高压旋喷注浆工艺规程

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1 高压旋喷注浆施工工艺标准
1 适用范围 本标准适用于高层建筑地基加固，以提高地基承载力；以
及用于既有建筑物的纠偏和沉降治理。在临时工程中，也可用 于防止土体滑动，增加边坡的稳定性。在基坑开挖中起隔水帷 幕的作用，防止基坑隆起、流砂、渗漏。按工程用途，其适用 范围可分为五类工程，见表 1。
高压旋喷法适用工程种类
三重管法 高压水射 流 三重管法 泥浆注入 单管、二重 管法,泥浆 注入 二重管、三 管重法空 气射流 制浆
2.2.2 专用器具 2.2.2.1 单管法
（1）喷管导流器安装在钻杆的顶部，其作用是把静止的高
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压胶管和旋转的钻杆喷头连接起来，并把高压浆液从胶管送给 钻杆、喷头。其技术指标见下表 2.2.2.1-（1）。
在均质土中，旋喷的圆柱体比较均匀。在非均质或有裂隙 土中，旋喷的圆柱体则不均称；由于喷射流脉动和提升速度不 均匀，固结体的外表很粗糙。在深度大的土中，如果不采取其 它的措施，旋喷圆柱固结体可能出现上粗下细似胡萝卜的形状。
高压旋喷注浆技术，主要适用于松散软弱土层，如第四纪 的冲(洪)积层、残积层，砂类土、粘性土、粉土、黄土、人工 填土及淤泥、淤泥质土等。
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通道气液同轴喷嘴结构的二重管，以 20MPa 高压喷射流外环绕 一圈 0.7 MPa 空气喷射流喷，共同作用冲击切割土体；三管法： 旋喷高压水流、压缩空气及水泥浆液三种介质，施工预先用钻 机钻成直径为φ150~φ219 的孔，然后将三重旋喷管插入孔中 旋喷，三根管子互不相通,分别输送水、空气和浆液。
导流器的技术指标
表 2.2.2.1-（1）
最高转数 最大工作压力
(r/min)
(MPa)
150
30.0
最大起重能力 (KN)
允许通 过介质
20.0
水、水泥浆
允许震动 冲击力 （kW）
20.0
（2）喷管及喷头 a 喷管：可用φ50mm 或φ42mm 的地质钻杆。 b 喷头：形状有圆锥形和平头型，前者适用于地层为透
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喷量法:
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L1——旋喷体长度（m）； L2——未旋喷体长度（m）。
Q=L1×q×(1+β)/V
L1——旋喷体长度（m）； q ——单位时间喷浆量（m3/min）； β——损失系数，一般取 0.1～0.2； V——喷嘴上升速度（m/min）。
2.2 机具设备 2.2.1 设备
见“高压旋喷注浆需用设备表”表 2.2.1
高压旋喷注浆法能在土中形成圆柱状固结体，是在普通化 学注浆法的基础上发展起来的加固土体的一种新方法。旋喷形 式可采用单管法、双管法和三管法中的任意一种方法。单管法： 旋喷高压水泥浆液一种介质，使用φ50mm 或φ42mm 的地质 钻杆为注浆管，以 20MPa 压力从喷嘴中喷出，直接冲击切割土 体。双管法：旋喷高压水泥浆液和压缩空气二种介质，使用双
1.2～1.8 1.0～1.6 0.7～1.2 1.5～2.0 1.2～1.8 0.9～1.5
400～600
900～1200
2000
砂土 10～20，粘性土 5～10， 黄土 5～12，砂砾 8～20
砂土 16～20，粘性土 14～15，黄土 13～15 砂土 10-6～10-7，粘土 10-5～10-7，砂土 10－6～10－7
注浆材料以水泥为主要材料，并可加入不同外加剂和掺合 剂，使其具有速凝早强、抗冻等性能。水泥类浆液的类型较多， 随地质条件及用途不同，浆液材料有所差异。 2.1.1.1 普通型，适用于无特殊要求的一般工程。一般采用强度 等级 32.5 以上的普通水泥，不加添加剂，水灰比为 0.8～1.5， 常用 1.0。 2.1.1.2 速凝早强型，适用于地下水丰富或早期承重的工程。常 用的早强剂有氯化钙、水玻璃及三乙醇胺等。 2.1.1.3 高强型，适用于固结体的平均强度在 20MPa 以上的工
（kN）
最大抗压强度
（MPa）
干重度（kN/m3）
渗透系数（cm/s）
粘聚力 C（kPa）
内摩擦角（ф°）
标准贯入击数 N
单管
二重管
三重管
0.5～0.8 0.4～0.7 0.3～0.5 0.6～1.0 0.5～1.9 0.4～0.8
0.8～1.2 0.7～1.1 0.6～0.9 1.0～1.4 0.9～1.3 0.8～1.2
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（1）高压胶管（输送喷射浆液）一般采用钢丝缠绕液压 胶管，或铠装橡胶管。其工作压力不低于喷射泵压。
（2）压气胶管（输送压缩空气）用 3～8 层帆布缠裹浸胶 制成，工作压力 1.0MPa 以上，内径φ16～φ32mm。
（3）电磁式液体流量计。 （4）玻璃转子风量流量计，如 LZB-50 型，最大流量 3m3/min。 2.3 作业条件 2.3.1 施工范围内的地表、地下和空中障碍物应清理或改移完毕, 对不能改移的障碍物必须进行标识，并有保护措施。 2.3.2 做好“三通一平”工作，做到水通、电通、道路畅通，对 施工场区进行清理平整，对不利于施工机械行走的松软地面进 行碾压或夯实处理，以保证各种设备行走的安全和稳定。 2.3.3 雨季施工时，应做好排水沟和集水坑，及时将桩孔周围的 积水排走，确保雨后场地内无积水。进入现场的设备和材料避 免堆放在低洼处，露天存放的要垫高加塑料布盖好。 2.3.4 冬季施工时，水泥浆的使用要集中，施工场地内不得到处 存集，并对泥浆、水泥浆及贮浆设施进行有效保温，防止浆液 冻结。 2.3.5 施工前应对机械设备进行调试，确保各设备均处于正常状 态。 2.4 技术准备 2.4.1 当高压旋喷注浆技术用于地基处理时，应按复合地基设 计，设计计算按《建筑地基处理技术规范》（JGJ 79-2002）进 行；用于桩基础时，设计参照《建筑桩基技术规范》（JGJ 94-94） 进行；用于挡土结构时，设计可参照《建筑基坑支护技术规程》 （JGJ 120-99）、《建筑基坑工程技术规范》（YB 9258-97）进 行；用于深基坑底部抗隆起、管涌加固时，应满足抗隆起或抗 管涌的安全要求；用于防渗隔水帷幕时，应参照有关相应规范 进行设计。
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。
但对于地下水流速过大，浆液无法在注浆管周围凝固的情 况，对无填充物的岩熔地段，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。 2 施工准备
2.1 材料 2.1.1 喷射注浆材料及配方
泵量 80～150L/min 泵压 5～7MPa
SNS-H300 型水泥车， ZJB 型高压泵， Y 型液压泵
泵量 150L/min 泵压 20～30MPa
YV-3/8,ZWY-6/7
风量 1～3m3/min
BH6/7,LGY20-10/7 等 风压 0.6～0.8MPa
容量 0.8～2m3
旋喷钻孔
浆液量常用下列两种方法的计算结果，选用其大值。 体积法:
Q=π／4×[Ds2×K1×L1×(1+β)+Dk2×K2×L2]
式中： Q—需用总浆量（m3）； K1——填充率，与注浆管类型，加固直径、土质 等有关，变化范围为 0.6～1.3，一般取 0.75～0.9； K2——未旋喷部分土的填充率；一般取 0.5～0.75； β——损失系数，一般取 0.1～0.2； Ds——旋喷体直径（m）； Dk——注浆管直径（m）；
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3.1 工艺流程
钻调钻插试旋喷拔器钻
机整
管
喷射
械机
→→→→→→→→→
就钻孔
注
管清移
位架
打
浆结
洗位
角
作束
→←
度
管管业
泥浆处理作业
3.2 操作方法 3.2.1 主要施工方法 3.2.1.1 钻机就位：旋喷注浆施工的第一道工序就是钻机安装在 设计的孔位上，使其钻杆轴线垂直对准钻孔中心位置。施工时 旋喷管的倾斜度不得大于 1.5%。 3.2.1.2 钻孔或打管：单管旋喷常使用 76 型旋转振动钻机，钻进 深度可达 30m 以上，适用于标准贯入度小于 40 的砂土和粘性 土层。当遇到比较坚硬的地层时宜用地质钻机钻孔。一般在二 重管和三重管旋喷法施工中都采用地质钻机钻孔。钻孔的位置 与设计位置的偏差不得大于 50mm。 3.2.1.3 插管： 插管是将喷管插入地层预定的深度。单管旋喷使 用 76 型型振动钻机钻孔时，插管与钻孔两道工序合二为一，即 钻孔完成时插管作业同时完成。二重管和三重管旋喷施工，使用 地质钻机钻孔完毕，必须拔出岩芯管，并换上旋喷管插入到预定 深度。在插管过程中，为防止泥砂堵塞喷嘴，可边射水、边插管， 水压力一般不超过 1MPa。若压力过高，则易将孔壁射塌。 3.2.1.4 试管：当注浆管插入预定深度后，应进行清水试压，到 设备和管路情况正常后，则可开始高压注浆作业。 3.2.1.5 旋喷高压注浆作业：当旋喷管插入预定深度后，立即按 设计配合比搅拌浆液，指挥人员宣布旋喷开始时，旋转提升旋 喷管，自下而上连续进行喷浆。值班技术人员必须时刻注意检
序 号
设备名称
1 钻机
2 高压水泵
3 泥浆泵
4 空压机 5 浆液搅拌机
高压旋喷注浆需用设备表
表 2.2.1
规格
主要性能
用途
XJ-100，SH-30 76 型震动钻等
依工程条件而不同
3XB， 3W-6B 3W-7B， 3D2 等
泵量 60～250L/min 泵压 20～50MPa
BW-150，BW-250，
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程，选用高强度水泥（不低于强度等级 42.5）；在强度等级 32.5 普通水泥中添加高效能的扩散剂（如 NNO、三乙醇胺、亚硝酸 钠、硅酸钠等）和无机盐。 2.1.1.4 填充剂型，适用于早期强度要求不高的工程，以降低工 程造价。常用的填充剂为粉煤灰、矿渣等。 2.1.1.5 抗冻型，适用于防止土体冻胀的工程。常用的添加剂有： 沸石粉，NNO，三乙醇胺和亚硝酸钠。注意不宜用火山灰水泥， 最好用普通水泥，也可用高标号矿渣水泥。 2.1.16 抗渗型，适用于堵水防渗工程。常用 2%～4%水玻璃作 添加剂。水玻璃的模数要求为 2.4～3.4，浓度要求为 30～45 波 美度。注意应用普通水泥，不宜用矿渣水泥，如无抗冻要求也 可使用火山灰水泥。 2.1.1.7 改善型，适用于某些有特殊要求的工程。如水坝的防渗 墙，可在喷射浆液中加入 10～50%的膨润土源自文库使固结体有一定 可塑性并有较好防渗性。 2.1.1.8 抗蚀型，适用于地下水中有大量硫酸盐的工程，采用抗 硫酸盐水泥和矿渣大坝水泥。 2.1.2 浆液量计算
砂土 400～500，粘性土 700～1000 砂土 30～40，粘性土 20～30 砂土 30～50，粘性土 20～30
2.4.2 在制定方案时，应掌握场地的工程地质、水文地质和相关 建（构）筑物等资料。对既有建筑尚应搜集竣工和现状观测资 料、临近建筑和地下埋设物资料等。 2.4.3 施工中应如实记录高压旋喷注浆的各项参数和出现的异 常现象。在注浆结束 4 周后，应选择开挖、钻孔取芯、标准贯 入、荷载试验或水压试验等适当方法进行检验。 2.4.4 方案确定后，应先进行试验性施工或根据工程经验确定施 工参数及工艺。 2.4.5 按设计图纸定出旋喷桩位，并报甲方和监理复核。 3 操作工艺
镜体或个别卵石层，后者适用于粘性土或砂性土地层。 c 喷嘴：喷头一侧或两侧装 1～2 个喷嘴，直径 1.6～
3.5mm，多用硬质合金钢制成。 2.2.2.2 二重管法：
（1）二重钻杆：由不同直径的同轴钢管套在一起组成。 （2）二重管导流器。 （3）喷头：形状有圆锥形和平头型，空气间隙为 1～2mm， 喷头一侧或两侧装 1～2 个喷嘴，直径 2～3mm。 2.2.2.3 三管喷射系统 （1）三重注浆管总成：包括三重钻杆、三重管导流器和三 重管喷头、喷嘴。 （2）三重钻杆：由三根不同直径的同心钢管套在一起组成。 （3）三重管导流器。 （4）三重喷头：形状有圆锥形和平头型，分单向喷头和双 向喷头。 （5）喷嘴：喷头一侧或两侧装 1～2 个喷嘴，高压水喷嘴 直径 2～3mm，空气间隙为 1～2mm，高压浆液喷嘴直径 10 mm （2 个喷嘴）或 14mm（1 个喷嘴）。 2.2.2.4 其它器具
表1
工程类别
用途
(一)增加地基强度 (二)挡土围堰及地下 工程建设
(三)地层改良 (四)降低土的含水量
(五)防渗隔水帷幕
1.提高地基承载力 2.减少土体压缩变形 1.保护邻近建（构）筑物 2.地下工程洞室围岩的加固建设 3.边坡加固及支护 4.防止基坑底部隆起 1.防止土体坍塌滑坡 2.防治砂土液化，涌砂冒水 1.整治路基翻浆冒泥 2.防治地基冻胀 1.河堤、水库坝基防渗墙 2.矿山井巷防渗帷幕 3.基坑、地下洞室隔水帷幕 4.防止桥渡、河堤及水工建筑物基础的冲刷
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高压旋喷注浆设计参数可根据表 2.4.1-1、表 2.4.1-2 进行 数据估计，最终参数根据现场试验确定。
高压旋喷注浆固结体参数表
表 2.4.1-1
土质情况
方法
粘 有性 效土 直 径砂 m土
0<N<5 6<N<10 11<N<20 0<N<10 11<N<20 21<N<30
单桩垂直极限荷载