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只看楼主倒序阅读使用道具楼主发表于: 2009-12-15

6.1  高压喷射注浆法
6.1.1  基本概念
1  高压喷射注浆法
高压喷射注浆法是利用高压喷射化学浆液与土混合固化处理地基的一种方法。它是将带    有特殊喷嘴的注浆管，置入预定的深度后，以高压(20~40MPa)喷射冲击破坏土体，并使浆液与土混合，经过凝结固化形成固体。高压喷射装置注浆法处理深度可达8~12m。
2  旋喷、定喷与摆喷
高压喷射注浆在地基土中形成的加固体形状与喷射移动方式有关。如图6.1-1所示，如喷嘴以一定转速旋转、提升时，则形成圆柱状的桩体，此方式称为旋喷，如喷嘴只提升不旋转，则形成壁式加固体，即所谓定喷，如喷嘴以一定角度往复旋转喷射，则形成扇形加固体，称为摆喷。
【例题1】高压喷射注浆的喷射方式有（　　）。
A、旋喷；
B、定喷；
C、摆喷；
D、摇喷；
答案：A、B、C
3  单管法、双管法与三管法　　　　　　　　　　　　　　　
根据工程需要和机具设备条件，高压喷射注浆法可划分为以下三种。　　
图6.1-1

(1)单管法：单独喷射高压水泥浆液一种介质。
(2)双管法：同轴复合喷射高压水泥浆和压缩空气两种介质。其中外喷嘴喷射压力为    0.7MPa左右的压缩空气，内喷嘴喷射压力为20MPa左右的高压浆液。高压浆液流在和它外围的环绕空气流共同作用下，对土体的破坏能力加强；
【例题2】高压喷射注浆双管法，是指同轴复合喷射（　　　　　　）。
A、高压水流；
B、高压水泥浆；
C、压缩空气；
D、水泥干粉；
答案：B、C
(3)三管法：同轴复合喷射高压水流、压缩空气和水泥浆液三种介质。在以高压泵等高    压发生装置产生的40MPa左右的高压射水流周围，环绕喷射压力为0.7MPa左右的圆筒状    压缩空气流，进行高压水喷射流和气流同轴喷射冲切土体，以形成较大的空隙，再另由泥浆    泵注入压力为2MPa~5MPa的水泥浆液。
高压喷射注浆法加固体的直径大小与土的类别、密实度及喷射方法有关，当采用旋喷形    成圆柱状的桩体时，单管法形成桩体直径一般为0.3~0.8m；三管法形成桩体直径一般为1.0~2.0m；双管法形成桩体直径介于两者之间。
【例题3】高压喷射注浆三管法，是指同轴复合喷射（　　　　　　）。
A、高压水流；
B、高压水泥浆；
C、压缩空气；
D、水泥干粉；
答案：A、B、C
6.1.2  适用范围
高压喷射注浆法适用于处理淤泥、淤泥质土、流塑、软塑或可塑黏性土、粉土、黄土、砂土、素填土和碎石土等地基。当土中含有较多的大粒径块石、大量植物根茎或有过多的有    机质以及地下水流速过大和已涌水的工程，应根据现场试验结果确定其适用程度。高压喷射注浆法可用于既有建筑和新建建筑的地基加固处理，形成复合地基，或用于深基坑、地铁等工程的土层加固或防水以及坝的加固与防水帷幕等工程。此外，还可采用定喷法形成壁状加固体，以改善边坡的稳定性。
在制定高压喷射注浆方案时，应掌握场地的工程地质、水文地质和建筑结构设计资料    等。对既有建筑尚应搜集竣工和现状观测资料、邻近建筑和地下埋设物等资料。高压喷射注    浆法方案确定后，应进行现场试验、试验性施工或根据工程经验确定施工参数及工艺。
6.1.3  加固机理
高压喷射注浆法加固机理包括对天然地基土的加固硬化机理(微观机理)和形成复合地    基以加固地基土、提高地基土强度、减少沉降量的机理(宏观机理)。
1 微观加固机理
高压喷射注浆是靠其喷嘴以很高的压力喷射出能量大、速度快的浆液，当它连续和集中    地作用在土体上时，压应力和冲蚀等多种因素便在很小的区域内产生效应，对从粒径很小的    细土粒到含有粒径较大的卵石、碎石土，均有巨大的冲击和搅动作用，使注入的浆液和土拌    和凝固为新的固结体。
2 旋喷桩复合地基工作机理
通过专用的施工机械，在土中形成一定直径的桩体，与桩间土形成复合地基承担基础传    来的荷载，可提高地基承载力和改善地基变形特性。该法形成的桩体强度一般高于水泥土搅    拌桩，但仍属于低黏结强度的半刚性桩。
【例题4】高压喷射注浆法的加固机理，包括（　　　　　　）。
A、对天然地基土的微观加固硬化机理；
B、置换作用机理；　
C、旋喷桩与桩间土形成复合地基加固机理；
D、挤密作用机理；
答案：A、C
6.1.4  设计
1 材料
高压喷射注浆的主要材料为水泥，对于无特殊要求的工程，宜采用32.5级及以上的普   通硅酸盐水泥。根据需要可加入适量的早强、速凝、悬浮或防冻等外加剂及搀和料。所用外    加剂和搀和料的数量，应通过试验确定。水泥浆液的水灰比应按工程要求确定，可取0.8~1.5，常用1.0。水泥在使用前需做质量鉴定。搅拌水泥浆所用的水，应符合《混凝土拌和用水标准》(GBJ63-89)的规定。
【例题5】在高压喷射注浆法及水泥土搅拌法中，所采用水泥宜为（　　　　　　）。
A、32.5级及以上的普通硅酸盐水泥；
B、325及以上的普通硅酸盐水泥；
C、32.5级及以上的矿渣硅酸盐水泥；
D、325及以上的矿渣硅酸盐水泥；
答案：A
2 桩径
旋喷桩的直径应通过现场试验确定。当无现场试验资料时，亦可参照相似土质条件下其    他旋喷工程的经验。
3 承载力
旋喷桩复合地基承载力标准值应通过现场复合地基载荷试验确定。也可按下列计算或结当地情况及与其土质相似工程的经验确定。
竖向承载的搅拌桩复合地基承载力特征值应通过现场单桩或多桩复合地基载荷试验确定。初步设计时也可按下式估算：

式中：fcu为与旋喷桩桩身水泥土配比相同的室内加固土试块(边长为70mm的立方体)在标准养护条件下28d龄期的立方体抗压强度平均值(kPa)；η为桩体强度折减系数，可取0.33；qsi为桩周第i层土的侧阻力特征值；Up为桩周长；li为桩周范围内第i层土的厚度；为桩端天然地基土的承载力折减系数；qp为桩端地基土未经修正的承载力特征值。
在设计时，可根据要求达到的地基承载力，按(6.1-1)式求得面积置换率m。当旋喷桩处理范围以下存在软弱下卧层时，可按国家标准《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)的有关规定进行下卧层强度验算。
4 沉降
竖向承载旋喷桩复合地基的变形包括桩长范围内复合土层的平均压缩变形和桩端以下未处理土层的压缩变形；其中复合土层的压缩模量可根据地区经验确定。桩端以下未处理土层的压缩变形值可按国家标准《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)的有关规定确定。
5 其他设计构造要求
(1)竖向承载时的独立基础下的旋喷桩数不应少于4根。
(2)竖向承载旋喷桩复合地基宜在基础与桩顶之间设置褥垫层。褥垫层厚度可取200～300mm，其材料可选用中砂、粗砂、级配砂石等，其最大粒径不宜超过30mm。
(3)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300mm，并应符合设计要求和现行的有关规范的规定。
【例题6】在竖向承载时独立基础下布设的旋喷桩数和水泥土搅拌桩数分别为（）、（）根。
A、>2、>3；
B、>3、>2；
C、>4、>3；
D、<4、<5
答案：C
6.1.5  施工
1 施工工艺
如图6.1-2所示，以旋喷桩为例，高压喷射注浆的施工工序如下。
(1)钻机就位与钻孔
钻机与高压注浆泵的距离不宜过远，并不宜大于50 m。钻孔的位置与设计位置的偏差不得大于50 mm。实际孔位、孔深和每个钻孔内的地下障碍物、洞穴、涌水、漏水及与工程地质报告不符等情况均应详细记录。钻孔的目的是为了将注浆管置入预定深度。如能用振动或直接把注浆管置入土层预定深度，则钻孔和置入注浆管的两道工序合并为一道工序。
(2)置入注浆管，开始横向喷射，当喷射注浆管贯入土中，喷嘴达到设

图6.1-2高压喷射注浆法施工工序
计标高时，即可喷射注浆。
高压喷射注浆单管法及二重管法的高压水泥浆液流和三重管法高压水射流的压力宜大于    20MPa，三重管法使用的低压水泥浆液流压力宜大于1MPa，气流压力宜取0.7MPa，低压水泥浆的灌注压力通常在1.0～2.0MPa左右，提升速度可取0.05-0.25m／min，旋转速度可取10～20 r／min。
(3)旋转、提升
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，提升注浆    管，由下而上喷射注浆。注浆管分段提升的搭接长度不得小于100mm。
(4)拔管及冲洗
完成一根旋喷桩施工后，应迅速拔出喷射注浆管，进行冲洗。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。
2 其他注意事项
对需要扩大加固范围或提高强度的工程，可采取复喷措施，即先喷一遍清水再喷一遍或    两遍水泥浆。在高压喷射注浆过程中出现压力骤然下降、上升或大量冒浆等异常情况时，应查明产生的原因并及时采取措施。当处理既有建筑地基时，应采取速凝浆液或大间距隔孔旋喷和冒浆回灌等措施，以防旋喷过程中地基产生附加变形和地基与基础间出现脱空现象，影响被加固建筑及邻近建筑。同时，应对建筑物进行沉降观测。施工中应如实记录高压喷射注浆的各项参数和出现的异常现象。
【例题7】当利用喷射注浆法处理既有建筑地基时，在水泥浆液中应加（　　　）。
A、减水剂；
B、缓凝剂；
C、速凝剂；
D、脱模剂；
答案：C
6.1.6  质量检验
高压喷射注浆施工质量检验可根据工程要求和当地经验，采用开挖检查、钻孔取芯、标  准贯入,载荷试验或围井注水试验等方法进行检验。检验点的数量为施工注浆孔数的1％，并不应少于3点。不合格者应进行补喷。质量检验应在高压喷射注浆结束28d后进行。
竖向承载的旋喷桩复合地基竣工验收时，承载力检验应采用复合地基载荷试验和单桩载  荷试验。载荷试验必须在桩身强度满足试验的条件时，并宜在成桩28d后进行。检验数量为施工桩总数的0.5％~1％，且每项单体工程不得少于3点。

6.2 石灰桩法
6.2  石灰桩法
6.2.1  基本概念
石灰桩是以生石灰为主要固化剂与粉煤灰或火山灰、炉渣、矿渣、黏性土等搀和料按一  定的比例均匀混合后，在桩孔中经机械或人工分层振压或夯实所形成的密实桩体。为提高桩  身强度，还可掺加石膏、水泥等外加剂。石灰桩的主要作用机理是通过生石灰的吸水膨胀挤  密桩周土，继而经过离子交换和胶凝反应使桩间土强度提高。同时桩身生石灰与活性搀和料  经过水化、胶凝反应，使桩身具有0.3～1.0MPa的抗压强度。石灰桩属可压缩的低黏结强度桩，能与桩间土共同作用形成复合地基。
【例题8】石灰桩的主要固化刘为（　　　）。
A、生石灰：
B、粉煤灰；
C、火山灰；
D、矿渣；
答案：A
6.2.2  适用范围
石灰桩法适用于处理饱和黏性土、淤泥、淤泥质土、素填土和杂填土等地。由于生石灰的吸水膨胀作用，特别适用于新填土和淤泥的加固，生石灰吸水后还可使淤泥产生自重固  结。形成强度后的密集的石灰桩身与经加固的桩间土结合为一体，使桩间土欠固结状态消  失。用于地下水位以上的土层时，宜增加搀和料的含水量并减少生石灰用量，或采取土层浸  水等措施。
6.2.3  加固机理
1 对软弱土加固机理
石灰桩加固软土进行加固的机理可分为物理加固和化学加固两个作用，物理作用包括吸  水作用、膨胀挤密作用，桩身置换作用，物理作用的完成时间较短，一般情况下7d以内均可完成。此时桩身的直径和密度已定型，在夯实力和生石灰膨胀力作用下，7-10d桩身已具有一定的强度。化学加固作用包括反应热作用、离子交换作用、凝胶作用。石灰桩的化学作用速度缓慢，桩身强度的增长可延续3年甚至5年。此外，石灰桩对土的加固作用还包括成孔时对土的挤密作用和桩身置换作用。
【例题9】石灰桩对软弱土的加固机理可分为物理加固和化学加固两个作用，下列属于物理加固作用的是（　　　）。
A、吸水作用；
B、膨胀挤密作用；
C、桩身置换作用；
D、离子交换作用；
E、凝胶作用；
F、反应热作用；　
答案：A、B、C
石灰桩加固机理分述如下：
(1)成孔挤密。其挤密作用与土的性质有关。在杂填土中，由于其粗颗粒较多，故挤密效果较好；黏性土中，渗透系数小的，挤密效果较差。
(2)吸水作用。实践证明，1kg纯氧化钙消化成为熟石灰可吸水0.32 kg。对石灰桩桩体，在一般压力下吸水量约为65％～70％。根据石灰桩吸水总量等于桩间土降低的水总量，可得出软土含水量的降低值。
(3)膨胀挤密。生石灰具有吸水膨胀作用，在压力50～100kPa时，膨胀量为20％～30％。膨胀的结果使桩周土挤密。
(4)发热脱水。1kg氧化钙在水化时可产生280卡热量，桩身温度可达200-300°C。使土产生一定的气化脱水，从而导致土中含水量下降、孔隙比减小、土颗粒靠拢挤密，在所加固区的地下水位也有一定的下降，并促使某些化学反应形成，如水化硅酸钙的形成。
(5)离子交换。软土中钠离子与石灰中的钙离子发生置换，改善了桩间土的性质，并在石灰桩表层形成一个强度很高的硬层。
以上这些作用，使桩间土的强度提高、对饱和粉土和粉细砂还改善了其抗液化性能。
(6)置换作用。软土为强度较高的石灰桩所代替，从而增加了复合地基承载力，其复合    地基承载力的大小，取决于桩身强度与置换率大小。
(7)减载作用。石灰桩的搀和料为轻质的粉煤灰或炉渣，生石灰的重度约为10kN／m3，    石灰桩身饱和后的重度为13kN／m3，因此，当采用洛阳铲或螺旋钻成孔，将桩位处原土取    出，换成石灰桩体，并在土中形成大量密集分布的桩体，相当于以轻质的石灰桩置换土，复    合土层的自重减轻，置换率越大，则减载作用越明显。由此可减少桩底下卧层软弱土层的附    加应力，对减少软土变形有一定作用。
一般认为，在软土中石灰桩的置换作用和吸水膨胀作用是主要的，而在杂填土中置换和  挤密起着同样的作用。
【例题10】对软土采用石灰桩处理后，石灰桩外表层会形成一层强度很高的硬壳层，这主要是由（　　　　）起的作用。
A、吸水膨胀；
B、离子交换；
C、反应热；
D、碳酸反应；
答案：B