简述高压喷射注浆法

地基处理

结课论文学院：水利学院专业：水利水电工程班级：19班学号：简述高压喷射注浆法摘要高压喷射注浆法在我国称〃高喷法”，是20世纪70年代初期开发的一种新型地基加固技术。70年代初期，日本最先把高压喷射技术应用于地基加固和防水帷幕，形成了一种特殊的地基加固加固技术，即CCP工法。高压喷射注浆法是在注浆法的基础上，应用高压喷射技术而发展起来的一项新的地基加固方法。它与其它地基处理的方法相比，具有适用范围广，施工简便，具有较好的耐久性等特点，不失为众多地基处理方法中的一种好的地基处理方法。本文简要概括一下高压喷射注浆法的机理、工艺及施工要点。关键词：高压喷射注浆法；地基加固工程正文：1、高压喷射注浆法机理高压喷射注浆法是利用高压水或浆液射流切割搅拌地层，同时射入水泥浆或复合浆液，形成新的凝结体，改变了原地层的结构或全置换成新复合材料结构，提高承载力或原地基的防渗能力，达到加固地基和防渗的目的。其工艺是利用钻机或其他造孔设备造孔，然后把带有喷头的注浆管下至土层的预定深度，由高压水泵或高压泥浆泵把浆液以10-25MPa的高压射流在喷嘴中射出，以冲击和破坏预定深度地层的土体。该射流能量大，速度快，当呈脉动状态的射流动压强度大于土体强度的时候，土粒便从原土体中剥落下来，一部分细小的土粒随着浆液冒出地面，其余较粗的土粒在喷射流的冲击力、离心力和重力作用下，与随之射入的水泥浆等浆液渗搅混合后，按一定的浆土比例和质量大小规律地重新排列，在土体中形成凝结体。喷射时，若一面提升一面旋转，则形成柱状体即旋喷桩，若一面提升一面按一定的方向角度摆动，则形成墙状体。2、高压喷射注浆法优点综述如下：2.1受土层、土的粒度、土的密度、硬化剂粘性、硬化剂硬化时间的影响较小，可广泛适用于淤泥、软弱粘性土、砂土甚至砂卵石等多种土质。2.2料源广。浆液可采用价格便宜的水泥作为主要硬化剂，在地下水流速快或含有腐蚀性元素、土的含水量大或固结体强度要求高的情况下，则可在水泥中掺入适量的外加剂，已达到速凝、高强、抗冻、耐蚀和浆液不沉淀等效果。2.3可以有计划的在预定的范围内注入必要的浆液，形成一定间距的桩，或连成一片桩或薄的帷幕墙，加固深度可自由调节，连续或分段均可。2.4采用相应的钻机，不仅可以形成垂直的桩，也可形成水平的或倾斜的桩，处理深度已达30m以上。而且，高压喷射注浆全套设备结构紧凑、体积小、机动性强、占地少，能在狭窄和低矮的空间施工。2.5可以作为施工重的临时措施，也可作为永久建筑物的地基加固，尤其是在对已有建筑物的地基补强或基坑开挖重需要对坑底加固，侧壁挡水，对临近地铁及旧建筑物需加以保护时，这种方法能发挥其特殊作用。2.6施工简便。施工时只需在土层中钻一个孔径为50mm或300mm的小孔，便可在土中喷射成0.4~4m的固结体，因而施工时能贴近已有建筑物，成型灵活，即可在钻孔的全长范围内形成柱形固结体，也可仅施工其中一段3、 适用范围高压喷射注浆法适用于处理淤泥、淤泥质土、流塑、软塑或可塑粘性土、粉土、砂土、黄土、素填土和碎石土等地基。当土中含有较多的大粒径块石、大量植物根茎或有较高的有机质土时，应根据现场试验结果确定其适用范围，对于地下水流速过大、浆液无法凝固、永久冻土及对水泥有严重腐蚀性的地基不宜采用。4、 施工机具高压喷射注浆的施工机具，主要由高压泥浆泵及钻机两部分组成。由于采用的喷射方式不同，单管、二重管和三重管旋喷作业所使用的机具类型和数量不同，主要包括钻机、高压泵、泥浆泵、空气压缩机、注浆特种钻杆、注浆管、喷嘴、高压胶管、输浆管、流量计、浆液搅拌机。5、 施工工艺参数单管法（在日本称为CCP工法）及双管法（在日本称为JSG工法）的高压水泥浆和三管法高压水的压力原则上应大于20MPa。高压喷射注浆的主要材料为水泥，宜采用强度等级为30级及以上的普通硅酸盐水泥。根据需要可加入适量的夕卜加剂及掺合料。夕卜加剂和掺合料的用量，通过试验确定。水泥浆液的水灰比视工程地质特点或实际工程要求确定，可取0.8~1.5，常用1.0。高压喷射注浆的施工工序为机具就位、贯入喷射管、喷射注浆、拔管和冲洗等。喷射孔与高压注浆泵的距离不宜大于50m，钻孔的位置与设计位置的偏差不得大于50mm。实际孔位、孔深和每个钻孔内的地下障碍物、洞穴、涌水、漏水及与岩土工程勘察报告不符等情况均应详细记录。当喷射注浆管贯人土中，喷嘴达到设计标高时，即可喷射注浆。在喷射注浆参数达到规定值后，随即分别按旋喷、定喷或摆喷的工艺要求，提升喷射管，由下而上喷射注浆。喷射管分段提升的搭接长度不得小于l00mm。根据国内实际工程的应用实例，高压水泥浆液流或高压水射流的压力宜大于20MPa，气流的压力以空气压缩机的最大压力为限，通常在0.7MPa左右，低压水泥浆的灌注压力通常在1.0~2.0MPa左右。采用旋转提升喷射方式时，一般提升速度为0.005~0.25r/min，旋转速度可取10~20r/min。对需要局部扩大加固范围或提高强度的部位，可采用复喷措施。三管法分别使用输送水、气、浆三种介质的三重注浆管。在以高压泵等高压发生装置产生20~30MPa的高压水喷射流的周围，环绕一股0.5~0.7MPa的圆筒状气流，进行高压水喷射流和气流同轴喷射冲切土体，形成较大的空隙，再另有泥浆泵注入压力为1~5MPa的浆液填充，喷嘴做旋转和提升运动，最后便在土中凝固为较大的固结体。这种方法在日本称为CJG工法。另外还有一种多重管法，这种方法首先需要在地面钻一个导孔，然后置入多重管，用逐渐向下运动的旋转超高压力水射流切削破坏四周的土体，经高压水冲击下来的土、砂和砾石成为泥浆后，立即用真空泵从多重管中抽出。如此反复地冲和抽，便在地层中形成一个较大的空洞。当空洞的形状、大小和高低符合设计要求后，立即通过多重管充填穴洞。该法提升速度很慢，在日本称为SSS-MAN工法。4施工程序及要点尽管各种高压喷射注浆法所注人的介质种类和数量不同，但其施工程序却基本一致，均按照自下而上的工序进行施工。①钻（引）孔。钻孔的目的是为将喷射注浆管插入预定的地层中，钻孔方法视地层地质情况、加固深度、机具设备等条件而定。钻进深度可达30m以上，当遇到较坚硬的土层时宜采用地质钻机钻孔，一般在二重管和三重管旋喷法施工中，采用地质钻机钻孔。②插管。钻孔完成后，应及时将喷射注浆管插入地层预定深度，插管与钻孔两道工序一般合二为一，但使用地质钻机钻孔完成后，必须拔出岩芯管，插入喷射管。在插管过程中，为防止泥砂堵塞喷嘴，可边射水、边插管，水压力一般不超过1MPa，压力过高易将孔壁射塌。③喷浆。根据土质、土类、地下水等环境调整喷浆压力、流量、旋转提升速度等，自下而上喷射注浆。根据工程需要进行原位第二次喷射（复喷），复喷时喷射流冲击的对象为第一次喷射的浆土混合体，喷射流所遇阻力小于第一次喷射，有增加固结体直径的效果。④补浆。喷射的浆液与土搅拌混合后的凝固过程中，由于浆液的析水作用，一般均有不同程度的收缩，造成在固结体顶部凹陷，对地基的加固和防渗堵水极为不利。目前一般采用直接从喷射孔口注入浆液填满收缩空洞，或采用二次注浆的方法对固结体顶部进行第二次注浆。5常见问题及其处理对策①冒浆。在喷射注浆过程中，喷射冲击破坏土层所产生的部分细小土粒随一部分浆液沿着注浆管管壁冒出地面。通过对冒浆的观察，可以及时了解土层状况、喷射的大致效果和喷射参数的合理性等。根据经验，冒浆（内有土粒、水及浆液）量小于注浆量20者为正常现象，超过20或完全不冒浆时，应查明原因并采取相应措施。减小冒浆的措施有：一是提高喷射压力；二是适当减小喷嘴直径；三是加快提升和旋转速度等。出现不冒浆或断续冒浆时，若系土质松软则视为正常现象，可适当进行复喷；若系附近有空洞、通道，则应不提升注浆管继续注浆直至冒浆为止，或拔出注浆管待浆液凝固后重新注浆。②固结体不完整。高压喷射注浆完毕后，或在喷射注浆过程中因故中断，均可能产生加固地基与建筑物基础不密贴或脱空、桩体不连续现象。防止因浆液凝固收缩，可采用超高喷射（喷射处理地基的顶面超过建筑物基础底面，其超高量大于收缩高度）、回灌冒浆或第二次注浆等措施。防止因喷射注浆中断导致的断桩，可在每次卸管及重新下注浆管时，保证停顿部位的搭接长度不小于100mm，以保证固结体的整体性。③固结体不垂直。固结体不垂直会导致其承载力降低，更为严重的是使防渗堵水失败。固结体不垂直主要由钻孔不垂直引起，实际施工时，钻机就位应准确、稳固、垂直，引孔前，采用水平尺校正钻机垂直度，确保钻机就位偏差不大于50mm，垂直度偏差不大于1100。④建筑物的附加沉降。高压喷射注浆处理地基时，在浆液未硬化前，有效范围内的地基因受到扰动而降低强度，容易产生附加变形。通常采用控制施工速度、顺序和加快浆液凝固时间等方法防止或减小附加变形。⑤固结体强度不均。不同的土层特性对喷射注浆固结体的直径、强度影响较大，如较坚硬土层桩径偏小、含有机质阻碍固结体硬化造成强度偏低、砂类土中固结体强度较高等，实际工程施工中，宜根据不同土层深度和厚度及时调整喷射参数或进行复喷。⑥喷射流压力偏低。高压泵压力偏低会造成喷射流破坏力较低而达不到处理效果，可能的原因有高压泵性能不足、高压泵摆放距离过远、浆液管路泄漏等。若因高压泵性能不足，不能产生设计要求的压力，应立即更换高压泵；高压泵摆放距离过远，增加了高压胶管的长度，使高压喷射流的沿程损失增大，导致实际喷射压力降低，实际施工中，钻机与高压泵的距离不宜大于50m