高壓噴射灌漿法加固工法

1、云達基樁網(wǎng) 電話壓噴射灌漿法加固技術關鍵字：旋噴樁 止水帷幕 地基基礎 軟基處理 高壓泵    高壓噴射灌漿和深層攪拌法加固技術相似，其主要差別在于采用不同的加料拌和手段。    一、高壓噴射灌漿技術    高壓噴射法就是利用工程鉆機鉆孔至設計處理的深度后，用高壓泥漿泵，通過安裝在鉆桿（噴桿）桿端置于孔底的特殊噴嘴，向周圍土體高壓噴射固化漿液(一般使用水泥漿液)，同時鉆桿（噴桿）以一定的速度邊旋轉邊提升，高壓射流使一定范圍內(nèi)的土體結構破壞，并強制與固化漿液混合，凝固后便在土體中形

2、成具有一定性能和形狀的固結體。    固結體的形狀和噴射流的移動方向有關。一般分為旋轉噴射(簡稱旋噴)，定向噴射(簡稱定噴)和擺動噴射(簡稱擺噴)。旋噴樁主要用于加固地基，提高地基的抗剪強度，改善地基土的變形性能，使其在上部結構荷載作用下，不至破壞或產(chǎn)生過大的變形。定噴固結體呈壁狀，擺噴形成厚度較大的扇狀固結體。定噴和擺噴通常用于地基防滲，改善地基土的水力條件及邊坡穩(wěn)定等工程。    （一）加固機理    高噴法如三管高噴法用壓縮空氣包裹高壓噴射水流沖擊破壞攪動土體，同時用低壓灌漿泵灌入漿液，漿液被高壓水

3、、氣射流卷吸帶入，同時與被攪動土體混合形成固結體。加固地基，形成樁、板、墻的機理可用五種作用來說明：    1.高壓噴射流切割破壞土體作用 噴流動壓以脈沖形式?jīng)_擊土體，使土體結構破壞出現(xiàn)空洞。    2.混合攪拌作用 鉆桿在旋轉和提升的過程中，在射流后面形成空隙，在噴射壓力作用下，迫使土粒向與噴嘴移動相反的方向(即阻力小的方向)移動，與漿液攪拌混合后形成固結體。    3.置換作用 三重管高噴法又稱置換法，高速水射流切割土體的同時，由于通入壓縮空氣而把一部分切割下的土粒排出灌漿孔，土粒排出后所空下的體積由

4、灌入的漿液補入。    4.充填、滲透固結作用 高壓漿液充填沖開的和原有的土體空隙，析水固結，還可滲入一定厚度的砂層而形成固結體。    5.壓密作用 高壓噴射流在切割破碎土體的過程中，在破碎帶邊緣還有剩余壓力，這種壓力對土層可產(chǎn)生一定的壓密作用，使高噴樁體邊緣部分的抗壓強度高于中心部分。    （二）基本種類    按噴射介質及其管路多少可分為單管法、二管法、三管法等，見圖57。圖57 高壓噴射灌漿示意圖    1.單管旋噴法 通過單根管路，利

5、用高壓漿液（2030MPa），噴射沖切破壞土體，成樁直徑為4050cm。其加固質量好，施工速度快和成本低，但固結體直徑較小。    2.二管旋噴法 在單管法的基礎上又加以壓縮空氣，并使用雙通道的二重灌漿管。在管的底部側面有一個同軸雙重噴嘴，高壓漿液以20MPa左右的壓力從內(nèi)噴嘴中高速噴出，在射流的外圍加以0.7MPa左右的壓縮空氣噴出。在土體中形成直徑明顯增加的柱狀固結體，達80150cm。    3.三管旋噴法 使用分別輸送水、氣、漿三種介質的三重灌漿管。高壓水射流和外圍環(huán)繞的氣流同軸噴射沖切破壞土體，在高壓水射流的噴嘴周圍加上圓筒

6、狀的空氣射流，進行水、氣同軸噴射，可以減少水射流與周圍介質的摩擦，避免水射流過早霧化，增強水射流的切割能力。噴嘴邊旋轉噴射，邊提升，在地基中形成較大的負壓區(qū)，攜帶同時壓入的漿液充填空隙，就會在地基中形成直徑較大、強度較高的固結體，起到加固地基的作用。    （三）漿液材料    水泥是噴射灌漿的基本材料，水泥類漿液可分為以下幾種類型。    1.普通型漿液 一般采用普通硅酸鹽水泥，不加任何外加劑，水灰比一般為0.8：11.5:1，固結體的抗壓強度(28d)最大可達1.020MPa，適應于無特殊要求的工程。

7、    2.速凝早強型 適于地下水位較高或要求早期承擔荷載的工程，需在水泥漿中加入氯化鈣、三乙醇胺等速凝早強劑。摻入2%氯化鈣的水泥土的固結體的抗壓強度為1.6MPa，摻入4%氯化鈣后為2.4MPa。    3.高強型 噴射固結體的平均抗壓強度在20MPa以上?？梢赃x擇高標號的水泥，或選擇高效能的擴散劑和無機鹽組成的復合配方等。    在水泥漿中摻入24%的水玻璃，其抗?jié)B性有明顯提高。如工程以抗?jié)B為目的，最好使用“柔性材料”?？稍谒酀{液中摻入1050%的膨潤土(占水泥重量的面分比)。此時不宜使用礦渣水泥

8、，如僅有抗?jié)B要求而無抗凍要者，可使用火山灰水泥。    （四）高壓噴射灌漿工藝    噴射范圍應在現(xiàn)場通過試驗確定。高噴固結體的范圍大小與土的種類和其密實程度有較密切的關系，不同的噴射種類和噴射方式所形成的固結體大小也不相同。定噴的噴射能量集中，噴射范圍較大，參見表56。表56 高壓噴射灌漿固結體的特性固結體特性噴灌方法單管法二管法三管法固 結 體 有 效 直 徑(m)粘性土0<N<101.2±0.21.4±0.32.0±0.310<N<200.8±0.21.1±

9、;0.31.5±0.320<N<300.6±0.20.8±0.31.0±0.3砂 土0<N<101.0±0.21.6±0.32.5±0.310<N<20 0.8±0.21.3±0.31.8±0.320<N<300.6±0.21.0±0.31.2±0.3礫 砂20<N<300.6±0.21.0±0.31.2±0.3 單向定噴有效長度(m)1.02.5單樁垂直極限荷載(kN)500

10、600100012002000單樁水平極限荷載(kN)3040最大抗壓強度(MPa)砂土1020，粘性土26,礫砂820平均抗折強度/平均抗壓強度1/51/10干土容重(kN/m3)砂土1620,粘性土1415,黃土135滲透系數(shù)(cm/s)砂土、砂礫10-510-7,粘性土10-610-7粘聚力(MPa)砂土0.40.5,粘性土0.71.0內(nèi)摩擦角(o)砂土3040,粘性土2030標準貫入錘擊數(shù)N砂土3050,粘性土2030彈性波(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    旋噴粘性土固結強度為0.36.0MPa，

11、無粘性土固結強度為415MPa。    對于防滲工程多采用定噴、擺噴，地層含的粒徑較粗時多采用擺噴或旋噴。對處理深度大于20m的復雜地層最好按雙排或三排布孔，使高噴樁形成堵水帷幕?？拙鄳獮?.73R(R為旋噴固結體半徑)，排距為1.5R時最經(jīng)濟。一般定噴、擺噴孔距為1.22.5m，旋噴為0.81.2m。高噴防滲效果一般可達10-510-6cm/s。    高噴樁樁距應根據(jù)上部結構荷載、單樁承載力及土質情況而定。一般取樁距為S(34)d(d為旋噴樁直徑)，樁的布置方式可選用矩形或梅花形布置。   高噴灌漿施工鉆孔的目

12、的是將灌漿管插入預定的土層中，由下而上進行噴射作業(yè)。近來也有用振沖方式成孔直接進行噴射作業(yè)的方法。噴射時應注意以下事項：   （1）灌漿深度大時，易造成上粗下細的固結體，影響固結體的承載能力或抗?jié)B作用，因而需采用增大壓力和流量或降低旋轉和提升速度等措施補救；   （2）當發(fā)現(xiàn)噴漿量不足而影響工程質量時，可采用復噴技術；   （3）當冒漿量大于灌漿量的20%時，可采用提高噴射壓力、縮小噴嘴直徑、加快提升速度和旋轉速度等措施，對冒出的漿液，可回收利用；   （4）根據(jù)工程需要調節(jié)噴射壓力和灌漿量，改變噴嘴移動方向和速度

13、，控制噴射固結體的形狀，即圓盤狀、圓柱狀、大底狀、糖糊蘆狀、大帽狀和墻壁狀。（5）噴灌后的漿液有析水現(xiàn)象，可造成固結體頂部出現(xiàn)凹穴，對地基加固及防滲不利。為此，可采用靜壓灌漿或漿液中添加膨脹材料等措施預防。高壓泵是高壓噴射灌漿中的關鍵設備，要求壓力和流量能在一定的范圍內(nèi)調節(jié)。額定流量為85150L/min；額定壓力為2050MPa。高噴灌漿種類單管法二管法三管法適用土質砂土、粘性土、黃土、雜填土、小粒徑砂礫漿液材料及配方以水泥為主材，加入不同的外加劑后具有速凝、早強、抗腐蝕、防凍等特性，常用水灰比為1:1，也可使用化學材料。高噴灌漿參數(shù)水壓力(MPa)20流量(L/min)80120噴嘴孔徑(

14、mm)及個數(shù)23(12)空氣壓力(MPa)0.70.7流量(m3/h)1212噴嘴間隙(mm)及個數(shù)12(12)12(12)漿液壓力(MPa)20200.23流量(L/min)801208012080150噴嘴孔徑(mm)及個數(shù)23(2)23(12)102(1或2)灌漿管外徑(mm)42或4542,50,7575或90提升速度(cm/min)20251030520旋轉速度(r/min)約201030520表57 高壓噴射灌漿參數(shù)一覽表    （五）高噴固結體的質量檢測    1）開挖檢驗：待漿液凝結具有一定的強度后，即可開挖檢查固結體

15、垂直度、形狀和質量；    2）鉆孔檢查：從固結體中鉆取巖芯，進行室內(nèi)物理力學性能試驗。在鉆孔中做壓水或抽水試驗，測定其抗?jié)B能力；    3）標準貫入試驗：在旋噴固結體的中部可進行標準貫入試驗。    4）載荷試驗：靜載荷試驗分垂直和水平靜載荷試驗兩種。試驗時，需在受力部位澆筑0.20.3m厚的混凝土層；    5）圍井試驗：在板墻一側增加噴孔，與板墻形成封閉圍井，在井中進行壓水和抽水兩種試驗，或觀測井內(nèi)外水位，多用于防滲效果檢查。    高壓噴

16、射灌漿加固地基技術主要適用于第四紀沖積層、殘積層及人工填土等。對于砂類土、粘性土、黃土和淤泥等都能加固。但對礫石直徑過大、含量過多及有大量纖維質的腐植土噴射質量稍差，有時甚至不如靜壓灌漿的效果。    對地下水流速過大，噴射的漿液無法在灌漿管周圍凝結，無填充物的巖溶地段，永凍土和對水泥有嚴重腐蝕的地基，均不宜采用高壓噴射灌漿法。    （六）高壓噴射灌漿的特點    高噴法具有成本較低，施工速度較快，固結體強度大，可靠性高等優(yōu)點，與普通灌漿法相比又具有以下特點：    高噴法是利用高速水流強制性地破壞