[原创]高压喷射注浆法 [复制链接]

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助理工程师

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只看楼主倒序阅读使用道具楼主发表于: 2009-12-15

关键词：工程地质设计规范施工

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