第六节--高压喷射注浆法.pptx

n2、高压喷射注浆法分类：单管法、二重管法和三重管法n（1）、单管法如图3-17所示。利用钻成孔至设计深度；插入带特殊喷嘴的注浆管，用高压设备，使浆液以2040MPa的压力从喷嘴喷出，冲击破坏土体，然后注浆管边旋转、边上提，浆液与土粒充分搅拌混合并凝固后，土中形成一固结体，从而使地基得到加固。固结体直径一般在0.30.8m。n（2）、二重管法如图3-18所示。具有又通道的二重注浆管；分别喷射水泥浆和压缩空气。利用钻成孔至设计深度；插入带特殊喷嘴的二重注浆管，用高压设备，喷射出20MPa的压力的水泥浆和0.7Mpa的压缩空气，复合喷出，由于压缩空气在外侧，显著提高冲击破坏土体能力，然后随注浆管边旋转、边上提，最后在土中形成一个圆柱形的固结体，从而使地基得到加固。固结体直径一般在1.0m左右。n（3）、三重管法如图3-19所示。具有又通道的三重注浆管；分别喷射高压水、水泥浆和压缩空气。利用钻成孔至设计深度；插入带特殊喷嘴的三重注浆管，用高压设备，喷射出20MPa的水射流外环绕0.7Mpa的空气流复合喷出，冲击破坏土体形成较大的空隙，再喷出13Mpa的水泥浆，然后随边旋转、边上提，最后在土中形成一个直径较大的圆柱形的固结体，从而使地基得到加固。固结体直径一般在1.02.0m左右。n旋喷可采用任何一种，定喷和摆喷宜用三重管法。三重管处理的直径和深度最长；二重管次之；单管法最短。n二、注浆材料n1、水泥浆类型n（1）普通型水泥浆：纯水泥浆，不加任何外加剂。一般用32.5普通硅酸盐水泥。n（2）早强型水泥浆：对地下水较发达的地基，宜在水泥浆中掺入速凝早强剂。常用的有氯化钙、水玻璃、三乙醇胺和三乙醇胺复合配方时，加快凝固时间，有效提高固结体的后期强度。n（3）填充剂型的水泥浆：将粉煤灰、矿碴等材料作为填充剂掺入水泥浆中，降低成本。n（4）其他类型的水泥浆：掺水玻璃为抗渗型；掺氯化钙、亚硝酸胺、三乙醇胺为抗蚀型；掺沸石粉、氯化钙、三乙醇胺为抗冻型。n2、对材料的要求n（1）可喷性的要求：必需具有良好可喷性。一般水灰比越小，高压喷射处理的地基的强度越高。水灰比小于0.8时，喷射困难，一般都在1：11.5间变动，水灰比为1：1。n（2）稳定性要求：是指水泥的稳定性。水泥成分不稳定时，将导致水泥浆凝固时间长，强度低。所以要质量检验合格方能使用。n三、施工工艺：n（1）主要机具：钻机、高压泥浆泵、空压机、高压水泵、普通泥浆泵、注浆管、泥浆搅拌机和高压胶管等。三类高压喷射注浆法所用机具的组配情况，如表3-7所示。n（2）工艺技术参数：高压喷射注浆时，高压水、压缩空气、水泥浆和注浆管的常用技术参数如表3-8所示。n n表表3-7 3-7 高压喷射注浆法主要施工机具高压喷射注浆法主要施工机具机械设备名称机械设备名称常用型号常用型号规格规格所用机具所用机具单管单管二重管二重管法法三重管法三重管法高压泥浆泵高压泥浆泵SNC-H300SNC-H300水泥水泥车车压力压力30mpa,30mpa,流量流量100L/min100L/min高压水泵高压水泵3XB3D2-S3XB3D2-S压力压力2040mpa,2040mpa,流量流量80L/min80L/min钻机钻机工程地质钻工程地质钻7676振动钻振动钻压力压力0.7mpa0.7mpa，气，气量量3m3/min3m3/min泥浆泵泥浆泵BW-BW-150/200/250150/200/250容积容积1.2m31.2m3，转，转速速3040r/min3040r/min空压机空压机泥浆搅拌机泥浆搅拌机单管单管二重管二重管三重管三重管高压胶管高压胶管表表表表 3-8 3-8 高压喷射注浆常用技术参数高压喷射注浆常用技术参数高压喷射注浆常用技术参数高压喷射注浆常用技术参数介质及技术参数介质及技术参数单管法单管法二重管法二重管法三重管法三重管法高压水高压水压力压力/Mpa/Mpa流量流量/(L/min)/(L/min)喷嘴直径喷嘴直径/mm/mm喷嘴个数喷嘴个数 2020301203012023232424压缩空气压缩空气压力压力/Mpa/Mpa流量流量/(L/min)/(L/min)喷嘴直径喷嘴直径/mm/mm喷嘴个数喷嘴个数0.70.7331313环状喷嘴环状喷嘴2 20.70.7331313环状喷环状喷嘴嘴2424水泥浆液水泥浆液压力压力/Mpa/Mpa流量流量/(L/min)/(L/min)喷嘴直径喷嘴直径/mm/mm喷嘴个数喷嘴个数 2020801208012023232 2 2020801208012023232 21313100150100150101410141 1注浆管注浆管提升速度提升速度/m/min)/m/min)旋转速度（旋转速度（r/mmr/mm外径外径mmmm0.10.250.10.25102010204242、50500.10.250.10.25102010204242、50500.10.250.10.25102010204242、9090n3、施工工序如右图所示。施工步骤如下：n（1）清碍；n（2）机具就位；对准孔位中心，偏差不超过50mm。高压泥泵不易太远。n（3）钻至设计深度；n（4）插入注浆管；n（5）喷射注浆，插到设计深度后，按设计参数，自下而上进行喷射注浆，并做好现场记录。n（6）冲洗机具，移动机具到新的孔位。n n四、质量检验四、质量检验n n1 1、检验内容、检验内容n n、固结体质量检验。包括整体性、均匀性、垂直度、有、固结体质量检验。包括整体性、均匀性、垂直度、有效直径、抗压强度、抗剪强度、抗冻性、抗渗性、抗蚀性效直径、抗压强度、抗剪强度、抗冻性、抗渗性、抗蚀性和耐久性等方面的检验。检验时间要为施工结束和耐久性等方面的检验。检验时间要为施工结束2828天后。天后。n n、土、固结体复合地基承载力检验。检验时间要为施工、土、固结体复合地基承载力检验。检验时间要为施工结束结束2828天后。天后。n n、建筑物沉降观测。、建筑物沉降观测。n n检验点数量可取施工注浆孔数的检验点数量可取施工注浆孔数的2%2%5%5%。对不足。对不足2020孔的至孔的至少取少取2 2个点。不合格者应进行补喷。检验点的位置在建筑个点。不合格者应进行补喷。检验点的位置在建筑物荷载较大处、防渗帷幕中心线上、施工中出现异常情况物荷载较大处、防渗帷幕中心线上、施工中出现异常情况复杂处等。复杂处等。n n2 2、检验方法、检验方法n n可采用开挖检验、钻孔取芯检验、标准贯入试验等方法进可采用开挖检验、钻孔取芯检验、标准贯入试验等方法进行。行。n n（1 1）开挖检验。待固结体有一定强度后，就可以开挖检）开挖检验。待固结体有一定强度后，就可以开挖检验。可以较全面检验固结体垂直度和固结形状。验。可以较全面检验固结体垂直度和固结形状。n n（2 2）钻孔取芯。在固结体上取芯并做成标准试件进行室）钻孔取芯。在固结体上取芯并做成标准试件进行室内土工试验，以检验固结体内部的均匀程度、物理力学特内土工试验，以检验固结体内部的均匀程度、物理力学特性能是否符合设计要求。性能是否符合设计要求。n n（3 3）标准贯入试验。是将）标准贯入试验。是将63.5kg63.5kg重穿心锤，从重穿心锤，从760mm760mm高处高处自由落下，贯入土中自由落下，贯入土中30mm30mm后，记录所需的次数后，记录所需的次数N N。试验部。试验部位选在固结体中部附近，每隔一定深度应作一次检验，以位选在固结体中部附近，每隔一定深度应作一次检验，以便比较不同深处的便比较不同深处的N N值，以此判固结体的力学特性。值，以此判固结体的力学特性。n n（4 4）平板荷载试验。它分垂直和水平两种。试验前要在）平板荷载试验。它分垂直和水平两种。试验前要在固结体外浇固结体外浇0.20.20.3m0.3m厚的钢筋混凝土板，然后分级施加厚的钢筋混凝土板，然后分级施加荷载，记录地基变形稳定时间的沉降量。通过变形和荷载荷载，记录地基变形稳定时间的沉降量。通过变形和荷载的关系曲线，求得地基承力和变形特性。此方法是检验地的关系曲线，求得地基承力和变形特性。此方法是检验地基处理质量的良好方法，由于试验工作量大，因此只有基基处理质量的良好方法，由于试验工作量大，因此只有基础为甲级的工程才采用。础为甲级的工程才采用。n n3 3、施工时的充许偏差和检验方法：详见表、施工时的充许偏差和检验方法：详见表3-93-9。项目项目序号序号检验项目检验项目充许偏差或充许值充许偏差或充许值检验方法检验方法单位单位数值数值主主控控项项目目1 1水泥计外掺剂质量水泥计外掺剂质量符合出厂要求符合出厂要求查产品合格证书或抽检查产品合格证书或抽检2 2水泥用量水泥用量设计要求设计要求查电流表及水泥浆水灰比查电流表及水泥浆水灰比3 3桩体强度功完整性检验桩体强度功完整性检验设计要求设计要求按规定方法按规定方法4 4地基承载力地基承载力设计要求设计要求按规定方法按规定方法一一般般项项目目1 1钻孔位置钻孔位置mmmm5050用钢尺量用钢尺量2 2钻孔垂直度钻孔垂直度%1.51.5经纬仪测钻杆或实测经纬仪测钻杆或实测3 3孔深孔深mmmm200200用钢尺量用钢尺量4 4注浆压力注浆压力按设计参数指标按设计参数指标查压力表查压力表5 5桩体搭接桩体搭接mmmm200200用钢尺量用钢尺量6 6桩体直径桩体直径mmmm5050开挖后用钢尺量开挖后用钢尺量7 7桩身中心充许偏差桩身中心充许偏差开挖后桩顶下开挖后桩顶下500mm500mm处处用钢尺量，用钢尺量，d d为桩径为桩径表表3-9 3-9 高压喷射注浆地基质量检验标准高压喷射注浆地基质量检验标准n n五、工程实例：五、工程实例：n n案例名称：杭州市之江路改建工程中高压喷射注浆地基加固处理案例名称：杭州市之江路改建工程中高压喷射注浆地基加固处理 n n1 1 1 1工程概况工程概况工程概况工程概况之江路改建工程是之江路改建工程是“九五九五”期间杭州市的一个重点工程，工程位期间杭州市的一个重点工程，工程位于杭州市钱江一桥以西至珊瑚沙闸，设计路面从原两车道改建为双向于杭州市钱江一桥以西至珊瑚沙闸，设计路面从原两车道改建为双向四车道。由于道路一侧为西湖风景区的山体，故道路必须向钱塘江一四车道。由于道路一侧为西湖风景区的山体，故道路必须向钱塘江一侧外移侧外移12m12m，外移段采用重力式混凝土挡墙，底宽，外移段采用重力式混凝土挡墙，底宽7 750m50m，高，高6 615m15m（图（图1 1）。由于该工程与一期抗咸供水工程相结合，时间紧迫，在）。由于该工程与一期抗咸供水工程相结合，时间紧迫，在尚未完成地质详勘就开始动工，没有对地基加固处理作较深的分析。尚未完成地质详勘就开始动工，没有对地基加固处理作较深的分析。经地质详勘表明道路外移段地质较为复杂，挡土墙地基既有岩基，经地质详勘表明道路外移段地质较为复杂，挡土墙地基既有岩基，又有粉土基础。已浇筑完成的混凝土挡墙钢筋混凝土底板在桩号又有粉土基础。已浇筑完成的混凝土挡墙钢筋混凝土底板在桩号0 03503500 0550550，0 06006000 0650650范围内，原设计方案不能满足挡墙稳范围内，原设计方案不能满足挡墙稳定的需要，需进行地基加固。定的需要，需进行地基加固。n n 2 2 2 2工程地质条件工程地质条件工程地质条件工程地质条件桩号桩号0 03503500 0550550、0 06006000 0650650段位于杭州九溪出水口汇段位于杭州九溪出水口汇入钱塘江上下游。该区域地质剖面分为四层：第一层为含砾粉土，含入钱塘江上下游。该区域地质剖面分为四层：第一层为含砾粉土，含砾淤泥质土，厚度砾淤泥质土，厚度0 01 13 330m30m。第二层淤泥质粉质粘土，厚度。第二层淤泥质粉质粘土，厚度22225050252550m50m，第三层含粘砾砂层，厚度，第三层含粘砾砂层，厚度6 60 07 71m1m。第四为微风化。第四为微风化岩层，淤泥质粉质粘土层厚且含水量高达岩层，淤泥质粉质粘土层厚且含水量高达40405050，内摩擦角为，内摩擦角为55，粘结力，粘结力7kPa7kPa，工程地质力学性能指标较差。，工程地质力学性能指标较差。n n3 3 3 3地基加固方案设计地基加固方案设计地基加固方案设计地基加固方案设计3 3 3 31 1 1 1方案的确定方案的确定方案的确定方案的确定 根据地质情况和已完成的挡墙钢筋混凝土底板施工的实际情况，在方案设根据地质情况和已完成的挡墙钢筋混凝土底板施工的实际情况，在方案设计时，对采用钢筋混凝土灌注桩，树根桩和高压喷射注浆地基加固处理方案计时，对采用钢筋混凝土灌注桩，树根桩和高压喷射注浆地基加固处理方案进行技术经济比较。进行技术经济比较。（1 1）钢筋混凝土灌注桩方案为间距）钢筋混凝土灌注桩方案为间距3 350m50m，直径，直径1 10m0m的灌注桩深入持力的灌注桩深入持力层，即含砾砂层不少于层，即含砾砂层不少于2 250m50m，已建钢筋混凝土底板需拆除，进度慢，费用，已建钢筋混凝土底板需拆除，进度慢，费用高，每延米高，每延米1 14 4万元。万元。（2 2）树根桩方案为设纵向三排桩孔，横向间距）树根桩方案为设纵向三排桩孔，横向间距1 125m25m，纵向间距，纵向间距1 150m50m，每个孔（钻孔直径，每个孔（钻孔直径0 025m25m）布置）布置3 3根直径根直径0 025m25m钢筋混凝土斜桩，桩进入持钢筋混凝土斜桩，桩进入持力层即含砾砂层力层即含砾砂层2 250m50m，并能较方便穿越表层的钢筋混凝土底板和块石抛，并能较方便穿越表层的钢筋混凝土底板和块石抛石层，费用为每延米石层，费用为每延米0 08 8万元，缺点是钻孔和桩的数量较多，底板钻孔万元，缺点是钻孔和桩的数量较多，底板钻孔300300个，个，桩总数为桩总数为900900根，施工时间需根，施工时间需2 2个月，桩的质量检测要求高，施工难度大。个月，桩的质量检测要求高，施工难度大。（3 3）高压喷射注浆方案为：设纵向）高压喷射注浆方案为：设纵向3 3排桩孔，梅花型布置，纵向孔距为排桩孔，梅花型布置，纵向孔距为3 30m0m，横向为，横向为2 250m50m，其中两排边孔形成旋喷，桩径不小于，其中两排边孔形成旋喷，桩径不小于1 120m20m，中间为，中间为摆喷，摆喷凝积体断面长不小于摆喷，摆喷凝积体断面长不小于1 160m60m，注浆均需深入持力层，即含砾砂层，注浆均需深入持力层，即含砾砂层不小于不小于2 250m50m，每延米造价为，每延米造价为0 08585万元，可方便地穿越表层钢筋混凝土底板万元，可方便地穿越表层钢筋混凝土底板和块石抛石填层，钻孔直径为和块石抛石填层，钻孔直径为0 013m13m。本着确保质量，加快进度，技术合理，。本着确保质量，加快进度，技术合理，经济合算的原则，最后确定高压喷射注浆加固地基方案，见图经济合算的原则，最后确定高压喷射注浆加固地基方案，见图2 2、图、图3 3所示。所示。n n3 3 3 32 2 2 2高压喷射注浆方案设计高压喷射注浆方案设计高压喷射注浆方案设计高压喷射注浆方案设计3 32 21 1高压喷射注浆原理高压喷射注浆原理本工程采用三重管高喷注浆法，基本原理为：利用高压水泵，空本工程采用三重管高喷注浆法，基本原理为：利用高压水泵，空气压缩机和灌浆泵，分别把高压水、压缩空气和水泥浆经三重管从喷气压缩机和灌浆泵，分别把高压水、压缩空气和水泥浆经三重管从喷头的喷嘴中喷出，直径不同，轴线重合的三重管，内管送水，中管送头的喷嘴中喷出，直径不同，轴线重合的三重管，内管送水，中管送气，外管送水泥浆，以水气为复合喷射流从喷嘴射出后作用于土体上，气，外管送水泥浆，以水气为复合喷射流从喷嘴射出后作用于土体上，压应力和冲蚀的作用使喷射流冲击切割破坏土体，并使浆液与土搅拌压应力和冲蚀的作用使喷射流冲击切割破坏土体，并使浆液与土搅拌混合的功能，经过一定时间凝固成强度较高、渗透系数小的固结体。混合的功能，经过一定时间凝固成强度较高、渗透系数小的固结体。3 32 22 2高压喷射注浆施工参数设计高压喷射注浆施工参数设计（1 1）主要技术指标：）主要技术指标：喷射深度进入粘土夹砾砂层不小于喷射深度进入粘土夹砾砂层不小于2 250m50m；旋喷桩直径不小于旋喷桩直径不小于1 120m20m，摆喷施工的摆动角度不小于，摆喷施工的摆动角度不小于4545，喷射断面延长体不小于，喷射断面延长体不小于1 160m60m；凝积体强度凝积体强度4MPa4MPa，且喷射注浆，且喷射注浆凝积体与挡土墙底板联结部位连续、密实。凝积体与挡土墙底板联结部位连续、密实。由于高压喷射注浆施工参数受外界影响因素较多，根据此工程地由于高压喷射注浆施工参数受外界影响因素较多，根据此工程地质情况，选两个旋喷桩和一个摆喷桩的试验，试验参数见表质情况，选两个旋喷桩和一个摆喷桩的试验，试验参数见表1 1。n n（2 2）试验结果：）试验结果：1 1旋喷桩桩径旋喷桩桩径1 142m42m，取样抗压强度，取样抗压强度5 58MPa8MPa；2 2旋喷桩桩径旋喷桩桩径1 192m92m，取样抗压强度，取样抗压强度10105MPa5MPa；3 3摆喷体延伸长度摆喷体延伸长度2 210m10m，长边，长边1 130m30m，短边，短边0 08m8m，取样抗压强度，取样抗压强度6 62MPa2MPa。桩体均桩体均匀性良好，浆量充填充分。现场试验结果表明高压喷射注浆方案是可匀性良好，浆量充填充分。现场试验结果表明高压喷射注浆方案是可行的，确定合适的施工参数如下：水压力不小于行的，确定合适的施工参数如下：水压力不小于33MPa33MPa；气压力为；气压力为0 07MPa7MPa；浆液比重不小于；浆液比重不小于1 17g7gcm3cm3；旋喷提升速度；旋喷提升速度6cm6cmminmin，转速为，转速为6r6rminmin；摆喷提升速度；摆喷提升速度6cm6cmminmin，转速为，转速为6r6rminmin，摆角为，摆角为4545；灰；灰砂比：砂比：41413131，以提高凝积体的抗压强度。，以提高凝积体的抗压强度。另外，与之相配套的机械水泵的水流量为另外，与之相配套的机械水泵的水流量为75L75Lminmin，空压机的气，空压机的气流量为流量为6m36m3minmin，浆泵的浆液流量为，浆泵的浆液流量为80L80Lminmin。4 4 4 4高压喷射注浆加固地基的施工工艺高压喷射注浆加固地基的施工工艺高压喷射注浆加固地基的施工工艺高压喷射注浆加固地基的施工工艺 高压喷射注浆加固在已浇厚高压喷射注浆加固在已浇厚80cm80cm钢筋混凝土底板下，伸入淤泥质、钢筋混凝土底板下，伸入淤泥质、粉质粘土和夹砾砂层，加固地基粉质粘土和夹砾砂层，加固地基350m350m。因施工正值春汛，钱塘江上游。因施工正值春汛，钱塘江上游来水丰沛，工期非常紧迫，限于来水丰沛，工期非常紧迫，限于1 1个月内完成，为此高喷工程施工从个月内完成，为此高喷工程施工从2 2个作业面进行。高喷注浆钻孔个作业面进行。高喷注浆钻孔184184个，按钻孔纵向编号分个，按钻孔纵向编号分3 3序进行，先序进行，先实施钢筋混凝土底板两侧旋喷，后再进行钢筋混凝土底板中间摆喷，实施钢筋混凝土底板两侧旋喷，后再进行钢筋混凝土底板中间摆喷，即在两侧旋喷凝结强度具有一定强度后再进行中间孔的喷射注浆。为即在两侧旋喷凝结强度具有一定强度后再进行中间孔的喷射注浆。为了保证注浆的凝结体与底板的联接，必须对已喷射成桩的孔进行回灌，了保证注浆的凝结体与底板的联接，必须对已喷射成桩的孔进行回灌，回灌时间不少于回灌时间不少于36h36h。通过上述措施后，高喷注浆加固地基施工顺利。通过上述措施后，高喷注浆加固地基施工顺利。n n5 5 5 5质量检查质量检查质量检查质量检查为了检查高喷注浆成桩的质量，采用为了检查高喷注浆成桩的质量，采用150150型钻机钻孔取芯检查。型钻机钻孔取芯检查。取芯位置分别为旋喷桩的中心和距中心取芯位置分别为旋喷桩的中心和距中心0 050m50m，摆喷距中心，摆喷距中心0 070m70m，取芯率高达取芯率高达9090以上，芯样质量均匀且连续完整，喷射凝结体与钢筋以上，芯样质量均匀且连续完整，喷射凝结体与钢筋混凝土底板连结紧密。对其凝结体芯样送浙江省水利水电工程质量检混凝土底板连结紧密。对其凝结体芯样送浙江省水利水电工程质量检测站检测，测站检测，28d28d龄期平均抗压强度为龄期平均抗压强度为7 75MPa5MPa。6 6 6 6几点体会几点体会几点体会几点体会（1 1）在深达）在深达25m25m的淤泥粉质粘土地层中，采用高压喷射注浆构筑的淤泥粉质粘土地层中，采用高压喷射注浆构筑复合地基提高地基承载能力效果是显著的，成功的。复合地基提高地基承载能力效果是显著的，成功的。（2 2）工程采用高压喷射注浆加固地基，一套机组日平均完成）工程采用高压喷射注浆加固地基，一套机组日平均完成4 4根根桩的喷射，实际成本为每延米桩的喷射，实际成本为每延米0 07575万元，显示出其速度块，造价低万元，显示出其速度块，造价低的优点。的优点。（3 3）浆液中根据需要可掺加一定比例的细纱，粘土等充填材料）浆液中根据需要可掺加一定比例的细纱，粘土等充填材料用以调整凝结体的强度，弹性模量，抗渗性等指标，以满足工程的需用以调整凝结体的强度，弹性模量，抗渗性等指标，以满足工程的需要。要。（4 4）在施工过程中，有部分水泥从冒出的浆液中流失，不仅污）在施工过程中，有部分水泥从冒出的浆液中流失，不仅污染环境，还增加工程成本，建议今后施工中回收利用。染环境，还增加工程成本，建议今后施工中回收利用。（5 5）建议在今后的高喷加固地基的施工应用中，若采用普通硅）建议在今后的高喷加固地基的施工应用中，若采用普通硅酸盐水泥，可渗入水泥用量酸盐水泥，可渗入水泥用量2525以下的粉煤灰，以降低工程造价。以下的粉煤灰，以降低工程造价。n n