第六章_高压喷射注浆法80p

第一节、概述
分类
第一节、概述
注浆管移动方式
板墙形成
定喷施工时，喷嘴 在逐渐提升的同时， 不旋转或按一定角度 摆动，在土体中形成 一条沟槽。被冲下的 土粒一部分被携带流 出底面，其余土粒与 浆液搅拌混合，最后 形成一个板(墙)状固 结体。
第一节、概述
适用范围
主要适用于处理淤泥、淤泥质土、粘性土、粉
第三节 加固机理及适用范围
加固机理
三管高喷法用压缩空气包裹高压喷射
水流冲击破坏搅动土体，同时用低压 灌浆泵灌入浆液，浆液被高压水、气 射流卷吸带入，同时与被搅动土体混 合形成固结体。加固地基，形成桩、 板、墙的机理可用五种作用来说明。
旋喷固结体横断面
第三节 加固机理及适用范围
加固机理 1.高压喷射流切割破坏土体作用 喷流 动压以脉冲形式冲击土体，使土体结 构破坏出现空洞。 2.混合搅拌作用 钻杆在旋转和提升的 过程中，在射流后面形成空隙，在喷 射压力作用下，迫使土粒向与喷嘴移 动相反的方向(即阻力小的方向)移动， 与浆液搅拌混合后形成固结体。
第二节 基本工艺及浆液类型
多重管法
第二节 基本工艺及浆液类型
浆液类型 1、普通型 2、速凝早强型 3、高强型 4、抗渗型
第二节 基本工艺及浆液类型
1、普通型 一般采用325#或425#硅酸盐水泥浆，不
加任何外加剂，水灰比为1：1～1.5：1， 固结体28天的抗压强度最大可达 1.0MPa～20MPa，对一般无特殊要求的工 程宜采用普通型。
第四节、设计计算
（二）旋喷直径确定 1 固结体尺寸主要取决于下列因素：①土的 类别及其密实程度；②高压喷射注浆方法 （注浆管的类型）；③喷射技术参数（包括 喷射压力与流量，喷嘴直径与个数，压缩空 气的压力、流量与喷嘴间隙，注浆管的提升 速度与旋转速度）。 2 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 3 对于大型的或重要的工程，应通过现场喷 射试验后开挖或钻孔采样确定。
第三节 加固机理及适用范围
喷射流的速度与功率
第三节 加固机理及适用范围
高压喷射流的种类和构造 高压喷射注浆所用的喷射流共有四种：
（1）单管喷射流为单一的高压水泥浆喷射流；
（2）二重管喷射流为高压浆液喷射流与其外部
环绕的压缩空气，组成为复合式高压喷射流： （3）三重管喷射流由高压水喷射流与其外部环 绕的压缩空气喷射流组成，亦为复合式高压喷射 流： （4）多重管喷射流为高压水喷射流。 四种喷射流破坏土体的效果不同，但其构造可划 分为单液高压喷射流和水（浆）、气同轴喷射流 二种类型。
第二节 基本工艺及浆液类型
2、速凝早强型 对地下水发达的工程需要在水泥浆中掺入速凝
早强剂，因纯水泥浆的凝固时间太长，浆液易 被冲蚀而不固结。 常用的早强剂有氯化钙、水玻璃和三乙醇胺等， 用量为水泥用量的 2％～4％。以使用氯化钙为 例，纯水泥浆与土的固结体的一天抗压强度为 1MPa ，而掺入 2 ％氯化钙的水泥土固结体抗压 强度为 1.6MPa ，掺入 4 ％氯化钙的水泥土固结 体抗压强度为2.4MPa。
第一节、概述
主要特点 ⑴基本不存在挤土效应，对周围地基的扰动小；
⑵可根据不同土质和工程设计要求，合理选择固化剂 及配方，应用较为灵活；
⑶施工无振动，无噪音，污染小，可在市区和建筑物 密集地带施工；
⑷土体加固后，重度基本不变，软弱下卧层不致产生 较大附加沉降 ； ⑸结构型式灵活多样，可根据工程需要，选用块状， 柱状、壁状、格栅状。
和多重管法等四种方法。 单管法：利用钻机把安装在注浆管（单 管）底部侧面的特殊喷嘴，臵入土层预定 深度后，用高压泥浆泵等装臵，以20MPa 左右的压力，把浆液从喷嘴中喷射出去冲 击破坏土体，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 土中形成一定形状的固结体，日本称为 CCP工法。
第三节 加固机理及适用范围
3.臵换作用 三重管高喷法又称臵换法，高
速水射流切割土体的同时，由于通入压缩 空气而把一部分切割下的土粒排出灌浆孔， 土粒排出后所空下的体积由灌入的浆液补 入。 4.充填、渗透固结作用 高压浆液充填冲开 的和原有的土体空隙，析水固结，还可渗 入一定厚度的砂层而形成固结体。
浆 液 特 性
防腐蚀、早强、后期强 度高 调节强度、节约水泥 促凝、节约水泥
10
11 12 13
粉煤灰25硫酸钠1三乙醇 胺0.03 粉煤灰25硫酸钠1三乙醇 胺0.03 矿渣25
促凝、早强、节约水泥
有早强、抗冻性好 提高固结体强度、节约 水泥
第三节 加固机理及适用范围
加固原理
高压水喷射流性质 高压水喷射流是通过高压发生设备，使 它获得巨大能量后，从一定形状的喷嘴， 用一种特定的流体运动方式，以很高的 速度连续喷射出来的、能量高度集中的 一股液流。
第二节 基本工艺及浆液类型
3、高强型 喷射固结体的平均抗压强度在 20MPa以上
称为高强型。提高固结体强度的方法有 选择标号水泥，或选择高效的扩散剂和 无机盐组成的复合配方。
第二节 基本工艺及浆液类型
4、抗渗型 在水泥浆中掺入 2 ％～ 4 ％的水玻璃，其抗渗
性能就有明显提高。
纯水泥浆与掺入水玻璃的水泥浆的渗透系数
第二节 基本工艺及浆液类型
单管法
第二节 基本工艺及浆液类型
二重管法:使用双通道的二重注浆管。当二
重注浆管钻进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 出高压浆液和空气两种介质的喷射流冲击破 坏土体。即以高压泥浆泵等高压发生装臵喷 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。在高压浆液和它外圈环绕气流 的共同作用下，破坏土体的能量显著增大， 最后在土中形成较大的固结体。固结体的范 围明显增加，日本称为JSG工法。
第六章 高压喷射注浆法
概
述 基本工艺及浆液类型 加固机理 设计计算 高喷灌浆施工 质量检验
第一节、概述
高压喷射注浆法是将注浆管放入(或钻
入)预定深度后，通过地面的高压设备 使安装在注浆管上的喷嘴喷出20MPa～ 40MPa的高压射流冲击切割地基土体， 与此同时，注入浆液与冲下的土强制 混合，待凝结后，在土中形成具有一 定强度的固结体，以达到改良土体的 目的。
第三节 加固机理及适用范围
5.压密作用 高压喷射流在切割破碎土体的
过程中，在破碎带边缘还有剩余压力，这 种压力对土层可产生一定的压密作用，使 高喷桩体边缘部分的抗压强度高于中心部 分。
第四节、设计计算
（一）室内配方与现场喷射试验 （二）旋喷直径确定
（三）承载力计算
（四）地基变形计算
第一节、概述
应用范围 ⑴已有建筑物和新建建筑的地基处理，提高地
基强度，减少建筑物的沉降和不均允沉降； ⑵深基坑侧壁挡土或挡水以保护邻近建筑物及 保护地下工程建设； ⑶基坑底部加固、防止管涌与隆起； ⑷坝体的加固及防水帷幕； ⑸边坡加固及隧道顶部加固 。
第二节 基本工艺及浆液类型
基本工艺：单管法、二重管法、三重管法
第四节、设计计算
（三）承载力计算 用旋喷桩处理的地基，应按复合地基设 计。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 公式计算或结合当地情况与其土质相似 工程的经验确定。
土样类别 细 砂 水泥品种 425#硅酸盐 水泥 425#硅酸盐 水泥
水泥含量 （%）
水玻璃含 量（%） 0 2 0 2
28天渗透系 数（cm/s）
40 40 40 40
2.3×10-6 8.5×10-8 1.4×10-6 2.1×10-8
粗
砂
第二节 基本工艺及浆液类型
浆液类型
如工程以抗渗为目的者，则最好使用“柔性
第三节 加固机理及适用范围
初期区域后为主要区域:轴向动压陡然减弱，
喷射扩散宽度和距离平方根成正比，扩散率为 常数，喷射流的混合搅拌在这一部分内进行。 主要区域后为终了区域:到此喷射流能量衰减 很大，末端呈雾化状态，这一区域的喷射能量 较小。 喷射加固的有效喷射长度为初期区域长度和主 要区域长度之和，若有效喷射长度愈长，则搅 拌土的范围愈大，喷射加固体的直径也愈大。
土、黄土、砂土、人工填土和碎石土等地基。 当土中含有较多的大粒径块石、坚硬粘性土、 大量植物根茎或有过多的有机质时，应根据现 场试验结果确定其适用程度。 对地下水流速过大，浆液无法在注浆管周围凝 固的情况，对无填充物的岩溶地段，永冻土以 及对水泥有严重腐蚀的地基，均不宜采用高压 喷射注浆法。
第二节 基本工艺及浆液类型
二重管法
第二节 基本工艺及浆液类型
三重管法: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 压发生装臵产生20MPa～30MPa左右的高 压水喷射流的周围，环绕一股0.5MPa～ 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，再另由泥浆泵注入压力为 0.5MPa～3MPa的浆液填充，喷嘴作旋转 和提升运动，最后便在土中凝固为较大 的固结体.日本称CJP工法。
（五）孔位设计
（六）浆量计算
第四节、设计计算
（一）室内配方与现场喷射试验 为了解喷射注浆固结体的性质和浆液的
合理配方，必须取现场各层土样，在室 内按不同的含水量和配合比进行试验， 优选出最合理的浆液配方。 对规模较大及性质较重要的工程，设计 完成之后，要在现场进行试验，查明喷 射固结体的直径和强度，验证设计的可 靠性和安全度。
三乙醇胺0.03～0.05 食盐1 三乙醇胺0.03～0.05 食盐1钙2～4
氯化钠（或水玻璃）2 促凝、早强、强度高、浆液 “NNO”0.5 稳定性好
国内较常用的添有外加剂的旋喷射浆液配方表
序 号 7
8 9
外加剂成分及百分比
氯化钠1亚硝酸钠0.5三乙 醇胺0.03～0.05 粉煤灰25 粉煤灰25 氯化钙2
材料”。可在水泥浆液中掺入 10 ％～ 50 ％的 膨润土 ( 占水泥量的百分比 ) 。对有抗渗要求 时，不宜使用矿渣水泥。
国内较常用的添有外加剂的旋喷射浆液配方表
序 号 1 2 3 4 5 6
外加剂成分及百分比 氯化钙2～4 铝酸钠2 水玻璃2
浆液特性 促凝、早强、可灌性好 促凝、强度增长慢，稠度大 初凝快、终凝时间长、成本 低 有早强作用 促凝、早强、可喷性好
第二节 基本工艺及浆液类型
三重管法
第二节ห้องสมุดไป่ตู้基本工艺及浆液类型
多重管法 :这种方法首先需要在地面钻—个
导孔，然后臵入多重管，用逐渐向下运动的旋 转超高压力水射流(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 间。装在喷嘴附近的超声波传感器及时测出空 间的直径和形状，最后根据工程要求选用浆液、 砂浆、砾石等材料进行填充：于是在地层中形 成一个大直径的柱状固结体，在砂性土中最大 可达4m，日本称为SSS-MAN工法。
第四节、设计计算
旋喷直径确定
第四节、设计计算
旋喷直径确定 对粘性土地基加固，单管旋喷注浆加固体
直径一般为0.3m～0.8m：三重管旋喷注浆 加固体直径可达0.7m～1.8m；二重管旋喷 注浆加固体直径介于以上二者之间。多重 管旋喷直径为2.0m～4.0m。旋喷桩的设计 直径见前表。定喷和摆喷的有效长度约为 旋喷桩直径的1.0～1.5倍。
第三节 加固机理及适用范围
分单液高压喷射流和水(浆)气同轴喷射流。 A区：主要区域分为喷射核和迁移区
第三节 加固机理及适用范围
高压喷射流由三个区域组成:保持出口压力P0的
初期区域A、紊流发达的主要区域B和喷射水变 成不连续喷流的终期区域C等三部分。 初期区域：喷嘴出口处速度分布均匀，轴向动 压是常数，保持速度均匀的部分向前面逐渐愈 来愈小，达到某一位臵后，断面上的流速分布 不再均匀。速度分布保持均匀部分称为喷射核 （E区段），喷射核末端扩散宽度稍有增加， 轴向动压有所减小的过渡部分称为迁移区（D 区段）。初期区域的长度是喷射流的一个重要 参数，可据此判断破碎土体和搅拌效果。