高壓噴射注漿法

高壓噴射注漿法簡介概況高壓旋噴樁（高壓噴射注漿法），是利用鉆機把帶有噴嘴的注漿管鉆進至土層的預(yù)定位置后，以高壓設(shè)備使?jié){液或水成為20Mpa左右的高壓流從噴嘴中噴射出來，沖擊破壞土體。當(dāng)能量大，速度快和呈脈沖狀的噴射流的動壓超過土體結(jié)構(gòu)強度時，土粒便從土體剝落下來。一部分細(xì)小的土粒隨著漿液冒出水面，其余土粒在噴射流的沖擊力、離心力和重力等作用下，與漿液攪拌混合，并按一定的漿土比例和質(zhì)量大小有規(guī)律的重新排列。漿液凝固后，便在土中形成一個固結(jié)體。固結(jié)體的形狀和噴射流移動方向有關(guān)。一般分為旋轉(zhuǎn)噴射（簡稱旋噴）和定向噴射（簡稱定噴）兩種注漿形式。旋噴時，噴嘴一面噴射一面旋轉(zhuǎn)和提升，固結(jié)體呈圓拄狀，主要用于加固地基，提高地基的抗剪強度、改變土的變形性質(zhì)，使其在上部結(jié)構(gòu)荷載直接作用下，不產(chǎn)生破壞或過大的變形；也可以組成閉合的帷幕，用于截阻地下水流和治理流沙。定噴時，噴嘴一面噴射一面提升，噴射的方向不變，固結(jié)體形如壁狀，通常用于基礎(chǔ)防滲、改善地基土的水流性質(zhì)和穩(wěn)定邊坡等工程。作為地基加固，通常采用旋噴注漿形式，使加固體在土中成為均勻的圓柱體或異形圓柱體。當(dāng)前，高壓旋噴注漿法的基本種類有：單管法、二重管法、三重管法和多重管法等四種方法。它們各有特點，可根據(jù)工程要求和土質(zhì)選用。單管法單管旋噴注漿法是利用鉆機等設(shè)備，把安裝在注漿管（單管）底部側(cè)面的特殊噴嘴置入土層預(yù)定深度后，用高壓泥漿泵等裝置，以20Mpa左右的壓力，把漿液從噴嘴中噴射出去沖擊破壞土體，同時借助注漿管的旋轉(zhuǎn)和提升運動，使?jié){液與從土體上崩落下來的土攪拌混合，經(jīng)過一定時間凝固，便在土中形成圓柱狀的固結(jié)體。二重管法使用雙通道的二重注漿管。當(dāng)二重注漿管鉆進到土層的預(yù)定深度后，通過在管底部側(cè)面的一個同軸雙重噴嘴，同時噴射出高壓漿液和空氣兩種介質(zhì)的噴射流沖擊破壞土體。即以高壓泥漿泵等高壓發(fā)生裝置噴射出20Mpa左右壓力的漿液，從內(nèi)噴嘴中高速噴出。并用0.7Mpa左右壓力把壓縮空氣，從外噴嘴中噴出。在高壓漿液流和它外圈環(huán)繞氣流的共同作用下，破壞土體的能量顯著增大，噴嘴一面噴射一面旋轉(zhuǎn)和提升，最后在土中形成圓柱狀固結(jié)體。固結(jié)體的直徑明顯增加。二、主要特征高壓噴射注漿法的主要特征如下：⒈適用的范圍較廣旋噴注漿法以高壓噴射流直接破壞并加固土體，固結(jié)體的質(zhì)量明顯提高。它既可用于工程新建之前，也可用于工程修建之中，特別是用于工程落成之后，顯示出不損壞建筑物的上部結(jié)構(gòu)和不影響運營使用的長處。⒉施工簡便旋噴施工時，只需在土層中鉆一個孔徑為50或300mm的小孔，便可在土中噴射成直徑為0.4∽4.0的固結(jié)體,因而能貼近已有建筑物基礎(chǔ)建設(shè)新建筑物，此外能靈活地成型，它既可在鉆孔的全長成柱型固結(jié)體，也可僅作其中一段，如在鉆孔的中間任何部位。⒊結(jié)體形狀可以控制為滿足工程需要，在旋噴的過程中，可調(diào)整旋噴速度和提升速度、增減噴射壓力或更換噴嘴孔徑改變流量，使固結(jié)體成為設(shè)計所需要的形狀。⒋可垂直噴射亦可傾斜和水平噴射一般情況下，采用在地面進行垂直噴射注漿，而在隧道、礦山井和巷工程、地下鐵等建設(shè)中，亦可采用傾斜和水平噴射注漿。⒌有較好的耐久性在一般的軟弱地基中加固，能預(yù)期得到穩(wěn)定的加固效果并有較好的耐久性能，可用于永久性建筑。⒍料源廣闊價格低廉噴射的漿液是以水泥為主，化學(xué)材料為輔。除了在要求速凝超早強時使用化學(xué)材料以外，一般的地下工程均使用材料廣闊價格低廉的425號普通硅酸鹽水泥。若處于地下水流速快或含有腐蝕性元素、土的含水率大或固結(jié)強度要求高的場合下，則可根據(jù)工程需要，在水泥中摻入適量的外加劑，以達到速凝、高強、抗凍、耐蝕和漿液不沉淀等效果。此外，還可以在水泥中加入一定數(shù)量的粉煤灰，這不但利用了廢材，又降低了注漿材料的成本。⒎漿液集中，流失較少噴漿時，除一小部分漿液由于采用的噴射參數(shù)不適等原因，沿著管壁冒出地面外，大部分漿液均集聚在噴射流的破壞范圍內(nèi)，很少出現(xiàn)在土中流竄到很遠(yuǎn)地方的現(xiàn)象。⒏設(shè)備簡單，管理方便高壓噴射注漿全套設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、機動性強，占地少。能在狹窄和低矮的現(xiàn)場施工。施工管理簡便，在噴射過程中，通過對噴射的壓力、吸漿量和冒漿情況的測量，即可間接地了解旋噴的效果和存在的問題，以便及時調(diào)整旋噴參數(shù)或改變工藝，保證固結(jié)質(zhì)量。⒐安全生產(chǎn)高壓設(shè)備上有安全閥門或自動停機裝置，當(dāng)壓力超過規(guī)定時，閥門便自動開啟泄?jié){降壓或自動停機，不會因堵孔升壓造成爆破事故。此外高壓膠管（Φ19毫米的三層鋼絲裹繞高壓膠管安全使用壓力達40Mpa，爆破壓力為120Mpa），是不易損壞的。只要按規(guī)定進行維護管理，可以說是安全的。⒑無公害施工時機具的振動很小，噪音也很低，不會對周圍建筑物帶來振動的影響和產(chǎn)生噪音、公害，更不存在污染水域、毒化飲用水源的問題。三、適用范圍⒈適用土質(zhì)條件高壓旋噴注漿加固地基技術(shù)，主要適用于軟弱土層，如第四紀(jì)的沖（洪）積層、殘積層及人工填土等。這些正是建筑物地基常出現(xiàn)病害需要進行處理的地層。我國的實踐證明，砂類土、粘性土、黃土和淤泥都能進行噴射加固，效果較好。解決了小顆粒土不易注漿加固的難題。但對于礫石直徑過大、礫石含量過多及有大量纖維的腐植土，噴射質(zhì)量稍差，有時甚至還不如靜壓注漿的效果。適用旋噴的工程種類一覽表（1）增加地基強度度：⒈⒈提高地基基承載力⒉整治局部地表下下沉⒊樁基礎(chǔ)⒋應(yīng)力擴散（2）擋土圍堰及底底下工程：：⒌保護臨近近構(gòu)筑物⒍地下工程程建設(shè)⒎市政排水水管道工程程⒏防止基坑坑底部隆起起（3）增大土的摩擦擦力：⒐防止小型型坍方滑坡坡⒑錨固基礎(chǔ)礎(chǔ)（4）減小振動防止止液化：⒒減小設(shè)備備基礎(chǔ)振動動⒓防止砂土土液化（5）降低土的含水水量：⒔整治路基基翻漿冒泥泥⒕防止地基基凍脹（6）防滲帷幕：⒖水庫壩基基防滲⒗礦山井巷巷帷幕⒘防止管道道漏氣⒙地下連續(xù)續(xù)墻的補缺缺⒚防止涌砂砂冒水（7）防止洪水沖刷刷：⒛防止橋渡渡、河堤及及水工建筑筑物基礎(chǔ)的的沖刷施工施工前，應(yīng)先做好下列準(zhǔn)備工作：（1）、收集并熟悉有關(guān)施工圖、工程地質(zhì)報告、土工實驗報告和地下管線、構(gòu)造物等資料；（2）、編制施工組織設(shè)計或施工大綱；（3）、原材料、半成品、成品的檢驗；（4）、施工機械設(shè)備的調(diào)試；（5）、必要的成樁試驗。（—）施工程序鉆孔、貫入噴射注漿管至鉆孔底設(shè)計標(biāo)高后噴射注漿，當(dāng)壓力流量達到規(guī)定值后，隨即旋轉(zhuǎn)和提升，進行自下而上噴射。其施工流程如圖所示。鉆孔打管插管試噴高壓噴射注漿噴射結(jié)束拔管器械清洗泥漿的排泄處理理調(diào)整鉆架角度鉆機就位（—）高壓噴射注漿施工流程示意圖高壓噴射注漿法施工程序，如圖㈡所示。（1）鉆機就位噴射注漿施工的第一道工序就是將使用的鉆機安置在設(shè)計的孔位上，使鉆孔頭對準(zhǔn)孔中心。同時為保證鉆孔達到設(shè)計要求的垂直度，鉆機就位后，必須作水平校正，使其鉆桿軸線垂直對準(zhǔn)鉆孔中心位置。噴射注漿管的允許傾斜度不得大于1.5%。（a）（b）（c）（d）（e）（f）（g）（二）高壓噴射注漿施工程序圖(a)振動打樁機就位；（b）樁管打入土中；（c）（d）（e）自下而上進行噴漿；（f）自動提升噴射注漿管；（g）拔出噴射注漿管與套管，下部形成噴射樁加固體（2）鉆孔 鉆孔的目的是為將噴射注漿管插入預(yù)定的地層中。鉆孔的方法很多，主要視地層中地質(zhì)情況、加固深度、機具設(shè)備條件而定。通常單管噴漿多使用76型旋轉(zhuǎn)振動鉆機，鉆進深度可達30m以上，試用于標(biāo)準(zhǔn)貫入度小于40的砂土和粘性土層，當(dāng)遇到比較堅硬的地層時宜用地質(zhì)鉆機鉆孔。一般在二重管和三重管噴漿法施工中，采用地質(zhì)鉆機鉆孔。鉆孔的位置與設(shè)計位置的偏差不得大于50mm。（3）插管 插管是將噴射注漿管插入地層預(yù)定的深度，使用76型振動鉆機鉆孔時，插管與鉆孔兩道工序合二為一，即鉆孔完畢，插管作業(yè)同時完成。使用地質(zhì)鉆機鉆孔完畢，必須拔出巖芯管，并換上噴射注漿管插入預(yù)定深度。在插管過程中，為防止泥沙堵塞噴嘴，可邊射水、邊插管，水壓力一般不超過1Mpa。如壓力過高，則易將孔壁射塌。（4）噴射注漿 當(dāng)噴射注漿插入預(yù)定深度后，由下而上進行噴射注漿。值班技術(shù)人員必須時刻注意檢查漿液初凝時間、注漿流量、風(fēng)量、壓力、旋轉(zhuǎn)提升速度等參數(shù)是否符合設(shè)計要求，并且隨時做好記錄，繪制過程曲線。 當(dāng)漿液初凝時間超過20h時，應(yīng)停止使用該水泥（正常水灰比1∶1），初凝時間為15h左右）。（5）沖洗 施工完畢，應(yīng)把注漿管等機具沖洗干凈，管內(nèi)機內(nèi)不得殘存水泥漿。通常把漿液換成水，在地面上噴射，以便把泥漿泵、注漿管和軟管內(nèi)的漿液全部排出。（6）移動工具 把鉆機等機具設(shè)備移到新孔位上。高壓旋噴樁技術(shù)參數(shù)(帷幔施工參數(shù))水灰比：1：1；壓力：>15Mpa；提升速度：8~15cm/min；旋噴速度：8~15r/min；（宜取提升速度的0.8~1.0倍）流量：80～1120L//min；噴嘴直徑：2～～3mm；水泥用量：2440㎏/m。（二）噴射施工工工藝 土的種類和密實實度、地下下水、土顆顆粒的化學(xué)學(xué)性電器性性等因素，雖雖對噴射注注漿不再象象靜壓注漿漿那樣有質(zhì)質(zhì)的影響，但但卻在一定定程度上有有量的關(guān)系系。 為在眾多的影響響因素條件件下，取得得較理想的的噴射效果果，施工過過程中應(yīng)根根據(jù)出現(xiàn)的的問題采取取必要的措措施進行處處理。噴射深層長樁對噴射深層長樁樁，應(yīng)按地地質(zhì)剖面圖圖及地下水水等資料，在在不同深度度，針對不不同地質(zhì)土土質(zhì)情況，選選用合適的的噴射參數(shù)數(shù)，才能獲獲得均勻密密實的長樁樁。對深層層硬土，可可采用增加加壓力和流流量或適當(dāng)當(dāng)降低旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)和提升速速度等方法法。重復(fù)噴射對土體進行第一一次噴射時時，噴射流流沖擊對象象為破壞原原狀結(jié)構(gòu)土土。若在原原位進行第第二次噴射射時，則噴噴射流沖擊擊對象已變變成為漿土土混合液，沖沖擊破壞所所遇到的阻阻力較第一一次噴射時時小。因此此，在一般般情況下，重重復(fù)噴射有有增加固結(jié)結(jié)體直徑的的效果，增增大的數(shù)值值主要隨土土質(zhì)密度而而定。由于于增徑大小小難以控制制，不能把把他作為增增徑的主要要措施。通通常在發(fā)現(xiàn)現(xiàn)漿液噴射射不足影響響固結(jié)質(zhì)量量時或工程程要求較大大的直徑時時才進行重重復(fù)噴射?？刂乒腆w形狀通過調(diào)節(jié)噴射壓壓力和注漿漿量，改變變噴嘴移動動方向和速速度達到控控制固結(jié)體體的形狀。根根據(jù)工程情情況，可噴噴射成以下下形狀的固固結(jié)體：（1）圓盤狀：只旋旋轉(zhuǎn)不提升升或不提升升；（2）圓柱狀：邊提提升邊旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)；（3）大底狀：在底底部噴射時時，加大壓壓力作重復(fù)復(fù)噴射或減減低噴嘴的的旋轉(zhuǎn)提升升速度；（4）大帽狀：旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)到頂端時時加大壓力力或做重復(fù)復(fù)噴射或減減低噴嘴旋旋轉(zhuǎn)和提升升速度；（5）糖葫蘆狀：在在噴漿過程程中加大壓壓力，減低低噴嘴的旋旋轉(zhuǎn)和提升升速度。消除固結(jié)體頂部部凹穴當(dāng)采用水泥漿液液進行噴射射時,在漿液與與土攪拌混混合后的凝凝固過程中中,由于漿液液的析水作作用,一般都有有不同程度度的收縮,造成固結(jié)結(jié)體頂部出出現(xiàn)一個凹凹穴,凹穴的深深度隨土質(zhì)質(zhì)、漿液的的析出性、固固結(jié)體的直直徑和全長長等因素而而不同，一一般深度在在0.3~~1.0之間。 這種凹穴現(xiàn)象，對對于地基加加固或防滲滲堵水，是是極為不利利的，必須須采取措施施予以消除除。目前通通常采用以以下幾種：：（1）對于新建工程基基地當(dāng)噴漿完畢后，開開挖出固結(jié)結(jié)體頂部，對對凹穴灌注注混凝土或或直接從噴噴射孔中再再次注入漿漿液填滿凹凹穴為止。既有構(gòu)筑物地基基采用兩次注漿的的辦法較為為有效，即即噴射注漿漿完成后，固固結(jié)體的頂頂部與構(gòu)筑筑物基礎(chǔ)的的底部之間間有間隙，在在原噴射孔孔位上，進進行第二次次注漿，漿漿液的配方方應(yīng)不收縮縮或具有膨膨脹性的材材料。冒漿處理在噴漿過程中，往往往有一定定的數(shù)量的的土粒，隨隨著一部分分漿液沿著著注漿管管管壁冒出地地面。冒漿漿（內(nèi)有土土粒、水及及漿液）量量小于注漿漿量20%為正常，超超過20%或完全不不冒漿時，應(yīng)應(yīng)查明原因因，采取相相應(yīng)措施。 量過大的主要原原因是有效效噴射范圍圍與注漿量量不相適應(yīng)應(yīng)，注漿量量大大超過過噴漿固結(jié)結(jié)所需的漿漿量所至。減減少冒漿量量采取的措措施為：①提高噴射射壓力；②適當(dāng)縮小小噴嘴孔徑徑；③加快旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)和提升速速度。對于于冒出地面面的漿液，若能迅速的進行過濾、沉淀除去雜質(zhì)和調(diào)整濃度后，可予以回收利用。但回收的漿液中難免沒有砂粒，只有在三重管噴射注漿法可以冒漿再注漿。冒漿若系地層中中有較大空空隙可采取取的措施為為：①在注漿液液中摻入適適量的速凝凝劑，縮短短固凝時間間，使?jié){液液在一定土土層范圍內(nèi)內(nèi)凝固；②在空隙地地段增大注注漿量，填填滿空隙后后在繼續(xù)正正常噴漿。通常沿著樁位的的方向開挖挖基槽，使使排出的泥泥漿存于槽槽內(nèi)，以免免污染環(huán)境境。四、施工設(shè)備及及施工人員員組織樁機設(shè)備錨桿鉆機：MMGJ-550灰漿泵：XXPB__90KWW攪拌機：22.2KWW電焊機：15KWW一)、質(zhì)量控制高壓噴射注漿單單管法的壓壓力宜大于于20Mppa提升速度度可取20～28㎝/min。高壓噴射注漿的的主要材料料為32.5普通硅酸酸鹽水泥。水泥漿液的水灰灰比應(yīng)按工工程要求確確定，可取取1：1。噴漿量Q：噴漿漿量Q：（L/根）可按按下式計算算：Q=（H/V）q(11+β)式中H—樁長（m）；VV—注漿管提提升速度（m/miin）；qq—泵的排漿漿量（L/miin）；β—漿液損失系數(shù)，一一般取0.1~~0.2。當(dāng)實際孔位、孔孔深和每個個鉆孔內(nèi)障障礙物、洞洞穴、涌水水、漏水及及與工程地地質(zhì)報告不不符等情況況時，應(yīng)詳詳細(xì)記錄。需要擴大加固范范圍或提高高強度的工工程，可采采取復(fù)噴措措施，即先先噴一遍清清水在噴一一遍或兩遍遍水泥漿。注漿管及噴嘴內(nèi)內(nèi)不得有任任何雜物，注注漿管接頭頭的密封必必須良好。鉆孔的傾斜度不不得大于1.5%。噴射時，要做好好壓力、流流量、冒漿漿量的量測測工作，并并按要求逐逐項記錄。鉆鉆桿的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)和提升必必須連續(xù)不不中斷。拆拆卸鉆桿繼繼續(xù)旋噴時時，要注意意保持鉆桿桿有10厘米的搭搭接長度，不不得使噴射射的固結(jié)體體脫節(jié)。深層旋噴時，應(yīng)應(yīng)先噴漿后后旋轉(zhuǎn)和提提升，以免免注漿管扭扭斷。攪拌水泥時，水水灰比要按按設(shè)計規(guī)定定，不得隨隨意更改，在在旋噴過程程中應(yīng)防止止水泥漿沉沉淀，使?jié)鉂舛冉档?。施工中旋噴樁的的廢漿應(yīng)與與充分利用用，施工過過程中可采采用在樁位處處開挖一定定深度和寬寬度的漿液液存儲溝，待待漿液凝固固后形成具具有一定強強度的樁間間橫系梁，以以增加地基基承載能力力。施工完畢，立即即拔出注漿漿管徹底清清洗注漿管管和注漿泵泵，管內(nèi)不不得有殘余余水泥漿。高壓噴射注漿法法施工常見見問題、產(chǎn)產(chǎn)生原因、預(yù)預(yù)防措施及及處理方法法。常見問題產(chǎn)生原因預(yù)防措施及處理理方法固結(jié)體強度不均均、縮頸噴射方法與機具具沒有根據(jù)據(jù)地質(zhì)條件件進行選擇擇噴漿設(shè)備出現(xiàn)故故障（管路路堵塞、串串、漏、卡卡鉆）中斷斷施工撥管速度、旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速度及注注漿量沒有有配合時，造造成樁身直直徑大小不不勻，漿液液有多有少少噴射的漿液與切切削的土粒粒強制拌和和不充分、不不均勻，直直接影響加加固效果穿過較硬的粘性性土，產(chǎn)生生縮頸根據(jù)設(shè)計要求和和地質(zhì)條件件，選用不不同的噴漿漿方法和機機具噴漿前，先進行行壓水壓漿漿壓氣試驗驗，一切正正常后方可可配漿，準(zhǔn)準(zhǔn)備噴射，保保證連續(xù)進進行。配漿漿時必須用用篩過濾根據(jù)固結(jié)體的形形狀及樁身身勻質(zhì)性，調(diào)調(diào)整噴嘴的的旋轉(zhuǎn)速度度、提升速速度、噴射射壓力和噴噴漿量對易出現(xiàn)縮頸部部位及底部部不易檢查查處進行定定位旋轉(zhuǎn)噴噴射（不提提升）或復(fù)復(fù)噴的擴大大樁徑辦法法控制漿液的水灰灰比及稠度度嚴(yán)格要求噴嘴的的加工精度度、位置、形形狀、直徑徑等，保證證噴漿效果果壓力上不去安全閥和管路接接頭處密封封圈不嚴(yán)而而有泄漏現(xiàn)現(xiàn)象泵閥損壞，油管管破裂漏油油安全閥的安全壓壓力過低，或或吸漿管內(nèi)內(nèi)留有空氣氣或密封圈圈泄漏栓塞油泵調(diào)壓過過低應(yīng)停機檢查，經(jīng)經(jīng)檢查后壓壓力自然上上升，并以以清水進行行調(diào)壓試驗驗，以達到到所要求的的壓力為止止壓力驟然上升噴嘴堵塞高壓管路清洗不不凈，漿液液沉淀或其其他雜物堵堵塞管路泵體或出漿管路路有堵塞應(yīng)停機檢查，首首先卸壓，如如噴嘴堵塞塞，將鉆桿桿提升，用用銅針疏通通；其他情情況堵塞應(yīng)應(yīng)松開接頭頭進行疏動動，待堵塞