS-MAN工法。工法。 多重管法高压喷射注浆示意图多重管法高压喷射注浆示意图 1.真空泵真空泵 2.高压水泵高压水泵 3.孔口管孔口管 4.多重钻杆多重钻杆 5.超声波传感器超声波传感器 6.钻头钻头 7.高射水喷嘴高射水喷嘴 7 表12.1 高压喷射注浆法分类及技术参数 8 四、四、 高压喷射注浆法特

10、点及适用范围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）高压喷射注浆法的特点 适用范围广。适用范围广。 施工简便，设备简单。施工时只需在土层中钻一个孔径为施工简便，设备简单。施工时只需在土层中钻一个孔径为50mm或或 300mm小孔，便可在土中喷射成直径为小孔，便可在土中喷射成直径为0.44m的固结体。的固结体。 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，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

11、状等。如块状，柱状、壁状、格栅状等。 桩体倾斜角度可调范围大。桩体倾斜角度可调范围大。 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，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。污染小，可在市区和建筑物密集地带施工。 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。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）高压喷射注浆法适用范围 （1）土质条件适用范围）土质条件适用范围 适用于处理淤泥、淤泥质土、适用于处理淤泥、淤泥质土、流塑、软塑流塑、软塑 、可塑、可塑粘性土、粉

12、土、砂粘性土、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筑地基高压喷射注浆处理深度目前已达30m以上。以上。 （2）工程应用范围）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。动区加固、基坑侧壁防止漏水或

13、减小基坑位移等。 10 12.2 加固机理加固机理 一、高压喷射流的种类与性质一、高压喷射流的种类与性质 1）高压水喷射流性质）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。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；高压连续射流的速度和流量计算公式为； /2 0 gpv 0 2 02 2 p g v p 变换得：变换得： 00 vFQ /2 0 gpFQ 11 高压连续射流的功率为：高压连续射流的功率为： pQtpVtAN/ 整理

14、得出喷射功率计算式：整理得出喷射功率计算式： 92 0 2/3 103 dpN 表12.2 喷射流的速度与功率 12 2）高压喷射流的种类和构造高压喷射流的种类和构造 （1）单液高压喷射流的构造）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。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的初期区域的初期区域A、 紊流发达的主要区域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和喷射水变成不连续喷流的终期区域C 等三部分。等三部分。 高压喷射流构造高压喷射

15、流构造 13 当压力高达当压力高达1040MPa的喷射流压力衰减规律可用以下经验公式估算：的喷射流压力衰减规律可用以下经验公式估算： n L H KdH 02/1 L （2）水（浆）、气同轴喷射流的构造）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。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：水（浆）

16、、气同轴喷射流的初期区域长度可用以下经验公式表示： 0c 048. 0vx 喷流轴上的压力/ MPa 离喷嘴的距离/ m 0.01 0.020.10.30.5 12 0.2 0 0.5 1 3 5 10 20 1 2 3 喷射流轴上的水压力与距离的关系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高压喷射流在水中单独喷射 旋喷时，若高压水、气同轴喷旋喷时，若高压水、气同轴喷 射流的初期速度为射流的初期速度为20m/s，则其，则其 初期区域长度初期区域长度xc=0.1m，

17、而以高，而以高 压水喷射流单独喷射时，压水喷射流单独喷射时，xc仅为仅为 0.015m，可见，水、气同轴喷射，可见，水、气同轴喷射 比高压水单独喷射的初期区域长比高压水单独喷射的初期区域长 度增加了近度增加了近7倍。倍。 15 二、二、 地基加固机理地基加固机理 1）高压喷射流对土体的破坏作用）高压喷射流对土体的破坏作用 （1）喷流动压）喷流动压 m 2 m QvAvp （2）喷射流的脉动负荷）喷射流的脉动负荷 （3）水块的冲击力）水块的冲击力 （4）空穴现象空穴现象 （5）水楔效应）水楔效应 （6）挤压力挤压力 （7）气流搅动）气流搅动 16 2）高压喷射成桩机理）高压喷射成桩机理 （1）旋

18、喷成桩机理）旋喷成桩机理 a）砂土）砂土 b）粘性土）粘性土 1.浆液主体部分浆液主体部分 2.搅拌混合部分搅拌混合部分 3.压缩部分压缩部分 4.渗透部分渗透部分 5.硬壳硬壳 17 （2）定（摆）喷成壁机理）定（摆）喷成壁机理 3 2 14 41 2 a）砂土）砂土 b）粘性土）粘性土 1.浆液主体部分浆液主体部分 2.搅拌混合部分搅拌混合部分 3.浆液渗透部分浆液渗透部分 4.硬壳硬壳 定喷最终固结体横断面形状定喷最终固结体横断面形状 3）水泥与土的固化机理）水泥与土的固化机理 18 2）固结体形状）固结体形状 a）均匀圆柱状）均匀圆柱状 b）圆盘状）圆盘状 c）异形圆柱状）异形圆柱状

19、d）扇形状）扇形状 e）板墙状）板墙状 三、三、 加固体的基本性状加固体的基本性状 1）直径或长度）直径或长度 定喷和摆喷的有效长度约为旋喷桩直径的定喷和摆喷的有效长度约为旋喷桩直径的1.11.5倍。倍。 19 3）固结体的密度）固结体的密度 粘性土固结体比原状土轻约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，砂类土固结体也可能比原状土重10%。 4）固结体强度）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。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，抗压强度在粘性土和黄土中的固结体，抗压强度510MPa，砂类土和砂砾层中，砂类土

20、和砂砾层中 的固结体抗压强度的固结体抗压强度820MPa。 固结体的抗拉强度仅为抗压强度固结体的抗拉强度仅为抗压强度1/51/10。 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。学稳定性和具有较大的承载能力。 20 21 12.4 设计计算设计计算 一、浆液材料配制与现场喷射试验一、浆液材料配制与现场喷射试验 取现场各层土样，室内按不同含水量和配合比试验，优选出浆液配方。取现场各层土样，室内按不同含水量和配合比试验，优选出浆液配方。 对规模较大及性质较重要的工程，通过现场试验，查明喷

21、射固结体的直对规模较大及性质较重要的工程，通过现场试验，查明喷射固结体的直 径和强度，验证设计的可靠性和安全度。径和强度，验证设计的可靠性和安全度。 二、二、 固结体尺寸确定固结体尺寸确定 固结体尺寸主要取决于下列因素：固结体尺寸主要取决于下列因素： 土的类别及其密实程度；土的类别及其密实程度； 高压喷射注浆方法（注浆管的类型）；高压喷射注浆方法（注浆管的类型）； 喷射技术参数（喷射压力与流量，喷嘴直径与个数，空气压力、流量喷射技术参数（喷射压力与流量，喷嘴直径与个数，空气压力、流量 与喷嘴间隙，注浆管的提升速度与旋转速度）。与喷嘴间隙，注浆管的提升速度与旋转速度）。 高压喷射注浆法用于深基坑

22、、地铁等工程形成连续体时，相邻桩搭接不高压喷射注浆法用于深基坑、地铁等工程形成连续体时，相邻桩搭接不 宜小于宜小于300mm。 22 三、固结体强度确定三、固结体强度确定 取取28d固结体抗压强度计算固结体抗压强度计算 粘性土固结强度为粘性土固结强度为1.55MPa，砂类土的固结强度为，砂类土的固结强度为10MPa左右（单左右（单 管法管法37MPa，二重管法，二重管法410MPa，三重管法，三重管法515MPa）。）。 四、四、 复合地基承载力计算复合地基承载力计算 )( 1 peska p spk AAfR A f sk p a spk )1 (fm A R mf pcua AfR 23

23、五、地基变形计算五、地基变形计算 沉降计算应为桩长范围内复合土层以及下卧层地基变形值之和。沉降计算应为桩长范围内复合土层以及下卧层地基变形值之和。 sP e pppes sp )1( )( EmmE A AEAAE E 24 六、防渗堵水设计计算六、防渗堵水设计计算 R0 R0 L L/2 e e/2e/2 1.73R0 1.5R0 布孔孔距和旋喷注浆固结体交联图布孔孔距和旋喷注浆固结体交联图 22 0 ) 2 (2 L Re 25 定喷帷幕形式示意图定喷帷幕形式示意图 （a）单喷嘴单墙首尾连接；）单喷嘴单墙首尾连接； （b）双喷嘴单墙前后对接；）双喷嘴单墙前后对接； （c）双喷嘴单墙折线连接

24、；）双喷嘴单墙折线连接； （d）双喷嘴双墙折线连接；）双喷嘴双墙折线连接； （e）双喷嘴夹角单墙连接；）双喷嘴夹角单墙连接； （f）单喷嘴扇形单墙首尾连接；）单喷嘴扇形单墙首尾连接； （g）双喷嘴扇形单墙前后对接；（）双喷嘴扇形单墙前后对接；（h）双喷嘴扇形单墙折线连接。）双喷嘴扇形单墙折线连接。 为了保证定喷板墙连接成一帐幕，各板墙之间要搭接才行。为了保证定喷板墙连接成一帐幕，各板墙之间要搭接才行。 26 摆喷防渗帷幕形式示意图摆喷防渗帷幕形式示意图 （a）直摆型（摆喷）直摆型（摆喷） （b）折摆型）折摆型 （c）柱墙型）柱墙型 （d）微摆型）微摆型 （e）摆定型）摆定型 （f）柱列型）柱列

25、型 对于提高地基承载力加固工程，不必交圈，孔距对于提高地基承载力加固工程，不必交圈，孔距L=（23）d，以充分，以充分 发挥土的作用。发挥土的作用。 27 七、七、 喷浆用量计算喷浆用量计算 1）体积法）体积法 22 2 011 2 4 )1 ( 4 hKDhKDQ e 2）喷量法）喷量法 )1 (q v H Q 28 12.5 施工技术施工技术 一、一、 施工机具施工机具 钻机、高压泵、泥浆泵、空压机、搅拌机、注浆专用器具等。钻机、高压泵、泥浆泵、空压机、搅拌机、注浆专用器具等。 1）钻机）钻机 XJ-100、SH-30、76振动钻机等。振动钻机等。 钻机具有钻机具有1020r/min慢速转

26、动和以慢速转动和以525cm/min慢速提升的功能。慢速提升的功能。 2）高压泵）高压泵 单管法和二重管法，用单管法和二重管法，用SNS-H300、Y-2型高压泥浆泵输送水泥浆液；型高压泥浆泵输送水泥浆液； 三重管法和多重管法，用三重管法和多重管法，用3XB、3W6B、3W7B型泵输送高压水。型泵输送高压水。 3）泥浆泵）泥浆泵 用用BW-150、BW-200、BW-250型等泥浆泵输送水泥浆。型等泥浆泵输送水泥浆。 4）空压机）空压机 二重管法和三重管法，可使用移动往复式空压机（二重管法和三重管法，可使用移动往复式空压机（YV-3/8、YV-6/8、 YV-9/7型等）、螺杆空压机（型等）、

27、螺杆空压机（LGY20-10/7型）、滑片式空压机（型）、滑片式空压机（BH- 6/7型）输送压缩空气。型）输送压缩空气。 29 5）注浆专用器具）注浆专用器具 a）平头型）平头型 b）圆锥型）圆锥型 1.喷嘴杆喷嘴杆 2.、5、9.喷嘴喷嘴 3.钢球钢球 4.硬质合金硬质合金 6.球座球座 7.钻头钻头 8.喷嘴套喷嘴套 10. 喷嘴接头喷嘴接头 11.钻尖钻尖 （1）单层注浆管路）单层注浆管路 注浆管用注浆管用50mm或或42mm地质钻杆。地质钻杆。 30 （2）二重注浆管路）二重注浆管路 二重管底部侧面有浆、气同轴喷嘴，其环状间隙为二重管底部侧面有浆、气同轴喷嘴，其环状间隙为12mm。

28、TY-201型二重注浆管的结构型二重注浆管的结构 1.型密封圈型密封圈 2.外管母接头外管母接头 3.定位圈定位圈 4. 42地质钻杆地质钻杆 5.内管内管 6.卡口管卡口管 8.外管公接头外管公接头 TY-201型二重管喷头的结构型二重管喷头的结构 1.管尖管尖 2.内管内管 3.内喷头内喷头 4.外喷嘴外喷嘴 5.外管外管 5.外管公接头外管公接头 31 （3）三重注浆管路）三重注浆管路 TY-301型三重注浆管结构，内管规格型三重注浆管结构，内管规格183，中管为，中管为402，外管为，外管为 754。内管输送高压水，内。内管输送高压水，内中管环隙输送压缩空气，外中管环隙输送压缩空气，外

29、中管环隙中管环隙 输送浆液。输送浆液。 TY-301型三重注浆管的结构型三重注浆管的结构 1.内母接头内母接头 2.内管内管 3.中管中管 4、7.外管外管 5.扁钢扁钢 6.内公接头内公接头 8.内管公接头内管公接头 9.定位器定位器 10、12.挡圈挡圈 11、13. O型密封圈型密封圈 32 a）圆锥形喷头）圆锥形喷头 1.内母接头内母接头 2.内管内管 3.内管喷嘴内管喷嘴 4.中管喷嘴中管喷嘴 5.外管外管 6.中管中管 7.尖嘴钻头尖嘴钻头 8.内喷嘴座内喷嘴座 TY-301型三重管喷头的结构型三重管喷头的结构 ： 33 b）平口形喷头）平口形喷头 1.内母接头内母接头 2.内管内

30、管 3.内管喷嘴内管喷嘴 4.中管喷嘴中管喷嘴 5.外管外管 6.中管中管 7.硬质合金硬质合金 8. O型圈型圈 TY-301型三重管喷头的结构型三重管喷头的结构 ： （4）多重注浆管路）多重注浆管路 多重管可输送高压水，而且可将冲下来的土、石抽出地面。多重管外径达多重管可输送高压水，而且可将冲下来的土、石抽出地面。多重管外径达 到到300mm，它由导流器、钻杆和喷头组成。喷嘴上方有超声波传感器。，它由导流器、钻杆和喷头组成。喷嘴上方有超声波传感器。 34 二、喷嘴技术参数确定二、喷嘴技术参数确定 a）圆柱形）圆柱形 b）收敛圆锥形）收敛圆锥形 c）流线）流线 形形 喷嘴形状示意图喷嘴形状示

31、意图 工程应用的喷嘴结构工程应用的喷嘴结构 1413 35 / 69. 0 0 pn Q d a）水平）水平 b）下倾）下倾 c）夹角）夹角 d）90夹角夹角 e）四喷嘴）四喷嘴 喷头的布置形式喷头的布置形式 36 三、浆液材料与配方确定三、浆液材料与配方确定 （1）普通型普通型：水灰比为：水灰比为0.8:11.5:1。 （2）速凝早强型速凝早强型 （3）高强型高强型： 旋喷固结体的平均抗压强度旋喷固结体的平均抗压强度20 MPa以上的称为高强型。以上的称为高强型。 选择高标号水泥，如选用不低于选择高标号水泥，如选用不低于52.5级普通硅酸盐水泥。级普通硅酸盐水泥。 在在42.5级普通硅酸盐水

32、泥中掺入高效能扩散剂，如级普通硅酸盐水泥中掺入高效能扩散剂，如NNO（亚甲基二亚甲基二 萘磺酸钠萘磺酸钠）等。等。 （4）填充剂型填充剂型: 掺入粉煤灰、矿渣等。掺入粉煤灰、矿渣等。 （5）抗冻型抗冻型: 沸石粉，掺入量为水泥质量的沸石粉，掺入量为水泥质量的1020%； NNO，掺入量为，掺入量为0.5%左右；左右； 亚硝酸钠，掺入量为亚硝酸钠，掺入量为1.0%左右。左右。 （6）抗渗型抗渗型: 掺入掺入2%4%水玻璃，抗渗性能有提高。水玻璃，抗渗性能有提高。 有抗渗要求旋喷固结体，不宜用矿渣水泥。水玻璃模数有抗渗要求旋喷固结体，不宜用矿渣水泥。水玻璃模数2.43.4，波，波 美度美度3045

33、为宜。为宜。 37 四、施工工艺四、施工工艺 （1）钻机就位）钻机就位 （2）钻孔）钻孔 （3）置入注浆管）置入注浆管: 将喷管插入地层预定的深度。将喷管插入地层预定的深度。 （4）喷射作业）喷射作业: 喷射管分段提升的搭接长度不得小于喷射管分段提升的搭接长度不得小于100mm。 喷射时应注意检查浆液可泵期、初凝时间、注浆流量、风量、压力、喷射时应注意检查浆液可泵期、初凝时间、注浆流量、风量、压力、 旋转提升速度等参数是否符合设计要求，并做好记录。旋转提升速度等参数是否符合设计要求，并做好记录。 （5）拔出注浆管）拔出注浆管: 注浆完毕，应迅速拔出喷射管。为防止浆液凝固收注浆完毕，应迅速拔出喷

34、射管。为防止浆液凝固收 缩影响桩顶高程，必要时可在原孔位采用冒浆回灌或第二次注浆等措施。缩影响桩顶高程，必要时可在原孔位采用冒浆回灌或第二次注浆等措施。 （6）冲洗）冲洗 （7）移动机具）移动机具: 将钻机等机具设备移到新孔位上，继续进行喷射施工。将钻机等机具设备移到新孔位上，继续进行喷射施工。 38 五、五、 施工注意事项施工注意事项 （1）喷射注浆前检查高压设备和管路系统。）喷射注浆前检查高压设备和管路系统。 （2）高压浆液压力宜大于）高压浆液压力宜大于20MPa，气流压力，气流压力0.7MPa左右，低压水泥浆左右，低压水泥浆 的灌注压力的灌注压力12MPa ，提升速度，提升速度0.050

35、.25m/min.，旋转，旋转1020r/min。 （3）出现异常情况时，需查明原因并采取相应措施。）出现异常情况时，需查明原因并采取相应措施。 冒浆量冒浆量 注浆量注浆量20%为正常。为正常。 （4）对冒浆应妥善处理，及时清除沉淀的泥渣。）对冒浆应妥善处理，及时清除沉淀的泥渣。 （5）为防止浆液凝固收缩，产生加固地基与建筑地基不密贴或脱空现）为防止浆液凝固收缩，产生加固地基与建筑地基不密贴或脱空现 象，可采用超高喷射（悬喷处理地基的顶面超过建筑基础底面，其超高量象，可采用超高喷射（悬喷处理地基的顶面超过建筑基础底面，其超高量 大于收缩高度），回灌冒浆或第二次注浆等措施。大于收缩高度），回灌冒

36、浆或第二次注浆等措施。 39 40 12.6 质量检验质量检验 1）质量检验主要内容）质量检验主要内容 固结体的物理性状，包括整体性和均匀性。固结体的物理性状，包括整体性和均匀性。 固结体几何特征，包括有效直径、深度范围和垂直度等。固结体几何特征，包括有效直径、深度范围和垂直度等。 固结体的强度特性和抗渗性能固结体的强度特性和抗渗性能;其中包括水平、垂直承载力，变形其中包括水平、垂直承载力，变形 模童、抗渗系数、抗冻性和抗酸碱腐蚀性。模童、抗渗系数、抗冻性和抗酸碱腐蚀性。 固结体的溶蚀和耐久性等。固结体的溶蚀和耐久性等。 2）检验点布置）检验点布置 建筑荷载大的部位；建筑荷载大的部位； 防水帷

37、幕的中心线上；防水帷幕的中心线上； 施工中出现异常情况的部位；施工中出现异常情况的部位； 地质情况复杂可能对高压旋喷注浆产生影响的部位。地质情况复杂可能对高压旋喷注浆产生影响的部位。 检验点数量为施工孔数检验点数量为施工孔数1%，并不应少于，并不应少于3点。对不足点。对不足20孔的工程，至孔的工程，至 少应检验少应检验2个点。质量检验应在旋喷施工结束个点。质量检验应在旋喷施工结束28d后进行。后进行。 41 3）检验方法）检验方法 （1）开挖检验）开挖检验 （2）钻孔取芯）钻孔取芯 （3）标贯试验）标贯试验 对所得的标贯数值进行修正。对所得的标贯数值进行修正。 （4）载荷试验）载荷试验 做垂直

38、载荷试验时，需在顶部做垂直载荷试验时，需在顶部0.51.0m范围内浇筑范围内浇筑0.20.3m厚的钢厚的钢 筋混凝土桩帽。筋混凝土桩帽。 可取可取s/b（或（或s/d）等于）等于0.006所对应的压力作为复合地基承载力特征值。所对应的压力作为复合地基承载力特征值。 表12.3 标贯N值得修正系数 42 12.6 工程应用实例工程应用实例 【例例1】 【解解】1 1）单桩承载力计算）单桩承载力计算 43 2）复合地基承载力计算）复合地基承载力计算 【例例2】 【解解】1）单桩承载力计算）单桩承载力计算 44 2）桩间距计算）桩间距计算 45 【例例3】山东省三山岛金矿南风井高压旋喷注浆帷幕工程山

39、东省三山岛金矿南风井高压旋喷注浆帷幕工程 1）工程概况）工程概况 该场地自然地面标高为该场地自然地面标高为0.5m。南风井为提升竖井，设计井深。南风井为提升竖井，设计井深171.5m， 表土厚度为表土厚度为25.1m。该井成功地应用高压旋喷注浆凿井新技术，为在含水松。该井成功地应用高压旋喷注浆凿井新技术，为在含水松 软不稳定的地层中凿井施工，提供了条件。井筒净直径软不稳定的地层中凿井施工，提供了条件。井筒净直径4m，掘进直径，掘进直径5.3m， 永久井壁为永久井壁为0.5m 厚的钢筋混凝土。厚的钢筋混凝土。 2）工程地质条件）工程地质条件 场地表层土为砂层和粉质粘土互层，厚达场地表层土为砂层和

40、粉质粘土互层，厚达20余米，涌水量余米，涌水量35t/h，有含，有含 盐量很高的海水补给。盐量很高的海水补给。 表12.4 南风井表层工程地质及水文地质特征 46 3）设计计算）设计计算 （1）表土地压的确定）表土地压的确定 47 （2）帷幕厚度的确定）帷幕厚度的确定 固结体帷幕将承受外部土压力及静水压力，其厚度可按厚壁筒公式和第固结体帷幕将承受外部土压力及静水压力，其厚度可按厚壁筒公式和第 四强度理论确定。四强度理论确定。 m p RE83. 01 363732. 11500 1500 65. 21 3 设计考虑到表土段为短段掘砌（段高设计考虑到表土段为短段掘砌（段高0.71.2m），注浆帷幕并非无限长），注浆帷幕并非无限长 厚壁筒，故选用安全系数厚壁筒，故选用安全系数2，进行帷幕设计。，进行帷幕设计。 48 （3）旋喷基本参数的选择）旋喷基本参数的选择 旋喷桩有效桩径及施工中其他有关参数的选择，是形成帷幕重要因旋喷桩有效桩径及施工中其他有关参数的选择，是形成帷幕重要因 素。素。 旋喷压力旋喷压力p0 提高压力可以改善喷效果，但压力过高，会在接近喷射区域内产生提高压力可以改善喷效果，但压力过高，会在接近喷射区域内产生 真空，出现涡流，过早地形成雾状而导致相反的结构。根据国产真空，出现涡流，过早地形成雾状而导致相反的结构。根据国产SNC- H300型注浆车配套高