第六節(jié)-高壓噴射注漿法

2、高壓噴射注漿法分類：單管法、二重管法和三重管法（1）、單管法如圖3-17所示。利用鉆成孔至設計深度；插入帶特殊噴嘴的注漿管，用高壓設備，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、邊上提，漿液與土粒充分攪拌混合并凝固后，土中形成一固結體，從而使地基得到加固。固結體直徑一般在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。利用鉆成孔至設計深度；插入帶特殊噴嘴的二重注漿管，用高壓設備，噴射出20MPa的壓力的水泥漿和0.7Mpa的壓縮空氣，復合噴出，由于壓縮空氣在外側，顯著提高沖擊破壞土體能力，然后隨注漿管邊旋轉、邊上提，最后在土中形成一個圓柱形的固結體，從而使地基得到加固。固結體直徑一般在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。利用鉆成孔至設計深度；插入帶特殊噴嘴的三重注漿管，用高壓設備，噴射出20MPa的水射流外環(huán)繞0.7Mpa的空氣流復合噴出，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、邊上提，最后在土中形成一個直徑較大的圓柱形的固結體，從而使地基得到加固。固結體直徑一般在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；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）早強型水泥漿：對地下水較發(fā)達的地基，宜在水泥漿中摻入速凝早強劑。常用的有氯化鈣、水玻璃、三乙醇胺和三乙醇胺復合配方時，加快凝固時間，有效提高固結體的后期強度。（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度越高。水灰比小于0.8時，噴射困難，一般都在1：1～1.5間變動，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，將導致水泥漿凝固時間長，強度低。所以要質量檢驗合格方能使用。三、施工工藝：（1）主要機具：鉆機、高壓泥漿泵、空壓機、高壓水泵、普通泥漿泵、注漿管、泥漿攪拌機和高壓膠管等。三類高壓噴射注漿法所用機具的組配情況，如表3-7所示。（2）工藝技術參數(shù)：高壓噴射注漿時，高壓水、壓縮空氣、水泥漿和注漿管的常用技術參數(shù)如表3-8所示。表3-7高壓噴射注漿法主要施工機具機械設備名稱常用型號規(guī)格所用機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√鉆機工程地質鉆76振動鉆壓力0.7mpa，氣量3m3/min√√√泥漿泵BW-150/200/250容積1.2m3，轉速30~40r/min√空壓機√√泥漿攪拌機√√√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參數(shù)介質及技術參數(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噴嘴個數(shù)﹥2080~1202~32﹥2080~1202~321~3100~15010~141注漿管提升速度/m/min)旋轉速度（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）機具就位；對準孔位中心，偏差不超過50mm。高壓泥泵不易太遠。（3）鉆至設計深度；（4）插入注漿管；（5）噴射注漿，插到設計深度后，按設計參數(shù)，自下而上進行噴射注漿，并做好現(xiàn)場記錄。（6）沖洗機具，移動機具到新的孔位。四、質量檢驗1、檢驗內容ⅰ、固結體質量檢驗。包括整體性、均勻性、垂直度、有效直徑、抗壓強度、抗剪強度、抗凍性、抗?jié)B性、抗蝕性和耐久性等方面的檢驗。檢驗時間要為施工結束28天后。ⅱ、土、固結體復合地基承載力檢驗。檢驗時間要為施工結束28天后。ⅲ、建筑物沉降觀測。檢驗點數(shù)量可取施工注漿孔數(shù)的2%～5%。對不足20孔的至少取2個點。不合格者應進行補噴。檢驗點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)異常情況復雜處等。2、檢驗方法可采用開挖檢驗、鉆孔取芯檢驗、標準貫入試驗等方法進行。（1）開挖檢驗。待固結體有一定強度后，就可以開挖檢驗?？梢暂^全面檢驗固結體垂直度和固結形狀。（2）鉆孔取芯。在固結體上取芯并做成標準試件進行室內土工試驗，以檢驗固結體內部的均勻程度、物理力學特性能是否符合設計要求。（3）標準貫入試驗。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。試驗部位選在固結體中部附近，每隔一定深度應作一次檢驗，以便比較不同深處的N值，以此判固結體的力學特性。（4）平板荷載試驗。它分垂直和水平兩種。試驗前要在固結體外澆0.2～0.3m厚的鋼筋混凝土板，然后分級施加荷載，記錄地基變形穩(wěn)定時間的沉降量。通過變形和荷載的關系曲線，求得地基承力和變形特性。此方法是檢驗地基處理質量的良好方法，由于試驗工作量大，因此只有基礎為甲級的工程才采用。3、施工時的充許偏差和檢驗方法：詳見表3-9。項目序號檢驗項目充許偏差或充許值檢驗方法單位數(shù)值主控項目1水泥計外摻劑質量符合出廠要求查產品合格證書或抽檢2水泥用量設計要求查電流表及水泥漿水灰比3樁體強度功完整性檢驗設計要求按規(guī)定方法4地基承載力設計要求按規(guī)定方法一般項目1鉆孔位置mm≤50用鋼尺量2鉆孔垂直度%≤1.5經緯儀測鉆桿或實測3孔深mm±200用鋼尺量4注漿壓力按設計參數(shù)指標查壓力表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樁身中心充許偏差開挖后樁頂下500mm處用鋼尺量，d為樁徑表3-9高壓噴射注漿地基質量檢驗標準五、工程實例：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”期間杭州市的一個重點工程，工程位于杭州市錢江一橋以西至珊瑚沙閘，設計路面從原兩車道改建為雙向四車道。由于道路一側為西湖風景區(qū)的山體，故道路必須向錢塘江一側外移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合，時間緊迫，在尚未完成地質詳勘就開始動工，沒有對地基加固處理作較深的分析。

經地質詳勘表明道路外移段地質較為復雜，擋土墻地基既有巖基，又有粉土基礎。已澆筑完成的混凝土擋墻鋼筋混凝土底板在樁號0＋350～0＋550，0＋600～0＋650范圍內，原設計方案不能滿足擋墻穩(wěn)定的需要，需進行地基加固。

2工程地質條件

樁號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)域地質剖面分為四層：第一層為含礫粉土，含礫淤泥質土，厚度0．1～3．30m。第二層淤泥質粉質粘土，厚度22．50～25．50m，第三層含粘礫砂層，厚度6．0～7．1m。第四為微風化巖層，淤泥質粉質粘土層厚且含水量高達40％～50％，內摩擦角為5°，粘結力7kPa，工程地質力學性能指標較差。

3地基加固方案設計

3．1

方案的確定

根據(jù)地質情況和已完成的擋墻鋼筋混凝土底板施工的實際情況，在方案設計時，對采用鋼筋混凝土灌注樁，樹根樁和高壓噴射注漿地基加固處理方案進行技術經濟比較。

（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，進度慢，費用高，每延米1．4萬元。

（2）樹根樁方案為設縱向三排樁孔，橫向間距1．25m，縱向間距1．50m，每個孔（鉆孔直徑0．25m）布置3根直徑0．25m鋼筋混凝土斜樁，樁進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，費用為每延米0．8萬元，缺點是鉆孔和樁的數(shù)量較多，底板鉆孔300個，樁總數(shù)為900根，施工時間需2個月，樁的質量檢測要求高，施工難度大。

（3）高壓噴射注漿方案為：設縱向3排樁孔，梅花型布置，縱向孔距為3．0m，橫向為2．50m，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，每延米造價為0．85萬元，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。本著確保質量，加快進度，技術合理，經濟合算的原則，最后確定高壓噴射注漿加固地基方案，見圖2、圖3所示。3．2

高壓噴射注漿方案設計

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，空氣壓縮機和灌漿泵，分別把高壓水、壓縮空氣和水泥漿經三重管從噴頭的噴嘴中噴出，直徑不同，軸線重合的三重管，內管送水，中管送氣，外管送水泥漿，以水氣為復合噴射流從噴嘴射出后作用于土體上，壓應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，經過一定時間凝固成強度較高、滲透系數(shù)小的固結體。

3．2．2高壓噴射注漿施工參數(shù)設計

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

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)此工程地質情況，選兩個旋噴樁和一個擺噴樁的試驗，試驗參數(shù)見表1。（2）試驗結果：①1＃旋噴樁樁徑1．42m，取樣抗壓強度5．8MPa；2＃旋噴樁樁徑1．92m，取樣抗壓強度10．5MPa；3＃擺噴體延伸長度2．10m，長邊1．30m，短邊0．8m，取樣抗壓強度6．2MPa。②樁體均勻性良好，漿量充填充分。現(xiàn)場試驗結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，轉速為6r／min；擺噴提升速度6cm／min，轉速為6r／min，擺角為45°；灰砂比：4∶1～3∶1，以提高凝積體的抗壓強度。

另外，與之相配套的機械水泵的水流量為75L／min，空壓機的氣流量為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、粉質粘土和夾礫砂層，加固地基350m。因施工正值春汛，錢塘江上游來水豐沛，工期非常緊迫，限于1個月內完成，為此高噴工程施工從2個作業(yè)面進行。高噴注漿鉆孔184個，按鉆孔縱向編號分3序進行，先實施鋼筋混凝土底板兩側旋噴，后再進行鋼筋混凝土底板中間擺噴，即在兩側旋噴凝結強度具