第六節(jié)-高壓噴射注漿法

2、高壓噴射注漿法分類：?jiǎn)喂芊?、二重管法和三重管法?）、單管法如圖3-17所示。利用鉆成孔至設(shè)計(jì)深度；插入帶特殊噴嘴的注漿管，用高壓設(shè)備，使?jié){液以20～40MPa的壓力從噴嘴噴出，沖擊破壞土體，然后注漿管邊旋轉(zhuǎn)、邊上提，漿液與土粒充分?jǐn)嚢杌旌喜⒛毯?，土中形成一固結(jié)體，從而使地基得到加固。固結(jié)體直徑一般在0.3～0.8m。（2）、二重管法如圖3-18所示。具有又通道的二重注漿管；分別噴射水泥漿和壓縮空氣。利用鉆成孔至設(shè)計(jì)深度；插入帶特殊噴嘴的二重注漿管，用高壓設(shè)備，噴射出20MPa的壓力的水泥漿和0.7Mpa的壓縮空氣，復(fù)合噴出，由于壓縮空氣在外側(cè)，顯著提高沖擊破壞土體能力，然后隨注漿管邊旋轉(zhuǎn)、邊上提，最后在土中形成一個(gè)圓柱形的固結(jié)體，從而使地基得到加固。固結(jié)體直徑一般在1.0m左右。（3）、三重管法如圖3-19所示。具有又通道的三重注漿管；分別噴射高壓水、水泥漿和壓縮空氣。利用鉆成孔至設(shè)計(jì)深度；插入帶特殊噴嘴的三重注漿管，用高壓設(shè)備，噴射出20MPa的水射流外環(huán)繞0.7Mpa的空氣流復(fù)合噴出，沖擊破壞土體形成較大的空隙，再噴出1～3Mpa的水泥漿，然后隨邊旋轉(zhuǎn)、邊上提，最后在土中形成一個(gè)直徑較大的圓柱形的固結(jié)體，從而使地基得到加固。固結(jié)體直徑一般在1.0~2.0m左右。旋噴可采用任何一種，定噴和擺噴宜用三重管法。三重管處理的直徑和深度最長(zhǎng)；二重管次之；單管法最短。二、、注漿材料1、水泥漿類型（1）普通型水泥漿：純水泥漿，不加任何外加劑。一般用32.5普通硅酸鹽水泥。（2）早強(qiáng)型水泥漿：對(duì)地下水較發(fā)達(dá)的地基，宜在水泥漿中摻入速凝早強(qiáng)劑。常用的有氯化鈣、水玻璃、三乙醇胺和三乙醇胺復(fù)合配方時(shí)，加快凝固時(shí)間，有效提高固結(jié)體的后期強(qiáng)度。（3）填充劑型的水泥漿：將粉煤灰、礦碴等材料作為填充劑摻入水泥漿中，降低成本。（4）其他類型的水泥漿：摻水玻璃為抗?jié)B型；摻氯化鈣、亞硝酸胺、三乙醇胺為抗蝕型；摻沸石粉、氯化鈣、三乙醇胺為抗凍型。2、對(duì)材料的要求（1）可噴性的要求：必需具有良好可噴性。一般水灰比越小，高壓噴射處理的地基的強(qiáng)度越高。水灰比小于0.8時(shí)，噴射困難，一般都在1：1～1.5間變動(dòng)，水灰比為1：1。（2）穩(wěn)定性要求：是指水泥的穩(wěn)定性。水泥成分不穩(wěn)定時(shí)，將導(dǎo)致水泥漿凝固時(shí)間長(zhǎng)，強(qiáng)度低。所以要質(zhì)量檢驗(yàn)合格方能使用。三、施工工藝：（1）主要機(jī)具：鉆機(jī)、高壓泥漿泵、空壓機(jī)、高壓水泵、普通泥漿泵、注漿管、泥漿攪拌機(jī)和高壓膠管等。三類高壓噴射注漿法所用機(jī)具的組配情況，如表3-7所示。（2）工藝技術(shù)參數(shù)：高壓噴射注漿時(shí)，高壓水、壓縮空氣、水泥漿和注漿管的常用技術(shù)參數(shù)如表3-8所示。表3-7高壓噴射注漿法主要施工機(jī)具機(jī)械設(shè)備名稱常用型號(hào)規(guī)格所用機(jī)具單管二重管法三重管法高壓泥漿泵SNC-H300水泥車壓力30mpa,流量100L/min√√高壓水泵3XB3D2-S壓力20~40mpa,流量80L/min√鉆機(jī)工程地質(zhì)鉆76振動(dòng)鉆壓力0.7mpa，氣量3m3/min√√√泥漿泵BW-150/200/250容積1.2m3，轉(zhuǎn)速30~40r/min√空壓機(jī)√√泥漿攪拌機(jī)√√√單管√二重管√三重管√高壓膠管√√√表3-8高壓噴射注漿常用技術(shù)參數(shù)介質(zhì)及技術(shù)參數(shù)單管法二重管法三重管法高壓水壓力/Mpa流量/(L/min)噴嘴直徑/mm噴嘴個(gè)數(shù)﹥2030~1202~32~4壓縮空氣壓力/Mpa流量/(L/min)噴嘴直徑/mm噴嘴個(gè)數(shù)≥0.7≥31~3環(huán)狀噴嘴2≥0.7≥31~3環(huán)狀噴嘴2~4水泥漿液壓力/Mpa流量/(L/min)噴嘴直徑/mm噴嘴個(gè)數(shù)﹥2080~1202~32﹥2080~1202~321~3100~15010~141注漿管提升速度/m/min)旋轉(zhuǎn)速度（r/mm外徑mm0.1~0.2510~20￠42、￠500.1~0.2510~20￠42、￠500.1~0.2510~20￠42、￠903、施工工序如右圖所示。施工步驟如下：（1）清礙；（2）機(jī)具就位；對(duì)準(zhǔn)孔位中心，偏差不超過(guò)50mm。高壓泥泵不易太遠(yuǎn)。（3）鉆至設(shè)計(jì)深度；（4）插入注漿管；（5）噴射注漿，插到設(shè)計(jì)深度后，按設(shè)計(jì)參數(shù)，自下而上進(jìn)行噴射注漿，并做好現(xiàn)場(chǎng)記錄。（6）沖洗機(jī)具，移動(dòng)機(jī)具到新的孔位。四、質(zhì)量檢驗(yàn)1、檢驗(yàn)內(nèi)容ⅰ、固結(jié)體質(zhì)量檢驗(yàn)。包括整體性、均勻性、垂直度、有效直徑、抗壓強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度、抗凍性、抗?jié)B性、抗蝕性和耐久性等方面的檢驗(yàn)。檢驗(yàn)時(shí)間要為施工結(jié)束28天后。ⅱ、土、固結(jié)體復(fù)合地基承載力檢驗(yàn)。檢驗(yàn)時(shí)間要為施工結(jié)束28天后。ⅲ、建筑物沉降觀測(cè)。檢驗(yàn)點(diǎn)數(shù)量可取施工注漿孔數(shù)的2%～5%。對(duì)不足20孔的至少取2個(gè)點(diǎn)。不合格者應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)噴。檢驗(yàn)點(diǎn)的位置在建筑物荷載較大處、防滲帷幕中心線上、施工中出現(xiàn)異常情況復(fù)雜處等。2、檢驗(yàn)方法可采用開(kāi)挖檢驗(yàn)、鉆孔取芯檢驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)等方法進(jìn)行。（1）開(kāi)挖檢驗(yàn)。待固結(jié)體有一定強(qiáng)度后，就可以開(kāi)挖檢驗(yàn)?？梢暂^全面檢驗(yàn)固結(jié)體垂直度和固結(jié)形狀。（2）鉆孔取芯。在固結(jié)體上取芯并做成標(biāo)準(zhǔn)試件進(jìn)行室內(nèi)土工試驗(yàn)，以檢驗(yàn)固結(jié)體內(nèi)部的均勻程度、物理力學(xué)特性能是否符合設(shè)計(jì)要求。（3）標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)。是將63.5kg重穿心錘，從760mm高處自由落下，貫入土中30mm后，記錄所需的次數(shù)N。試驗(yàn)部位選在固結(jié)體中部附近，每隔一定深度應(yīng)作一次檢驗(yàn)，以便比較不同深處的N值，以此判固結(jié)體的力學(xué)特性。（4）平板荷載試驗(yàn)。它分垂直和水平兩種。試驗(yàn)前要在固結(jié)體外澆0.2～0.3m厚的鋼筋混凝土板，然后分級(jí)施加荷載，記錄地基變形穩(wěn)定時(shí)間的沉降量。通過(guò)變形和荷載的關(guān)系曲線，求得地基承力和變形特性。此方法是檢驗(yàn)地基處理質(zhì)量的良好方法，由于試驗(yàn)工作量大，因此只有基礎(chǔ)為甲級(jí)的工程才采用。3、施工時(shí)的充許偏差和檢驗(yàn)方法：詳見(jiàn)表3-9。項(xiàng)目序號(hào)檢驗(yàn)項(xiàng)目充許偏差或充許值檢驗(yàn)方法單位數(shù)值主控項(xiàng)目1水泥計(jì)外摻劑質(zhì)量符合出廠要求查產(chǎn)品合格證書或抽檢2水泥用量設(shè)計(jì)要求查電流表及水泥漿水灰比3樁體強(qiáng)度功完整性檢驗(yàn)設(shè)計(jì)要求按規(guī)定方法4地基承載力設(shè)計(jì)要求按規(guī)定方法一般項(xiàng)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(cè)鉆桿或?qū)崪y(cè)3孔深mm±200用鋼尺量4注漿壓力按設(shè)計(jì)參數(shù)指標(biāo)查壓力表5樁體搭接mm＞200用鋼尺量6樁體直徑mm≤50開(kāi)挖后用鋼尺量7樁身中心充許偏差開(kāi)挖后樁頂下500mm處用鋼尺量，d為樁徑表3-9高壓噴射注漿地基質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)五、工程實(shí)例：案例名稱：杭州市之江路改建工程中高壓噴射注漿地基加固處理1工程概況

之江路改建工程是“九五”期間杭州市的一個(gè)重點(diǎn)工程，工程位于杭州市錢江一橋以西至珊瑚沙閘，設(shè)計(jì)路面從原兩車道改建為雙向四車道。由于道路一側(cè)為西湖風(fēng)景區(qū)的山體，故道路必須向錢塘江一側(cè)外移12m，外移段采用重力式混凝土擋墻，底寬7．50m，高6．15m（圖1）。由于該工程與一期抗咸供水工程相結(jié)合，時(shí)間緊迫，在尚未完成地質(zhì)詳勘就開(kāi)始動(dòng)工，沒(méi)有對(duì)地基加固處理作較深的分析。

經(jīng)地質(zhì)詳勘表明道路外移段地質(zhì)較為復(fù)雜，擋土墻地基既有巖基，又有粉土基礎(chǔ)。已澆筑完成的混凝土擋墻鋼筋混凝土底板在樁號(hào)0＋350～0＋550，0＋600～0＋650范圍內(nèi)，原設(shè)計(jì)方案不能滿足擋墻穩(wěn)定的需要，需進(jìn)行地基加固。

2工程地質(zhì)條件

樁號(hào)0＋350～0＋550、0＋600～0＋650段位于杭州九溪出水口匯入錢塘江上下游。該區(qū)域地質(zhì)剖面分為四層：第一層為含礫粉土，含礫淤泥質(zhì)土，厚度0．1～3．30m。第二層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，厚度22．50～25．50m，第三層含粘礫砂層，厚度6．0～7．1m。第四為微風(fēng)化巖層，淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層厚且含水量高達(dá)40％～50％，內(nèi)摩擦角為5°，粘結(jié)力7kPa，工程地質(zhì)力學(xué)性能指標(biāo)較差。

3地基加固方案設(shè)計(jì)

3．1

方案的確定

根據(jù)地質(zhì)情況和已完成的擋墻鋼筋混凝土底板施工的實(shí)際情況，在方案設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)采用鋼筋混凝土灌注樁，樹(shù)根樁和高壓噴射注漿地基加固處理方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。

（1）鋼筋混凝土灌注樁方案為間距3．50m，直徑1．0m的灌注樁深入持力層，即含礫砂層不少于2．50m，已建鋼筋混凝土底板需拆除，進(jìn)度慢，費(fèi)用高，每延米1．4萬(wàn)元。

（2）樹(shù)根樁方案為設(shè)縱向三排樁孔，橫向間距1．25m，縱向間距1．50m，每個(gè)孔（鉆孔直徑0．25m）布置3根直徑0．25m鋼筋混凝土斜樁，樁進(jìn)入持力層即含礫砂層≥2．50m，并能較方便穿越表層的鋼筋混凝土底板和塊石拋石層，費(fèi)用為每延米0．8萬(wàn)元，缺點(diǎn)是鉆孔和樁的數(shù)量較多，底板鉆孔300個(gè)，樁總數(shù)為900根，施工時(shí)間需2個(gè)月，樁的質(zhì)量檢測(cè)要求高，施工難度大。

（3）高壓噴射注漿方案為：設(shè)縱向3排樁孔，梅花型布置，縱向孔距為3．0m，橫向?yàn)?．50m，其中兩排邊孔形成旋噴，樁徑不小于1．20m，中間為擺噴，擺噴凝積體斷面長(zhǎng)不小于1．60m，注漿均需深入持力層，即含礫砂層不小于2．50m，每延米造價(jià)為0．85萬(wàn)元，可方便地穿越表層鋼筋混凝土底板和塊石拋石填層，鉆孔直徑為0．13m。本著確保質(zhì)量，加快進(jìn)度，技術(shù)合理，經(jīng)濟(jì)合算的原則，最后確定高壓噴射注漿加固地基方案，見(jiàn)圖2、圖3所示。3．2

高壓噴射注漿方案設(shè)計(jì)

3．2．1高壓噴射注漿原理

本工程采用三重管高噴注漿法，基本原理為：利用高壓水泵，空氣壓縮機(jī)和灌漿泵，分別把高壓水、壓縮空氣和水泥漿經(jīng)三重管從噴頭的噴嘴中噴出，直徑不同，軸線重合的三重管，內(nèi)管送水，中管送氣，外管送水泥漿，以水氣為復(fù)合噴射流從噴嘴射出后作用于土體上，壓應(yīng)力和沖蝕的作用使噴射流沖擊切割破壞土體，并使?jié){液與土攪拌混合的功能，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間凝固成強(qiáng)度較高、滲透系數(shù)小的固結(jié)體。

3．2．2高壓噴射注漿施工參數(shù)設(shè)計(jì)

（1）主要技術(shù)指標(biāo)：①噴射深度進(jìn)入粘土夾礫砂層不小于2．50m；②旋噴樁直徑不小于1．20m，擺噴施工的擺動(dòng)角度不小于45°，噴射斷面延長(zhǎng)體不小于1．60m；③凝積體強(qiáng)度≥4MPa，且噴射注漿凝積體與擋土墻底板聯(lián)結(jié)部位連續(xù)、密實(shí)。

由于高壓噴射注漿施工參數(shù)受外界影響因素較多，根據(jù)此工程地質(zhì)情況，選兩個(gè)旋噴樁和一個(gè)擺噴樁的試驗(yàn)，試驗(yàn)參數(shù)見(jiàn)表1。（2）試驗(yàn)結(jié)果：①1＃旋噴樁樁徑1．42m，取樣抗壓強(qiáng)度5．8MPa；2＃旋噴樁樁徑1．92m，取樣抗壓強(qiáng)度10．5MPa；3＃擺噴體延伸長(zhǎng)度2．10m，長(zhǎng)邊1．30m，短邊0．8m，取樣抗壓強(qiáng)度6．2MPa。②樁體均勻性良好，漿量充填充分?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果表明高壓噴射注漿方案是可行的，確定合適的施工參數(shù)如下：水壓力不小于33MPa；氣壓力為0．7MPa；漿液比重不小于1．7g／cm3；旋噴提升速度6cm／min，轉(zhuǎn)速為6r／min；擺噴提升速度6cm／min，轉(zhuǎn)速為6r／min，擺角為45°；灰砂比：4∶1～3∶1，以提高凝積體的抗壓強(qiáng)度。

另外，與之相配套的機(jī)械水泵的水流量為75L／min，空壓機(jī)的氣流量為6m3／min，漿泵的漿液流量為80L／min。

4高壓噴射注漿加固地基的施工工藝

高壓噴射注漿加固在已澆厚80cm鋼筋混凝土底板下，伸入淤泥質(zhì)、粉質(zhì)粘土和夾礫砂層，加固地基350m。因施工正值春汛，錢塘江上游來(lái)水豐沛，工期非常緊迫，限于1個(gè)月內(nèi)完成，為此高噴工程施工從2個(gè)作業(yè)面進(jìn)行。高噴注漿鉆孔184個(gè)，按鉆孔縱向編號(hào)分3序進(jìn)行，先實(shí)施鋼筋混凝土底板兩側(cè)旋噴，后再進(jìn)行鋼筋混凝土底板中間擺噴，即在兩側(cè)旋噴凝結(jié)強(qiáng)度具