高压喷射注浆法的工艺型式

高压喷射注浆法施工工艺~

1.旋喷直径确定
通常应根据估计直径来选用注浆的种类和喷射方式。对于大型的或重要的工程，估计直径应在现场通过试验确定。在无试验资料的情况下，对小型的或不太重要的工程，可根据经验选用表7-5所列数值，采用矩形或梅花形布桩形式。
表7-5 旋喷桩的设计直径(m)


注:N为标准贯入击数。
2.施工机具
施工机具主要由钻机和高压发生设备两大部分组成。由于喷射种类不同，所使用的机器设备和数量均不同，见表7-6和图7-17、图7-18和图7-19。

图7-17 TY-201型二重旋喷管喷头结构图


图7-18 单旋喷管喷头结构图(单位:mm)


图7-19 TY-301型三重旋喷管喷头(单位:mm)

多重管的功能，不但要输送高压水，而且还同时将冲下来的土、石抽出地面。因此，管子的外径较大，达到Φ300mm。它由导流器、钻杆和喷头组成。在喷嘴的上方设置了一超声波传感器，电缆线装在多重管内。
3.施工工序
旋喷的工序为:钻孔、插入旋喷注浆管至钻孔底设计标高后旋喷注浆，当压力流量达到规定值后，随即旋转和提升，进行自下而上的旋喷作业。为了获得较大的直径，可采用复喷措施，即先喷一遍清水，再喷一遍水泥浆或喷二次水泥浆。其施工顺序如图7-20所示。
定喷的工序为:①预先钻孔，但根据情况也可不预先钻孔;②喷射管向下喷射，同时回转达到预定的深度;③改换成横向喷射后开始提升;④在预定范围内完成截水膜后，转换方向;⑤再次重复工序;⑥达到预定的深度;⑦改换成横向喷射后，开始向另一方向喷射;⑧最后完成一个喷射孔的喷射，如图7-21所示。
表7-6 各种高压喷射注浆法主要施工机器及设备一览表


注:√表示需要采用的机具。

图7-20 高压喷射注浆(旋喷)施工顺序图


图7-21 高压喷射注浆(定喷)施工顺序图

以旋喷桩为例简要介绍其施工过程。
(1)钻机就位
钻机安放在设计的孔位上。钻孔的位置与设计位置的偏差不得大于50mm，钻杆轴线应垂直对准钻孔中心。
(2)钻孔
钻孔的目的是为了把注浆管置入到预定深度。钻孔方法可根据地层条件、加固深度和机具设备等确定。对单管法常使用76型或70型旋转振动钻机，深度可达30m以上，适用于标贯击数小于40的砂土和粘性土层。当遇到比较坚硬的地层时宜用地质钻机成孔。一般在二重管与三重管施工中采用地质钻机成孔。
(3)下注浆管
成孔后，即可下入注浆管到预定深度。若使用76型或70型振动钻机，下注浆管与钻孔两道工序合二为一，钻孔与下注浆管同时完成。若使用地质钻机，则必须将钻杆拔出，再换上注浆管。在下管过程中，为防止泥砂堵塞喷嘴，可边射水，边下管，但水压一般不高于1MPa，以防射塌孔壁。
(4)喷射注浆作业
将注浆管贯入到预定深度后，即可自下而上进行喷射作业。施工过程中，必须时刻注意浆液初凝时间、注浆流量、风量、压力、旋转提升速度等参数是否符合设计要求，并随时作好记录。
当注浆管不能一次提升完成而需分数次卸管时，卸管后喷射的搭接长度不得小于100mm，以保证固结体的整体性。
(5)冲洗器具
喷射作业完成后将注浆泵的吸水管移到水箱内，在地面上喷射，以便把泥浆泵、注浆管和软管内的浆液全部排除，防止残存的水泥浆将管路堵塞。
(6)回填注浆
喷射注浆完成后，由于浆液的析水作用，一般固结体均有不同程度的收缩，使固结体顶部出现一个凹穴，容易造成加固地基与建筑基础结合不紧密或脱空现象。为防止这种现象的出现，可采取回灌冒浆或用水灰比为0.6的水泥浆补灌。
4.施工技术参数
高压喷射注浆在由下而上进行喷射作业时使用的技术参数见表7-7。
喷射的浆液一般以水泥为主，制成水灰比为1∶1的水泥浆，并根据需要加入适量的外加剂，以达到减缓浆液沉淀(碱+膨润土等)、速凝(氯化钙、水玻璃、硫酸钠、三乙醇胺等)、防冻(氟石粉等)等效果，所用外加剂掺量应通过试验确定。浆液制备的时间宜在旋喷前1h以内进行，使用前应滤去硬块、砂石等杂物，以免堵塞管路喷嘴，搅拌罐容积宜为1～4m3。
5.施工要点与施工中常见问题及处理办法
(1)施工要点
1)喷射注浆前要检查高压设备和管路系统。设备的压力和排量必须满足设计要求，使用高压泵时，应对安全阀进行测定，其运行必须可靠。管路系统的密封圈必须良好，各通道和喷嘴内不得有杂物。
表7-7 常用高压喷射注浆参数表


2)下注浆管时，要预防风、水喷嘴被泥砂堵塞，可在插管前用一层薄塑料膜包扎好。
3)喷射注浆时要注意设备开动顺序。对三重管，应先空载启动空压机，待运转正常后，再空载启动高压泵，然后同时向孔内送风和水，使风量和泵压逐渐升高到规定值。风、水畅通后，若为旋喷即可旋转注浆管，并开动注浆泵，先向孔内送清水，待泵压泵量正常后，即可将注浆泵的吸水管移至储浆桶开始注浆。待估计水泥浆的前峰已流出喷头后。才可开始提升注浆管，自下而上喷射注浆。
4)喷射注浆过程中需拆卸注浆管时，应先停止提升和回转，同时停止送浆，然后逐渐减少风量和水量，最后停机。拆卸完毕继续喷射注浆时，按上面叙述的开机顺序进行。
5)喷射注浆完毕后，即可停风、停水，继续用注浆泵注浆，待水泥浆从孔口返出后，即可停止送浆，然后将注浆泵的吸水管移至清水箱，抽吸定量清水将注浆泵和注浆管路中的水泥浆顶出，然后停泵。
6)所用水泥浆，水灰比要按设计规定不得随意更改。要保证水泥质量，水泥应过筛，其细度应在标准筛上(4900孔/m2)的筛余量不大于15%。禁止使用受潮或过期的水泥，在喷射注浆过程中应防止水泥浆沉淀。
7)为避免固结体尺寸上大下小或增大固结体尺寸，可采用提高喷射压力，泵量或降低回转与提升速度等措施，也可采用复喷工艺，第一次喷射时，不注水泥浆液，初喷完毕后，将注浆管边送水边下降到初喷开始的深度，再抽送水泥浆，自上而下复喷。
8)应处理好冒浆，及时清除沉淀的泥渣。在砂层用单管或双重管喷射时，可利用冒浆补灌已施工的桩孔，但在粘土层，淤泥层中喷射或用三重管喷射时，因冒浆中掺入粘土和清水，因此，不宜用冒浆回灌。
9)喷射注浆过程中，应注意观察冒浆情况，以及时了解土层情况、喷射效果和喷射参数是否合理。采用单重管或二重管喷射注浆时，冒浆量小于注浆量20%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。若地层中有较大空隙，引起不冒浆，可在浆液中掺入适量速凝剂或增大注浆量;若冒浆过大，可减少注浆量或加快提升和回转速度，也可缩小喷嘴直径，提高喷射压力。采用三重管喷射注浆时，冒浆量应大于高压水的喷射量，但其超过量应小于注浆量的20%。
10)旋喷桩相邻两桩的施工间隔应大于48h。
(2)常见故障及处理措施
1)不冒浆或断续冒浆。①若土质松软造成，可适当复喷。②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)大量冒浆压力稍有下降，注浆管可能被击穿或有孔洞，应拔出浆管进行处理。
3)压力骤然上升，喷嘴或管路被堵塞，可采取以下措施:①在高压泵和注浆泵的吸水管进口和泥浆储备箱中设置过滤网并经常清理。高压水泵的滤网筛孔规格以1mm左右为宜，注浆泵和水泥储备箱的滤网规格以2mm左右为宜。②认真检查风、水、浆的通道，在下注浆管前用薄塑料包扎好风、水喷嘴，遵守设备开动顺序，避免高压水和风的通道在压力较低的情况下，被泵送的水泥浆侵入造成堵塞。③注意注浆泵的维护保养，保证注浆过程不发生故障，避免水泥浆在管道内沉淀。④喷射过程中水泥供不应求时，应将注浆管提起一段距离，抽送清水将管道中的水泥浆顶出喷头后再停泵。
4)流量不变而压力突然下降或排量达不到要求，可能存在泄漏现象。采取以下措施:检查阀、活塞缸套等零件，磨损大的及时更换;检查吸水管道是否通畅，是否漏气，避免吸入空气;检查安全阀，高压管路，清除泄漏;检查活塞每分钟的往复次数是否达到要求，消除转动系统中的打滑现象;检查喷嘴是否符合要求，更换过度磨损的喷嘴。

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时，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。

高压喷射注浆法的工艺类型有单管法、二重管法、三重管法和多重管法4种。

1.单管法

单管旋喷注浆法是利用钻机把安装在注浆管(单管)底部侧面的特殊喷嘴，置入土层预定深度后，用高压泥浆泵等装置，以20MPa左右的压力，把浆液喷射出去，冲击破坏土体，同时借助注浆管的放置和提升运动，使浆液与从土体上崩落下来的土搅拌混合，经过一定时间凝固，便在土中形成圆柱状的固结体，如图7-13所示。这种方法日本称之为CCP工法。

2.二重管法

该法使用双通道的二重注浆管。当二重注浆管下到土层的预定深度后通过在管底部侧面的一个同轴双重喷嘴，同时喷射出20MPa左右压力的浆液，从内喷嘴中高速喷出，并用0.7MPa左右压力把压缩空气从外喷嘴中喷出。在高压液和它外围环绕气流的共同作用下，破坏土体的能量显著增大，喷嘴一面喷射一面放置和提升，最后在土中形成圆柱状固结体。固结体的直径明显增加，如图7-14所示。这种方法日本称之为JSG工法。

3.三重管法

该法使用分别输送水、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20MPa左右的高压水喷射流的周围，环绕一股0.7MPa左右的圆筒状气流，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，再由泥浆泵注入压力为2～5MPa的浆液填充，喷嘴作旋转和提升运动，最后便在土中凝固为直径较大的圆柱状固结体，如图7-15所示。这种方法日本称之为CPJ工法。

图7-13 单管旋喷注浆示意图

图7-14 二重管旋喷注浆示意图

4.多重管法

这种方法首先钻一个孔，然后置入多重管，用逐渐向下运动的旋转高压水力射流(压力约40MPa)，切削破坏四周的土体，经高压水冲击下来的土和石成为泥浆后，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穴。装在喷嘴附近的超声波传感器及时测出空穴的直径和形状，最后根据工程要求选用浆液、砂浆、砾石等材料进行填充。最终在地层中形成一个大直径的柱体固结体。在砂性土中最大直径可达4m，如图7-16所示。这种方法日本称之为SSS-MAN工法。

图7-15 三重管旋喷注浆示意图

图7-16 多重管旋喷注浆示意图

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白玉县13496913098： 高压喷射注浆法的介绍 - ？
郗牲迪赛： 高压旋喷注浆法始创于日本,它是在化学注浆法的基础上,采用高压水射流切割技术而发展起来的.高压喷射注浆就是利用钻机钻孔,把带有喷嘴的注浆管插至土层的预定位置后,以高压设备使浆液成为20Mpa以上的高压射流,从喷嘴中喷射出来冲击破坏土体.部分细小的土料随着浆液冒出水面,其余土粒在喷射流的冲击力,离心力和重力等作用下,与浆液搅拌混合,并按一定的浆土比例有规律地重新排列.浆液凝固后,便在土中形成一个固结体与桩间土一起构成复合地基,从而提高地基承载力,减少地基的变形,达到地基加固的目的.

白玉县13496913098： 高压喷射的特点是什么? - ？
郗牲迪赛： 高压喷射注浆法的主要特征 以高压喷射流直接冲击破坏土体,浆液与土以半置换或全置换凝固为固结体的高压喷射注浆法,从施工方法,加固质量到适用范围,不但与静压注浆法有所不同,而且与其他地基处理方法相比,亦有独到之处.高压喷...

白玉县13496913098： 高压喷射注浆的用途是什么? ？
郗牲迪赛： 借助高压泵使浆液在20〜40MPa的压力下经 由带喷嘴的喷浆管喷射冲击破碎土体,并使浆液与 土体搅拌混合,凝固后在土中形成固结体的注浆工 艺.按工艺特点可分为定喷注浆、旋喷注浆和摆动 喷射注浆三类.因固结体有强度较高、渗透系数较 小等特点,故可用于加固地基,或形成隔水帷幕.

白玉县13496913098： 关于高压旋喷 - ？
郗牲迪赛： 高压旋喷桩施工技术是70年代日本首先提出的,它是在静压注浆的理论与实践基础上引入高压水流技术而发展起来的新技术.高压旋喷注浆的实质是将带有特殊喷嘴的的注浆管(钻杆),通过钻孔插到加固土层的预定深度,然后从喷嘴喷出高压...

白玉县13496913098： 什么是高压喷射注浆地基? - ？
郗牲迪赛： 利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻至土层的预定位置或先钻孔后将注浆管放至预定位置,以高压使浆液或水从喷嘴中射出,边旋转边喷射的浆液,使土体与浆液搅拌混合形成一固结体.

白玉县13496913098： 究竟什么是高压喷射搅拌法 - ？
郗牲迪赛： 高压喷射搅拌法是利用高压喷射流切削土体,及灌浆杆的旋转和升降,使土体在原位与固化剂搅拌混合均匀,凝固后在地基中形成直径约0.6~1.2米的圆柱体,也称旋喷桩.意大利的比萨斜塔的地基,即是用旋喷桩加固的.喷射管有单管、二重管(外管喷压缩空气、内管喷浆状固化剂)、三重管(外管喷压缩空气、内管喷浆状固化剂、中间管喷高压水切削土体).高压喷射法克服了传统压入法的缺点,可较准确地控制浆液的用量、浓度和处理范围,可用于砂性土和粘性土.此外,尚可用于基坑施工止水,防止涌土、流砂、坍土.

白玉县13496913098： 注浆水泥用量的计算方法 - ？
郗牲迪赛： 计算公式为:水泥用量=桩长*桩的截面积)*水泥掺量*土的容重. 以水泥用量为90kg/m³的塑性混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度值为基准,将90kg/m³,120kg/m³,150kg/m³三种水泥用量下的后一种水泥用量时的强度与前一种水泥...

白玉县13496913098： 高压喷射注浆基本规定是什么? ？
郗牲迪赛： 高压喷射注浆基本规定 (1)高压喷射注浆地基工程的设计和施工,应因地制宜,综合考虑地基类型和性质、地下水条件、上部结构形式、荷载大小,场地环境、施工设备...

白玉县13496913098： 地基加固施工方案 - ？
郗牲迪赛： 地基加固一般有哪些方法:1. 注浆加固法注浆加固法适用于砂土、粉土、粘性土和人工填土等地基加固.一般用于防渗堵漏、提高地基土的强度和变形模量以及控制地层沉降等.2. 加大基础底面积法对于经复核承载力相差不大的地基基础,可采...