高压旋喷注浆法论文

高压旋喷注浆法论文

摘要：高压旋喷桩具有很快的施工速度，既安全又可靠，在施工时噪音也是不大，费用低，施工质量可控制，加固效果好，因具有以上优点，因此在地基加固中被广泛应用。高压旋喷注浆加固软弱黄土地基具有施工操作简单，空间要求小，加固效果理想等优点。通过黄土隧道基底的加固，使隧道稳定性和大大增加，使隧道基底承载力有了很大的提高。在高压旋喷加固黄土地基中，以黄土作为固结体的骨料，加固效果明显，对隧道底部扰动小，地基变形小。

1、引言

我国西部大开发战略决策的实施，促进了西部交通的发展，特别是促进了高等级公路的发展，这也使得人们对地基的承载力要求越来越高。我国地域宽广、幅员辽阔，地理自然环境各有不同，在各种地基土层中，都有可能会出现不良土层或者软弱土层。如果在这些土层上修建建筑物时，为确保安全，就需要对其进行地基加固处理。由于不同结构的建筑和不同等级的路面的要求是不同的，不同地区的土质条件也是千差万别的，截止到现在，国内外地基处理的方法很多，每种方法都有其使用范围和局限性。因此，在从事工程施工时，首先要判定是否需要采用人工地基，如果采用应该采用那种方法更经济、更合理，以及如何正确地进行设计计算、科学施工和合理检验。以上这些都已成为从事地基处理日益突出的问题，这些问题能否正确处理，将对建筑物的建设工期、工程造价、安全和正常使用都有一定的影响。

2、工程概况

这一部分从隧址区的地质构造、地质条件及水文地质条件介绍该工程的概况。

2.1地质构造

在地质构造隧址区总体褶皱形态表现为复式向斜构造，本区发生过断裂凹陷，形成了许多山间盆地，沉积了较厚的第三系泥岩；喜马拉雅运动使第三系地层发生了平缓的褶皱和断裂，以后受长期的侵蚀和剥蚀，堆积了较厚的第四系。

2.2地质条件

该地貌单元属黄土塬梁地貌，地形呈阶梯状起伏，台面平整；出口端为黄土塬梁深切沟谷斜坡地貌，坡面陡峻，沟床有二、三十米厚的素土碾压夯实垫层。该区土质呈褐黄色、稍湿、稍密状。其成份以亚粘土为主，次为亚砂土，含少量透明淋滤型石膏、云母碎片，表层植物根系较发育，虫孔、孔隙发育，属高压缩性土，具湿陷性。摇振反应中等，无光泽反应，干强度低，韧性低。

2.3水文地质条件

勘探点控制深度范围内未见地下水，隧址区的数条冲沟均为季节性冲沟，平时无流水。

3、高压旋喷注浆法简介

3.1高压旋喷注浆法概述

所谓高压旋喷注浆法是地基处理的方法之一，其原理就是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻进至土层的预定位置后，以高压设备使浆液或水成为20～40MPa的高压流从喷嘴中喷射出来，形成喷射流冲击破

坏土体。当能量大，速度快和呈脉动状的动压超过土体结构强度时，土粒便从土体剥落下来。被破坏的一部分细小的土粒随着浆液冒出水面，其余土粒在喷射流的冲击力、离心力、重力等作用下，与浆液搅拌混合，并按一定的浆土比例和质量大小有规律的重新排列。浆液凝固后，便在土中形成一个固结体。固结体形状和喷射移动方向有关。高压喷射注浆法是在灌浆法的基础上，应用高压水射流切割技术发展起来的一项新的地基处理技术。

3.2水泥与土的固化原理

高压喷射所采用的硬化剂目前主要为水泥浆并添防止沉淀或加速凝结的外加剂。当地基为砂质土时，则用水泥浆和砂混合显然可以得到较高的强度。但当土质为软弱粘性土时，水泥浆与土混合后强度形成的特性则有所不同。

水泥与水拌合后，首先产生的是铝酸三钙水化物和氢氧化钙，它们可溶水中，但溶解度不高，很快就达到饱和，这种化学反应连续不断地进行，析出一种胶质物体。这种胶质物体有一部分混在水中悬浮，后来就包围在水泥微粒的表面，形成一次胶凝薄膜，所生成的硅酸二钙水化物几乎不溶于水，只能以无定形体的角质包围在水泥微粒的表层，一部分渗入水中。

由水泥各种成分所生成的胶凝膜，逐渐发展粘结起来成为胶凝体，此后，水泥的各成分在不缺水不干涸的情况下，继续不断地按照上述水化程序发展、增强和扩大，就产生了下列现象：

①胶凝体增大并吸收水分，使凝固加速，结合更密；

②由于微晶（结晶核）的产生进而生出结晶体，结晶体与胶凝体相互包围渗透并达到一定稳定状态，这就是硬化的开始；

③水化作用继续深入到水泥微粒内部，使未水化部分再来参加以上的化学反应，直到水分完全没有以及胶质凝固和结晶充盈为止。

但无论水化时间持续多久，很难将水泥微粒内核全部水化完，所以水化过程是一个长久的过程，在这个过程中，固结体的强度将不断提高。

3.3高压喷射注浆法的可靠性

高压喷射注浆时，其压力可以达到20～40Mpa,这种压力冲击土体能产生较大的能量，可以很容易的冲击切破黏性土和砂性土土层。只要是浆液喷射流能冲破土体的土，就可以对土体产生一种加固的作用。假如遵循科学的施工步骤、利用质量合格的水泥、设计准确科学的喷射参数和优化的设计，就一定能把高压注浆技术在地基处理和防渗水帷幕墙方面去的不错的成果。

喷射流对土体具有强大的破坏能力并且破坏的范围也比较大，这是高压喷射注浆的显著特点，被浆液破坏土体的颗粒和浆液重新组合硬化形成新的整体。

不同土层对固结体的几何形状和外表的影响不同，软土对固结体的直径影响较大。静压灌浆和高压喷射注浆相比，远没有后者成桩的均匀程度和整体性高。据相关测试得出，高压喷射注浆如果在没有侵蚀的的环境下形成的固结体，其强度十年后的是目前的2.5倍。

旋喷注浆时，一定直径和形状的固结体构成旋喷桩的主体，由浆

液注入旋喷范围外的裂隙内构成旋喷桩的支体。支体的大小是由裂隙的大小、土层的强度、喷浆的压力等决定。所以说，旋喷桩复合地基不仅和旋喷桩的主体有关，还和固结体的支体有关，它们在一定程度上共同作用提高和改善着桩间土的功能，有效的增加的地基承载力和对对地基沉降起到减小的作用。

4、小结

高压旋喷桩具有很快的施工速度，既安全又可靠，在施工时噪音也是不大，费用低，施工质量可控制，加固效果好，因具有以上优点，因此在地基加固中被广泛应用。高压旋喷注浆加固软弱黄土地基具有施工操作简单，空间要求小，加固效果理想等优点。通过黄土隧道基底的加固，使隧道稳定性和大大增加，使隧道基底承载力有了很大的提高。在高压旋喷加固黄土地基中，以黄土作为固结体的骨料，加固效果明显，对隧道底部扰动小，地基变形小。