水泥土墙支护

5.7.3 高压喷射注浆法的分类
1.根据喷射流的移动方式： 高压喷射注浆法可分为旋转喷射(简称旋喷)、 定向喷射(简称定喷)和摆动喷射(简称摆喷)三种 类别。 高压喷射注浆法所形成的加固体形状与喷射 流的移动方式有关。
旋喷法施工时：喷嘴一边喷射一边提升并旋转，加固 体呈圆柱状或圆盘状。 定喷法施工时：喷嘴一边喷射一边提升，喷射的方向 固定不变，加固体呈板状或壁状。 摆喷法施工时：喷嘴一边喷射一边提升，喷射的方向 呈较小角度来回摆动，加固体呈较厚墙状。
5.7 高压喷射注浆法
5.7.1 高压喷射注浆法概况 高压喷射注浆法在20世纪60年代末期创始于 日本，它是将高压水泥浆通过钻杆由水平方向的 喷嘴喷出，形成喷射流，以此切削土体并与土拌 和形成水泥土加固体的地基处理方法。 我国于1975年首先在铁道部门进行单管法的 试验和应用，1977年原冶金部建筑研究总院在宝 钢工程中首次应用三重管法喷射注浆获得成功， 1986年该院又开发成功高压喷射注浆的新工艺— 干喷法。
—桩周土的摩阻力特征值。对淤泥可取4～7kPa；对淤泥
u p —桩周长；
—折减系数，可取0.4～0.6； —桩身强度折减系数，干法可取0.20～0.30；湿
法可取0.25～0.33。
5.7 高压喷射注浆法
5.7.1 高压喷射注浆法概况 5.7.2 高压喷射注浆法概念及适用性 5.7.3 高压喷射注浆法的分类 5.7.4 高压喷射注浆法的特征 5.7.5 加固机理 5.7.6 设计要点
地基加固

粉体喷射搅拌法（DJM ）： 简称为粉喷（干喷）法，这是在软土地基中， 通过粉喷机械把加固材料（石灰或水泥）的粉料， 用气体喷射到地基中并与土搅拌混合，使粉喷料与 地基土发生化学作用，形成具有一定强度、水稳定 性的加固体，应用于地基加固。
注：当地基土的天然含水率小于30%(黄土含水 率小于25%)、大于70%或地下水的pH 值小于4 时不 宜采用干法。 4.应用： 水泥土搅拌桩法形成的水泥土加固体，可作为 竖向承载的复合地基，基坑工程围护挡墙、被动区 加固、防渗帷幕，大体积水泥稳定土等。
深层搅拌法施工过程
3.优点
与粉体喷射搅拌法相比有其独特的优点：1.加 固深度加深；2.由于将固化剂和原地基软土就地搅 拌，因而最大限度利用了原土；3.搅拌时不会侧向 挤土，环境效应较小。
5.6.5 水泥土搅拌桩的设计
1. 对地质勘察的要求 确定处理方案前应搜集拟处理区域内详尽的 岩土工程资料，包括：(1)填土层的厚度和组成； (2)软土层的分布范围、分层情况；(3)地下水位 及酸碱度(pH 值)；(4)土的含水率、塑性指数和 有机质含量等。 2. 布桩型式的选择 布桩型式可根据上部结构特点及对地基承载 力和变形的要求，采用柱状、壁状、格栅状或块 状等不同形式。桩可只在基础平面范围内布置， 独立基础下的桩数不宜少于3 根。柱状加固可采 用正方形、等边三角形等布桩形式。
水泥土复合地基承载力特征值可按下式计算：
f spk mRa / Ap (1 m) f sk
式中：fspk、fsk—分别为复合地基、桩间土承载 力特征值（kPa）； Ap —水泥土桩的截面面积； m-复合地基的面积置换率；
—桩间土承载力折减系数，可取0.5-0.9； Ra —水泥土桩的单桩体竖向承载力特征值；
2.根据注浆管的类型： 高压喷射注浆法又可分为单管法、双管法、三 管法和多管法等四种施工方法。
单管法的特点是用单层注浆管喷射，只喷射水泥浆 液一种介质。由于喷射流在土中衰减快，破碎土的射程 较短，成桩直径较小，一般为0.3～0.8m。 双管法的特点是用双层注浆管喷射，喷射高压水泥 浆液和压缩空气，或喷射高压水泥浆液和高压水两种介 质，成桩直径1.0m 左右。
此外，水泥水化物中的游离Ca(OH)2能吸收水中和 空气中的CO2，发生碳酸化反应，生成不溶于水的 CaCO3，这种碳酸化反应也能使水泥土增加强度。 通过以上反应，使软土硬结成具有一定整体性、水 稳性和一定强度的水泥加固土。

2.复合地基加固机理(宏观机理) 通过特制的施工机械，在土中形成一定直径的桩
三管法的特点是用三层注浆管喷射，喷射高压 水流与气流复合喷射流，喷射高压水、压缩空气及 高压水泥浆液三种介质由于高压水流和气流的作用， 使地基中一部分土粒随着水、气排出地面，高压水 泥浆流随之填充空隙。成桩直径较大，一般有1.0～ 2.0m，但成桩强度较低。 多管法的特点是用多重管喷射，喷射超高压力 水射流，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。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。成桩直径可达4m。
有现场载荷试验确定，或取下两式计算结果 的较小值；
Ra f cu Ap Ra qsau pl Ap q pa
f cu
q pa
—与设计的水泥土配比相同的立方体试块(边长
70.7mm 或50mm)在室内测定的无侧限抗压强度 平均值(kPa)； —桩端土的天然地基承载力特征值(kPa)，按 《建筑地基基础设计规范》(GB 5007—2002) 规定确定；
支护结构——水泥土墙
支护结构——水泥土墙
3.1 水泥土 的 形成
水泥土搅拌桩的应用
地基加固
a)
b)
c)
d)
a)柱状布置；b) 壁状布置；c) 格栅状布置；d) 块状布置
建筑物的地基加固，常采用桩型水 泥土加固体，荷载不大时，可用单轴单 桩体，较大时用双轴桩体，平面上按基 础的形状均匀布置；如基础面积大，对 地基均匀沉降要求高，应按格室形或墙 体型布置水泥土加固体。

深层搅拌法的发展历史： 20世纪40年代首创于美国，国内于1977年由冶金 部建筑研究总院和交通部水运规划设计院研制，1978 年生产出第一台深层搅拌机，并于1980年在上海宝山

钢铁总厂软基加固中获得成功。
深基坑围护水泥搅拌桩机
深层搅拌桩施工现场
支护结构 —— 水泥土墙
支护结构——水泥土墙
水泥土搅拌桩法
5.6.1 概述 5.6.2 加固机理
5.6.3 水泥土搅拌桩的特点 5.6.4 5.6.5 水泥土搅拌桩的施工 水泥土搅拌桩的设计
5.6.1 概述 1.定义: 水泥土搅拌桩法是以水泥等材料作为固化剂， 通过特制的深层搅拌机械，将固化剂(浆体或粉体) 和地基土强制搅拌，使软土硬结成具有整体性、水 稳定性和一定强度的桩体的地基处理方法。 2.适用于：正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、饱 和黄土、素填土、黏性土以及无流动地下水的饱和 松散砂土地基。 3.分类： 水泥土搅桩拌法分为深层搅拌法(简称湿法)和 粉体喷搅法(简称干法)。
经过多年的实践和发展，高压喷射注浆法 已成为我国常用的一种施工方法，这种地基处 理方法已分别列入我国两个标准：《建筑地基 基础工程施工质量验收规范》(GB 50202—2002) 和《建筑地基处理技术规范》(JGJ 79—1999) 中。
5.7.2 高压喷射注浆法概念及适用性 1.概念 它是利用钻机将带有喷嘴的注浆管钻进至土层的 预定位置后，以20MPa左右的高压将加固用浆液(一 般为水泥浆)从喷嘴喷射出冲击土层，土层在高压喷 射流的冲击力、离心力和重力等作用下；与浆液搅 拌混合，浆液凝固后，便在土中形成一个固结体。
粉体喷射搅拌施工作业顺序 a） 搅拌机对准桩位；b）下钻；c）钻进结束 d）提升喷射搅拌 e）提升结束
3.优、缺点 优点：以粉体作为主要加固料，不需向地基注 入水分，因此加固后地基土初期强度高，可以根据 不同土的特性、含水量、设计要求合理选择加固材 料及配合比，对于含水量较大的软土，加固效果更 为显著；施工时不需高压设备，安全可靠，如严格 遵守操作规程，可避免对周围环境产生污染、振动 等不良影响。 缺点：是于目前施工工艺的限制，加固深度不 能过深，一般为8-15m。
5.7.4 高压喷射注浆法的特征 (1)适用范围较广。可用于既有建筑和新建建筑的 地基加固，深基坑、地铁等工程的土层加固或防水。 (2)适用土层较多。适用范围从淤泥、淤泥质土到 碎石土，均有良好的加固效果。 (3)施工简便灵活。设备较简单、轻便，机械化程 度高，全套设备紧凑，体积小，机动性强，占地少， 能在狭窄场地施工；操作容易，管理方便，速度快， 效率高，用途广泛，成本低。 (4)可控制加固体的形状和加固范围。 (5)耐久性好，可用于永久性工程中。 (6)环保效果好。用于已有建筑物地基加固而不扰 动附近土体，施工噪声低，振动小。
5.6.2 加固机理 水泥土搅拌法加固机理包括对天然地基土的加 固硬化机理(微观机理)和形成复合地基以加固地基 土、提高地基土强度、减少沉降量的机理(宏观机 理 )。 1.水泥土硬化机理(微观机理) 当水泥浆与土搅拌后，水泥颗粒表面的矿物很 快与黏土中的水发生水解和水化反应，在颗粒间形 成各种水化物。这些水化物有的继续硬化，形成水 泥石骨料，有的则与周围具有一定活性的黏土颗粒 发生反应。通过离子交换和团粒化作用使较小的土 颗粒形成较大的土团粒；通过硬凝反应，逐渐生成 不溶于水的稳定的结晶化合物，从而使土的强度提 高。
3. 桩长和桩径的确定 竖向承载搅拌桩的长度应根据上部结构对承载 力和变形的要求确定，并宜穿透软弱土层到达承载 力相对较高的土层；为提高抗滑稳定性而设置的搅 拌桩，其桩长应超过危险滑弧以下2m。 湿法的加固深度不宜大于20m；干法的加固深 度不宜大于15m。水泥土搅拌桩的桩径不应小于 500mm。 4.地基承载力特征值 仅介绍《建筑地基处理技术规范》（JGJ792002）推荐的方法。
（二）深层水泥搅拌法 1.施工方法： 用回转的搅拌叶将压入软土内的水泥浆与周围 软土强制拌和形成水泥加固体。搅拌机由电动机、 中心管、输浆管、搅拌轴和搅拌头组成，并有灰浆 搅拌机、灰浆泵等配套设备。
我国生产的搅拌机现有单搅头和双搅头两种， 加固深度达30m形成的桩柱体直径60cm-80cm。
2.施工过程（见下页）
5.6.4 水泥土搅拌桩的施工
（一）粉体喷射搅拌法(粉喷桩法) 1.施工方法： 通过专用的施工机械，将搅拌钻头下沉到预计 孔底后，用压缩空气将固化剂（生石灰或水泥粉体 材料）以雾状喷入加固部位的地基土，凭借钻头和 叶片旋转使粉体加固料与软土原位搅拌混合，自下 而上边搅拌边喷粉，直到设计停灰标高。为保证质 量，可再次将搅拌头下沉至孔底，重复搅拌。 2.施工作业顺序（见下页）
深层搅拌法： 利用水泥（或石灰）作为固化剂，通过特制的 深层搅拌机械，在一定的深度范围内把地基土与水 泥（或其他固化剂）强行搅拌，固化后形成具有水 稳定性和足够强度的水泥土，制成桩体、块体和墙 体等加固体，并与地基土共同作用，提高地基的承 载力，改善地基变形特性的一种地基处理方法，称 为深层搅拌法，简称为CDM法。
2.适用性： 高压喷射注浆法适用于砂类土、粘性土、湿陷 性黄土、淤泥和人工填土等多种土类，加固直径(厚 度)为0.5m～1.5m，固结体抗压强度(325号水泥三个 月龄期)加固软土为(5-10)MPa，加固砂类土为(1020)MPa。 对于砾石粒径过大，含腐殖质过多的土加固效 果较差；对地下水流较大，对水泥有严重腐蚀的地 基土也不宜采用。
体，与桩间土形成复合地基承担基础传来的荷载，可 提高地基承载力和改善地基变形特性。有时，当地基
土较软弱、地基承载力和变形要求较高时，也采用壁
式加固，形成纵横交错的水泥土墙，形成格栅形复合
地基。甚至直接将拟加固范围内土体全部进Hale Waihona Puke Baidu处理，
形成块式加固实体。

5.6.3 水泥土搅拌桩的特点
(1)在地基加固过程中无振动、无噪声、对周围 环境无污染，对软土无侧向挤压，对邻近建筑物影 响很小； (2)可根据上部结构需要灵活采用柱状、壁状、 格栅状和块状等多种加固形状； (3)可有效提高地基强度(当水泥掺量为8%和10% 时，加固体强度分别为0.24MPa和0.65MPa，而天然 软土地基强度仅0.006MPa)； (4)施工机具比较简单，施工期较短，造价低廉， 效益显著。