715 高壓噴射注漿地基

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1、7-1-5 高壓噴射注漿地基 7-1-5-1 旋噴注漿樁地基 旋噴注漿樁地基，簡稱旋噴樁地基是利用鉆機(jī)把帶有特殊噴嘴的注漿管鉆進(jìn)至土層的預(yù)定位置后，用高壓脈沖泵，將水泥漿液通過鉆桿下端的噴射裝置，向四周以高速水平噴入土體，借助流體的沖擊力切削土層，使噴流射程內(nèi)土體遭受破壞，與此同時鉆桿一面以一定的速度（20r/min）旋轉(zhuǎn)，一面低速（15~30cm/min）徐徐提升，使土體與水泥漿充分?jǐn)嚢杌旌希z結(jié)硬化后即在地基中形成直徑比較均勻，具有一定強(qiáng)度（0.5~8.0MPa）的圓柱體（稱為旋噴樁），從而使地基得到加固。 1．分類及形式 旋噴法根據(jù)使用機(jī)具設(shè)備的不同又分為： （1）單管法 用

2、一根單管噴射高壓水泥漿液作為噴射流，由于高壓漿液射流在土中衰減大，破碎土的射程較短，成樁直徑較小，一般為0.3~0.8m。 （2）二重管法 用同軸雙通道二重注漿管復(fù)合噴射高壓水泥漿和壓縮空氣二種介質(zhì)，以漿液作為噴射流，但在其外圍裹著一圈空氣流成為復(fù)合噴射流，成樁直徑1.0m左右。 （3）三重管法 同軸三重注漿管復(fù)合噴射高壓水流和壓縮空氣，并注入水泥漿液。由于高壓水射流的作用，使地基中一部分土粒隨著水、氣排出地面，高壓漿流隨之填充空隙。成樁直徑較大，一般有1.0~2.0m，但成樁強(qiáng)度較低（0.9~1.2MPa）。 成樁形式分旋噴注漿、定噴注漿和擺噴注漿等三種類別。加固形狀可分為柱狀、壁

3、狀和塊狀等。 2．特點(diǎn)及適用范圍 旋噴法具有以下特點(diǎn)：提高地基的抗剪強(qiáng)度，改善土的變形性質(zhì)，使在上部結(jié)構(gòu)荷載作用下，不產(chǎn)生破壞和較大沉降；能利用小直徑鉆孔旋噴成比孔大8~10倍的大直徑固結(jié)體；可通過調(diào)節(jié)噴嘴的旋噴速度、提升速度、噴射壓力和噴漿量，旋噴成各種形狀樁體；可制成垂直樁、斜樁或連續(xù)墻，并獲得需要的強(qiáng)度；可用于已有建筑物地基加固而不擾動附近土體，施工噪聲低，振動??；可用于任何軟弱土層，可控制加固范圍；設(shè)備較簡單、輕便，機(jī)械化程度高，材料來源廣；施工簡便，操作容易，速度快，效率高，用途廣泛，成本低。 適于淤泥、淤泥質(zhì)土、粘性土、粉土、砂土、濕陷性黃土、人工填土及碎石土等的地基加固；可

4、用于既有建筑和新建筑的地基處理，深基坑側(cè)壁擋土或擋水，基坑底部加固防止管涌與隆起，壩的加固與防水帷幕等工程。但對含有較多大粒塊石、堅硬粘性土、大量植物根基或含過多有機(jī)質(zhì)的土以及地下水流過大、噴射漿液無法在注漿管周圍凝聚的情況下，不宜采用。 3．樁徑的選擇 樁直徑大小由注漿方法、土的類別、密度、施工條件等而定，表7-21可供參考。 樁徑大小選用（m） 表7-21 土質(zhì) 旋噴方法 單管法 二重管法 三重管法 直徑 粘性土 0＜N＜5 6＜N＜10 11＜N＜20 1.00.2 0.80.2 0.60.2 1.50.2 1.20.2 0.80.2 2.00.

5、3 1.50.3 1.00.3 砂土 0＜N＜10 11＜N＜20 21＜N＜30 1.00.2 0.80.2 0.60.2 1.30.2 1.10.2 1.00.2 2.00.3 1.50.3 1.20.3 砂礫 20＜N＜30 0.60.2 1.00.2 1.20.3 注：N——標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)。 4．機(jī)具設(shè)備及材料要求 （1）高壓噴射注漿法主要機(jī)具設(shè)備包括：高壓泵、鉆機(jī)、漿液攪拌器等；輔助設(shè)備包括操縱控制系統(tǒng)、高壓管路系統(tǒng)、材料儲存系統(tǒng)以及各種管材、閥門、接頭安全設(shè)施等。高壓噴射注漿法施工常用主要機(jī)具設(shè)備規(guī)格、技術(shù)性能要求見表7-22。 旋噴

6、施工常用主要機(jī)具設(shè)備參考表 表7-22 設(shè)備名稱 規(guī)格性能 用途 單管法 高壓泥漿泵 1．SNC-H300型黃河牌壓漿車 2．ACF-700型壓漿車，柱塞式、帶壓力流量儀表 旋噴注漿 鉆機(jī) 1．無錫30型鉆機(jī) 2．XJ100型振動鉆機(jī) 旋噴用 旋噴管 單管、42mm地質(zhì)鉆桿，旋噴直徑3.2~4.0mm 注漿成樁 高壓膠管 工作壓力31MPa、9MPa，內(nèi)徑19mm 高壓水泥漿用 三重管法 高壓泵 1．3W-TB，高壓柱塞泵，帶壓力流量儀表 2．SNC-H300型黃河牌壓漿車 3．ACF-700型壓漿車 高壓水助噴 泥漿泵 1．BW250/5

7、0型，壓力3~5MPa，排量150~250L/min 2．200/40型，壓力4MPa，排量120~200L/min 3．ACF-700型壓漿車 旋噴注漿 空壓機(jī) 壓力0.55~0.70MPa，排量6~9m3/min 旋噴用氣 鉆機(jī) 1．無錫30型鉆機(jī) 2．XJ100型振動鉆機(jī) 旋噴用、成孔用 旋噴管 三重管，泥漿壓力2MPa，水壓20MPa，氣壓0.5MPa 水、氣、漿成樁 高壓膠管 工作壓力31MPa、9MPa，內(nèi)徑19mm 高壓水泥漿用 其他 攪拌管，各種壓力、流量儀表等 控制壓力流量用 注：1．鉆機(jī)的轉(zhuǎn)速和提升速度，根據(jù)需要應(yīng)附設(shè)調(diào)速裝置，或增設(shè)

8、慢速卷揚(yáng)機(jī)； 2．二重管法選用高壓泥漿泵、空壓機(jī)和高壓膠管等可參照上列規(guī)格選用； 3．三重管法尚需配備攪拌罐（一次攪拌量3.5m3），旋轉(zhuǎn)及提升裝置、吊車、集泥箱、指揮信號裝置等； 4．其他尚需配各種壓力、流量儀表等。 三重管系以三根互不相通的管子，按直徑大小在同一軸線上重合套在一起，用于向土體內(nèi)分別壓入水、氣、漿液。內(nèi)管由泥漿泵壓送2MPa左右的漿液；中管由高壓泵壓送20MPa左右的高壓水；外管由空壓機(jī)壓送0.5MPa以上的壓縮空氣?？諝鈬娮焯自诟邏核畤娮焱?，在同一圓心上。三重管由回轉(zhuǎn)器、連接管和噴頭三部分組成（圖7-24）?；剞D(zhuǎn)器指三重管的上段，內(nèi)安有支承軸承，當(dāng)鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤帶動三重管

9、旋轉(zhuǎn)時，回轉(zhuǎn)器外部不轉(zhuǎn)內(nèi)部轉(zhuǎn)；連接管是指三重管的中段，為連接水、氣、漿液的通道，旋轉(zhuǎn)是由鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤直接帶動連接管使整根三重管旋轉(zhuǎn)，根據(jù)旋噴深度可將多節(jié)連接管接長；噴頭是指三重管的下段，其上裝有噴嘴（圖7-27e），是旋噴時向土層中噴射水、氣、漿液的裝置，也隨連接管一起轉(zhuǎn)動。噴嘴制造材料為硬質(zhì)合金管，D0≈2mm左右。 圖7-24 三重管構(gòu)造 I-頭部；II-主桿；III-鉆桿；IV-噴頭 1-快速接頭；2-鋸齒形接頭；3-高壓密封裝置；4-雞心形零件；5-凸接頭； 6-凹接頭；7-圓柱面加“○”形圈；8-轉(zhuǎn)軸；9-半圓環(huán)；10-螺栓塞；11-噴嘴 漿液攪拌可采用污水泵自循環(huán)式的攪拌

10、罐或水力混合器。 輔助設(shè)備包括操縱控制系統(tǒng)、高壓管路系統(tǒng)、材料儲存、運(yùn)輸系統(tǒng)以及各種管件、閥門、接頭、壓力流量儀表、安全設(shè)施等。 （2）旋噴使用的水泥應(yīng)采用強(qiáng)度等級為32.5的普通硅酸鹽水泥，要求新鮮無結(jié)塊。一般泥漿水灰比為1：1~1.5：1，稠度大，流動緩慢，噴嘴易堵塞，增加排除故障時間，影響施工進(jìn)度；稠度過小，對強(qiáng)度有影響。為消除離析，一般再加入水泥用量3%的陶土、0.9‰的堿。漿液宜在旋噴前1h以內(nèi)配制，使用時濾去硬塊、砂石等，以免堵塞管路和噴嘴。 5．施工工藝方法要點(diǎn) （1）旋噴樁施工工藝流程如圖7-25、圖7-26所示。 圖7-25 單管旋噴樁施工工藝流程 （a）鉆機(jī)

11、就位鉆孔；（b）鉆孔至設(shè)計標(biāo)高；（c）旋噴開始； （d）邊旋噴邊提升；（e）旋噴結(jié)束成樁 1-旋噴管；2-鉆孔機(jī)械；3-高壓膠管；4-超高壓脈沖泵 圖7-26 三重管旋噴法施工工藝流程 （a）振動沉樁機(jī)就位，放樁靴，立套管，安振動錘；（b）套管沉入設(shè)計深度； （c）拔起一段套管，卸上段套管，使下段露出地面（使h＞要求的旋噴長度）； （d）套管中插入三重管，邊旋、邊噴、邊提升；（e）自動提升旋噴管； （f）拔出旋噴管與套管，下部形成圓柱噴射樁加固體 1-振動錘；2-鋼套管；3-樁靴；4-三重管；5-漿液膠管； 6-高壓水膠管；7-壓縮空氣膠管；8-旋噴樁加固體 （2）施工

12、前先進(jìn)行場地平整，挖好排漿溝，做好鉆機(jī)定位。要求鉆機(jī)安放保持水平，鉆桿保持垂直，其傾斜度不得大于1.5%。 （3）旋噴樁施工程序為：機(jī)具就位→貫入注漿管、試噴射→噴射注漿→拔管及沖洗等。 （4）單管法和二重管法可用注漿管射水成孔至設(shè)計深度后，再一邊提升一邊進(jìn)行噴射注漿。三重管法施工須預(yù)先用鉆機(jī)或振動打樁機(jī)鉆成直徑150~200mm的孔，然后將三重注漿管插入孔內(nèi)，按旋噴、定噴或擺噴的工藝要求，由下而上進(jìn)行噴射注漿，注漿管分段提升的搭接長度不得小于200mm。噴嘴型式有圖7-27所示幾種。 圖7-27 噴嘴型式 （a）圓柱式；（b）收斂圓錐形；（c）流線形；（d）雙噴嘴；（e）三重管

13、用噴嘴 （5）在插入旋噴管前先檢查高壓水與空氣噴射情況，各部位密封圈是否封閉，插入后先作高壓水射水試驗，合格后方可噴射漿液。如因塌孔插入困難時，可用低壓（0.1~2MPa）水沖孔噴下，但須把高壓水噴嘴用塑料布包裹，以免泥土堵塞。 （6）噴嘴直徑、提升速度、旋噴速度、噴射壓力、排量等旋噴參數(shù)見表7-23或根據(jù)現(xiàn)場試驗確定。 旋噴施工主要機(jī)具和參數(shù) 表7-23 項目 單管法 二重管法 三重管法 參數(shù) 噴嘴孔徑（mm） φ2~3 φ2~3 φ2~3 噴嘴個數(shù) 2 1~2 1~2 旋轉(zhuǎn)速度（r/min） 20 10 5~15 提升速度（mm/min） 20

14、0~250 100 50~150 機(jī)具性能 高壓泵 壓力（MPa） 20~40 20~40 20~40 流量（L/min） 60~120 60~120 60~120 空壓機(jī) 壓力（MPa） - 0.7 0.7 流量（L/min） - 1~3 1~3 泥漿泵 壓力（MPa） - - 3~5 流量（L/min） - - 100~150 漿液配合比：水：水泥：陶土：堿 （1~1.5）：1：0.03：0.0009 注：高壓泵噴射的（單管法、二重管法）是漿液或（三重管法）水。 （7）當(dāng)采用三重管法旋噴，開始時，先送高壓水，再送水泥漿和壓

15、縮空氣，在一般情況下，壓縮空氣可晚送30s。在樁底部邊旋轉(zhuǎn)邊噴射1min后，再進(jìn)行邊旋轉(zhuǎn)、邊提升、邊噴射。 （8）噴射時，先應(yīng)達(dá)到預(yù)定的噴射壓力、噴漿量后再逐漸提升注漿管。中間發(fā)生故障時，應(yīng)停止提升和旋噴，以防樁體中斷，同時立即進(jìn)行檢查排除故障；如發(fā)現(xiàn)有漿液噴射不足，影響樁體的設(shè)計直徑時，應(yīng)進(jìn)行復(fù)核。 （9）當(dāng)處理既有建筑地基時，應(yīng)采取速凝漿液或大間隔孔旋噴和冒漿回灌等措施，以防旋噴過程中地基產(chǎn)生附加變形和地基與基礎(chǔ)間出現(xiàn)脫空現(xiàn)象，影響被加固建筑及鄰近建筑。 （10）樁噴漿量Q（L/根）可按下式計算： （7-9） 式中 H——旋噴長度（m）； v——旋噴管提升速度（m/m

16、in）； q——泵的排漿量（L/min）； β——漿液損失系數(shù)，一般取0.1~0.2。 旋噴過程中，冒漿量應(yīng)控制在10%~25%之間。對需要擴(kuò)大加固范圍或提高強(qiáng)度的工程，可采取復(fù)噴措施，即先噴一遍清水，再噴一遍或兩遍水泥漿。 （11）噴到樁高后應(yīng)迅速拔出注漿管，用清水沖洗管路，防止凝固堵塞。相鄰兩樁施工間隔時間應(yīng)不小于48h，間距應(yīng)不小于4~6m。 6．質(zhì)量控制 （1）施工前應(yīng)檢查水泥、外摻劑等的質(zhì)量，樁位、壓力表、流量表的精度和靈敏度、高壓噴射設(shè)備的性能等。 （2）施工中應(yīng)檢查施工參數(shù)（壓力、水泥漿量、提升速度、旋轉(zhuǎn)速度等）的應(yīng)用情況及施工程序。 （3）施工結(jié)束后28d，對施

17、工質(zhì)量及承載力進(jìn)行檢驗、內(nèi)容為樁體強(qiáng)度、承載力、平均直徑、樁體中心位置、樁體均勻性等。 （4）旋噴注漿地基質(zhì)量檢驗標(biāo)準(zhǔn)如表7-24所示。 旋噴（高壓噴射）注漿地基質(zhì)量檢驗標(biāo)準(zhǔn) 表7-24 項 序 檢查項目 允許偏差或允許值 檢查方法 單位 數(shù)值 主控項目 1 水泥及外摻劑質(zhì)量 符合出廠要求 查產(chǎn)品合格證書或抽樣送檢 2 水泥用量 設(shè)計要求 查看流量表及水泥漿水灰比 3 樁體抗壓強(qiáng)度及完整性檢驗 設(shè)計要求 按規(guī)定方法 4 地基承載力 設(shè)計要求 按規(guī)定的方法 一般項目 1 鉆孔位置 mm ≤50 用鋼尺量 2 鉆孔垂直度 % ≤1.5 經(jīng)緯儀測鉆桿或?qū)崪y 3 孔深 mm 200 用鋼尺量 4 注漿壓力 按設(shè)定參數(shù)指標(biāo) 查看壓力表 5 樁體搭接 mm ＞200 用鋼尺量 6 樁體直徑 mm ≤50 開挖后用鋼尺量 7 樁身中心允許偏差 ≤0.2D 開挖后樁頂下500mm處用尺量，D為設(shè)計樁徑