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
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:
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术桩数分别为()、()根。
A、>2、>3; B、>3、>2; C、>4、>3; D、<4、<5 答案:B
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
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 准贯人、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
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