起底高压喷射灌浆和深层搅拌法加固技术分析

1、起底高压喷射灌浆和深层搅拌法加固技术分析 高压喷射灌浆和深层搅拌法加固技术相像，其主要差别在于采用不同的加料拌和手段。 一、高压喷射灌浆技术 高压喷射法就是利用工程钻机钻孔至设计处理的深度后，用高压泥浆泵，通过安装在钻杆（喷杆）杆端置于孔底的特别喷嘴，向四周土体高压喷射固化浆液(一般使用水泥浆液)，同时钻杆（喷杆）以一定的速度边旋转边提升，高压射流使一定范围内的土体结构破坏，并强制与固化浆液混合，凝结后便在土体中形成具有一定性能和样子的固结体。 固结体的样子和喷射流的移动方向有关。一般分为旋转喷射(简称旋喷)，定向喷射(简称定喷)和摇摆喷射(简称摆喷)。旋喷桩主要用于加固地基，提高地基的抗剪强

2、度，改善地基土的变形性能，使其在上部结构荷载作用下，不至破坏或产生过大的变形。定喷固结体呈壁状，摆喷形成厚度较大的扇状固结体。定喷和摆喷通常用于地基防渗，改善地基土的水力条件及边坡稳定等工程。 （一）加固机理 高喷法如三管高喷法用压缩空气包裹高压喷射水流冲击破坏搅动土体，同时用低压灌浆泵灌入浆液，浆液被高压水、气射流卷吸带入，同时与被搅动土体混合形成固结体。加固地基，形成桩、板、墙的机理可用五种作用来说明： 1.高压喷射流切割破坏土体作用 喷流淌压以脉冲形式冲击土体，使土体结构破坏消失空洞。 2.混合搅拌作用 钻杆在旋转和提升的过程中，在射流后面形成空隙，在喷射压力作用下，迫使土粒向与喷嘴移动

3、相反的方向(即阻力小的方向)移动，与浆液搅拌混合后形成固结体。 3.置换作用 三重管高喷法又称置换法，高速水射流切割土体的同时，因为通入压缩空气而把一部分切割下的土粒排出灌浆孔，土粒排出后所空下的体积由灌入的浆液补入。 4.充填、渗透固结作用 高压浆液充填冲开的和原有的土体空隙，析水固结，还可渗入一定厚度的砂层而形成固结体。 5.压密作用 高压喷射流在切割破裂土体的过程中，在破裂带边缘还有剩余压力，这种压力对土层可产生一定的压密作用，使高喷桩体边缘部分的抗压强度高于中心部分。 （二）基本种类 按喷射介质及其管路多少可分为单管法、二管法、三管法等，。 图57 高压喷射灌浆暗示图 1.单管旋喷法

4、通过单根管路，利用高压浆液（2030MPa），喷射冲切破坏土体，成桩直径为4050cm。其加固质量好，施工速度快和成本低，但固结体直径较小。 2.二管旋喷法 在单管法的基础上又加以压缩空气，并使用双通道的二重灌浆管。在管的底部侧面有一个同轴双重喷嘴，高压浆液以20MPa左右的压力从内喷嘴中高速喷出，在射流的外围加以0.7MPa左右的压缩空气喷出。在土体中形成直径显然增强的柱状固结体，达80150cm。 3.三管旋喷法 使用分离输送水、气、浆三种介质的三重灌浆管。高压水射流和外围环抱的气流同轴喷射冲切破坏土体，在高压水射流的喷嘴四周加上圆筒状的空气射流，举行水、气同轴喷射，可以削减水射流与四周介

5、质的摩擦，避开水射流过早雾化，增加水射流的切割能力。喷嘴边旋转喷射，边提升，在地基中形成较大的负压区，携带同时压入的浆液充填空隙，就会在地基中形成直径较大、强度较高的固结体，起到加固地基的作用。 （三）浆液材料 水泥是喷射灌浆的基本材料，水泥类浆液可分为以下几种类型。 1.平凡型浆液 一般采用平凡硅酸盐水泥，不加任何外加剂，水灰比一般为0.8：11.5:1，固结体的抗压强度(28d)最大可达1.020MPa，适应于无特别要求的工程。 2.速凝早强型 适于地下水位较高或要求早期担当荷载的工程，需在水泥浆中加入氯化钙、三乙醇胺等速凝早强剂。掺入2%氯化钙的水泥土的固结体的抗压强度为1.6MPa，掺

6、入4%氯化钙后为2.4MPa。 3.高强型 喷射固结体的平均抗压强度在20MPa以上。可以抉择高标号的水泥，或抉择高效能的蔓延剂和无机盐组成的复合配方等。 在水泥浆中掺入24%的水玻璃，其抗渗性有显然提高。如工程以抗渗为目的，最好使用“柔性材料”。可在水泥浆液中掺入1050%的膨润土(占水泥分量的面分比)。此时不宜使用矿渣水泥，如仅有抗渗要求而无抗冻要者，可使用火山灰水泥。 （四）高压喷射灌浆工艺 喷射范围应在现场通过实验决定。高喷固结体的范围大小与土的种类和其密实程度有较亲密的关系，不同的喷射种类和喷射方式所形成的固结体大小也不相同。定喷的喷射能量集中，喷射范围较大，参见表56。表56 高压

7、喷射灌浆固结体的特性 旋喷粘性土固结强度为0.36.0MPa，无粘性土固结强度为415MPa。 对于防渗工程多采用定喷、摆喷，地层含的粒径较粗时多采用摆喷或旋喷。对处理深度大于20m的复杂地层最好按双排或三排布孔，使高喷桩形成堵水帷幕。孔距应为1.73R(R为旋喷固结体半径)，排距为1.5R时最经济。一般定喷、摆喷孔距为1.22.5m，旋喷为0.81.2m。高喷防渗效果一般可达10-510-6cm/s。 高喷桩桩距应按照上部结构荷载、单桩承载力及土质状况而定。一般取桩距为S(34)d(d为旋喷桩直径)，桩的布置方式可选用矩形或梅花形布置。高喷灌浆施工钻孔的目的是将灌浆管插入预定的土层中，由下而

8、上举行喷射作业。近来也实用振冲方式成孔直接举行喷射作业的方法。喷射时应留意以下事项： （1）灌浆深度大时，易造成上粗下细的固结体，影响固结体的承载能力或抗渗作用，因而需采用增大压力和流量或降低旋转和提升速度等措施补救； （2）当发觉喷浆量不足而影响工程质量时，可采用复喷技术； （3）当冒浆量大于灌浆量的20%时，可采用提高喷射压力、缩小喷嘴直径、加快提升速度和旋转速度等措施，对冒出的浆液，可回收利用；（4）按照工程需要调整喷射压力和灌浆量，转变喷嘴移动方向和速度，控制喷射固结体的样子，即圆盘状、圆柱状、大底状、糖糊芦状、大帽状和墙壁状。（5）喷灌后的浆液有析水现象，可造成固结体顶部消失凹穴，对地基加固及防渗不利。为此，可采用静压灌浆或浆液中添加膨胀材料等措施预防