高压喷射注浆法

n
Ra u p qsi li q p Ap
i 1
Ra f cu Ap
取小值
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四、地基变形计算
桩长内复合土层变形及下卧层变形之和
Esp mEp (1 m)Es
五、防水帷幕设计
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定喷和摆喷防渗帷幕形式
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六、浆量计算
体积法
2 2 Q De K1h1 (1 ) D0 K 2 h2 4 4
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冒浆过大(≥20%注浆量)
①冒浆过大但压力不变 →原因：设计不当（设计的注浆量 Q>>加固体所需 注浆量） →解决方法（a）提高喷射压力或减少注浆量
（b）适当缩小喷嘴直径
（c）加快提升速度和旋转速度。 ②冒浆过大且压力降低（事故）
→原因：可能是注浆管破裂、穿孔
→解决方法：检查注浆管并修复。
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5 工程实例
•
• 武汉建设银行大厦深基坑高压喷射防渗帷 幕技术的应用
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一、工程概况
• 武汉建银大厦位于汉口建设大道与新华路交汇的西北 侧。
• 大厦由银行与酒店两部分组成，总面积约12 000m2。 主楼高189m，50层；筒中筒结构；
• 酒店楼高105m，30层，框架结构；
• 2层地下室，深度约l0m。
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二、分类
高压喷射注浆法所形成的固结体形状与喷射流移动方向有关。
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三、工艺类型 —— 单管法
单管法又称CCP法
������ ������ 利用高压水泥浆切割土 体（P≈20MPa），一根注浆管。
20MPa的 水泥浆
→水泥浆直接切割土体，压力衰减快 → 20<N<30 的黏性土中柱状加固体 平均直径d=0.3～0.6m。
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三、工程布置
• 建银大厦基坑支护高喷防渗帷幕平面图见图1。
图1 建银大厦基坑支护高喷防渗帷幕平面示意图
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三、工程布置
• 高喷防渗帷幕剖面见图2，高喷防渗帷幕结构见图 3。
图2 深基坑高喷灌浆防渗帷幕剖面图
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图3 高喷灌浆防渗帷幕结构图（单位：m）
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四、现场试验
• 为确定高喷灌浆施工参数，施工前在现场喷射一正方
• 该项工程总造价1 200万。在工程质量方面合格率达到 100％，竣工验收后，被评为最佳深基坑防渗帷幕工 程，被建筑业誉为武汉市深基坑防渗帷幕样板工程。
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七、工程效果
• 该工程从设备进场到出场共用5个月，正常施工3个 月，工程按期保质保量完成任务。
• 基坑开挖两个月，挖到设计深度14.2m，裸露出支护 桩与帷幕墙，墙与桩连接紧密，防渗帷幕墙无一处渗 水漏水，坑底承压含水层干如沙漠，防渗效果良好。 保证了基坑周边复杂（重要）地下市政设施的稳定。
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三、工艺类型
在单管法 的基础上又加 以压缩空气， 并使用双通道 的二重注浆管 。在管的底部 侧面有一个同 轴双重喷嘴。 喷出气和水泥 浆 。
——二重管法
20MPa的 水泥浆 0.7MPa的 空气流
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三、工艺类型——三重管法
注浆管(0.5~3MPa)、压 缩空气管(0.5~0.7MPa) 、 高压水管(20~30MPa);
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六、施工中遇到的问题及处理措施
4. 摆动卡瓦与喷射管打滑 • 喷射管在孔内深度50m至42m喷射时，出现卡瓦打 滑，42m至地面，卡瓦工作正常。卡瓦将喷射管刻出 深槽仍卡不住，以至喷射管变形断裂。这是以往浅孔 (40m以内)施工中从未遇到的问题。摆喷方向控制不 住，工程质量无法保证，不能断续施工。 • 经分析认为：由于孔深，喷射管长，浆液浓度大，向 上升扬的残余浆液含砂量大，易沉积，喷射管摆动时 摩擦阻力大。 • 解决办法是，改变卡瓦与喷射管的接触形式，将卡瓦 和喷射管接触部位改成齿轮互嵌式。
③根据地层的真实情况和旋喷效果及时调整旋喷参数。
旋喷施工中的几种不正常现象:
① 不冒浆；② 冒浆过大(≥20%注浆量）
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不冒浆
原因①：地层较松散
→ 解决方法：就地适当进行多次复喷，直 到冒浆为止；
原因②：地层重有较大孔洞或空隙
→ 解决方法：在该地层中适当加大喷浆量 ，待注满后再进行正常旋喷，若不奏效，在浆 液中掺适量速凝剂。
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一、主要施工工序
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气水浆 气水浆
旋喷桩施工顺序
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二、施工中的注意事项
（1）在复杂地基中的旋喷工艺 ——应按地质剖面图及地下水等资料，在不 同土层采用适合的旋喷参数。
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（2）关于冒浆
若冒浆量＜20%，设计注浆量Q→正常。
对冒出的浆液，可回收利用。 冒浆的工程意义：
①反映地层的真实情况； ②判定工程的旋喷效果；
20~40MPa的水 0.7MPa的空气流 1.0MPa的水泥浆
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三、工艺类型——多重管法
超高压水管(40MPa) 切削土体，真空泵抽出泥浆，超声 波传感器测出直径和形状，充填浆液、砾石等→直径4m
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单管法、二重管法和三重管法比较
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四、特点
• 适用范围广 • 施工简便 • 可控制固结体形状 • 可垂直、倾斜与水平喷射 • 耐久性好 • 材料丰富 • 设备简单
• 基坑占地面积8 800m2，基坑周长360m，开挖深度 14.2m(黄海高程7m)。 • 基坑支护采用钻孔灌注桩加三层锚杆，支护桩长2628m，桩尖高程－5～－7m，桩径1.0m，桩距1.2m。
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一、工程概况
• 基坑四周环境条件复杂： 北东南三面都存在重要的地下市政设施； 北侧黄孝河箱涵距基坑8m； 东侧上下水管道、通讯电缆、动力电缆距基坑4~30m；
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六、施工中遇到的问题及处理措施
3. 高喷时出现憋泵和埋管 • 在施工开始阶段，经常发生憋泵(表现为泵压高、输浆 管路爆破)和埋管现象，连续、8个孔出现憋泵和埋管， 在处理事故时，5个孔将喷射管处理上来，3个孔喷射管 断在孔内。通过移孔及时补救。 • 经过分析研究，查明事故原因，钻孔口径φ130mm， 喷射管外径φ108mm，孔壁与喷射管之间间隙太小不 利于返浆；且使用300油压钻机造成垂直深孔成孔率 低，返工次数多。 • 解决办法是，改换GPS-10-300磨盘钻机造孔，增大钻 孔口径。
• 在608个灌浆孔中有21个孔发现孔内漏浆。
• 高喷过程中，开喷后基岩段漏浆，各孔漏浆时间长短 不等，最长的45min不返浆，最短的7min不返浆，漏浆 量155L/min。 • 有18个孔少量漏浆。工程勘察报告中提到有9个钻孔在 基岩段漏浆。漏浆部位均在卵石层下基岩砂岩层中。 漏浆孔漏浆时停止提升，待返浆正常后再提升；返浆 量少的孔，放慢提速，待返浆正常后再恢复正常提 速。 • 21个漏浆孔共停止提升551min，耗用水泥浆 44.08m3。
设计程序
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设计计算内容
• • • • • • • 一、 旋喷桩直径 二、 旋喷桩强度 三、 复合地基承载力计算 四、 地基变形验算 五、 防水帷幕设计 六、 浆量计算 七、 浆液材料与配方
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一、 旋喷桩直径
对黏性土，单管加固体直径为0.3～0.8m；三管加固体 直径可达0.7～1.8m；双管介于以上两者之间。多重管 旋喷直径为2.0～4.0m。
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二、 旋喷桩强度
固结体强度主要取决于下列因素： ①土质；②喷射材料及水灰比；③注浆管的类型和 提升速度；④单位时间的注浆量。 对于大型的重要的工程，应通过现场喷射试验后采 样测试来确定固结体的强度和渗透性等性质。
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三、 复合地基承载力计算
f spk
Ra m (1 m) f sk Ap
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4 质量检验
1．固结体的整体性和均匀性。
2．固结体的有效直径或加固长度、宽度。 3．固结体的垂直度和桩中心位置。
4．固结体的溶蚀和耐久性能。
5．固结体的物理力学性能(抗压强度、抗剪强度、弹性模量、 渗透系数)等项测试。 6．高压喷射注浆效果检验。单桩竖向、水平向承载力，复 合地基承载力，或防渗堵水帷幕的抗渗效果等试验。 7．工程质量测定。建筑物的沉降观测，建筑物基坑围堰喷 射桩及水工建筑物渗水量的测定等。
表2 施工工艺参数表
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四、现场试验
• 试验围井平面图、剖面图见图4。
图4 围井平面图、剖面图
Leabharlann Baidu11
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五、高喷防渗帷幕施工
1. 高喷灌浆施工工艺流程
见图5。
图5 高喷防渗帷幕施工工艺流程图
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五、高喷防渗帷幕施工
2. 高喷灌浆施工主要设备
见表3
表3 施工主要设备一览表（一套设备）
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六、施工中遇到的问题及处理措施
1. 钻孔移位原因 • 在整个帷幕施工过程中，608个灌浆孔中有24个孔出现 事故，占总数的4％，由各种原因引起变更移位，沿垂 直施工轴线方向移孔，移位最大距离30cm，最小 10cm。移位的原因有以下几种：
(1) 杂填层中有大径混凝土块、钢板、螺纹钢、钢管、水 管等； (2) 钻进过程中，因机械事故或停电时间较长引起的钻孔 事故，钻具埋在孔内；
H Q q (1 ) v
取大值
喷量法
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七、浆液材料与配方
（1） 良好的可喷性 (水灰比一般1:1到1.5:1)； （2） 足够的稳定性 ； （3） 气泡少 ； （4） 调剂浆液的胶凝时间 （5） 良好的力学性能 ； （6） 无毒、无臭； （7） 结石率高 。
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3施工工艺
一、主要施工工序 二、施工中的注意事项 （1）在复杂地基中的旋喷工艺 （2）关于冒浆
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六、施工中遇到的问题及处理措施
(3) 高喷过程中，因停电或机械事故使喷射中断，引起喷 射管埋在孔内； (4) 高喷过程中，因停电时间长，无法更换孔内的水泥浆 液，已初凝。 • 以上各孔变更移位，力求移位最小，并放慢提速、增 加喷射范围，保证质量。
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六、施工中遇到的问题及处理措施
2. 基岩地层漏浆
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五、适用范围—土质条件
主要适用于处理淤泥、淤泥质土、流塑、软塑或可 塑黏性土、粉土、砂土、黄土、素填土和碎石土等地基。
对土中含有较多的大粒径块石、植物根茎或过多的
有机质时，应根据现场试验确定其适用范围。
对地下水流速度大、浆液无法凝固、永久冻土及对水 泥有严重腐蚀性的地基不宜采用。
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2 设计计算
形试验围井，边长1.2m，深度17m，围井深入承压含
水层5m，围井封底1m。 • 围井四边向外摆喷半圆形，旋喷封底。开挖后墙体连 接可靠，墙体取样试验结果； • 抗压强度2.3～14.6MPa，渗透系数k=4×10－7cm/s，有
效喷射半径0.6～1.0m。
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四、现场试验
• 通过围井试验结果确定施工参数见表2。
表1 地层岩性及渗透系数
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三、工程布置
• 沿基坑周边支护桩外侧采用双层竖向高喷防渗帷幕， 帷幕墙上部与支护桩连接、下部深入基岩，帷幕对潜 水含水层和承压含水层起隔渗作用、又增强桩的支护 作用。 • 帷幕平均深度47m，最大深度50m，嵌入基岩 1~2m。 • 按设计第一排灌浆孔布置在支护桩外侧，距支护桩中 心线0.8m，第二排灌浆孔距第一排0.6m，孔距 1.2m，共布孔608个。
南侧上下水管道、通讯电缆槽沟、电力线、煤气管道距 基坑0.6—1.5m；
西侧是西湖。
(该大厦于1998年建成，并荣获中国鲁班奖)。
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二、工程地质水文地质条件
• 施工场地属长江一级价地，地处原西湖塘地段，由于 后期人工填积活动使西湖湖水面积逐渐缩水。场地现 有地形平坦，地面高程21.2m。 • 地层岩性及渗透系数见表1。
高压喷射注浆
1: 概述 2: 设计计算 3: 施工工艺 4: 质量检验 5：工程实例
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1 概述
一、定义 二、分类 三、工艺类型 四、特点 五、适用范围
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一、定义
• 高压喷射注浆
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2040MPa的高压射流从喷嘴中喷射 出，冲击破坏土体，同时钻杆 以一定的速度逐渐向上提升， 将浆液与土粒强制搅拌混合， 浆液凝固后，在土中形成一个 固结体。