11高压旋喷注浆法

第六章化学加固法高压喷射注浆法第一节概述一、高压喷射注浆法的种类1.概念高压喷射注浆法是将注浆管放入(或转入)预定深度后，通过底面的高压设备使装置在注浆管上的喷嘴喷出20～40MPa的高压射流冲击切割地基土体，与此同时，注入浆液使之与冲下的土强制混合，待凝结后，在土中形成具有一定强度的固结体，以达到改良土体的目的。⑴基本不存在挤土效应，对周围地基的扰动小；⑵可根据不同土质和工程设计要求，合理选择固化剂及配方，应用较为灵活；⑶施工无振动，无噪音，污染小，可在市区和建筑物密集地带施工；⑷土体加固后，重度基本不变，软弱下卧层不致产生较大附加沉降；⑸结构型式灵活多样，可根据工程需要，选用块状，柱状、壁状、格栅状。3.主要特点(二)应用范围(二)应用范围⑴已有建筑物和新建建筑的地基处理，提高地基强度，减少或整治建筑物的沉降和不均允沉降；⑵深基坑侧壁挡土或当水以保护邻近建筑物及保护地下工程建设；⑶基坑底部加固、防止管涌与隆起；⑷坝体的加固及防水帷幕；⑸边坡加固及隧道顶部加固。第二节高压喷射注浆法加固机理一、喷射流的有关性质分为单液高压喷射流和水(浆)气同轴喷射流。A区：主要区域分为喷射核和迁移区1.单项喷射流的动压衰减规律xxppcm020)(xxppcmnmxpdkp/··01/20空气中喷射水：水中喷射水：在介质中的经验公式：2.空气帷幕对水(浆)射流动压衰减的影响二、加固地基机理(一)高压射流对土体的破坏作用1.喷射动压破坏力可由右式确定：当ρ和A一定时，破坏力与流速的平方成正比。要增加流速，就要增加喷射压力，使喷射流有足够的能量冲击破坏土体。mVQF··AVQm·2··mVAF2.挤压力：在喷射过程中，有效射流长度内的土体结构被破坏至喷射流的终期区域，能量率将很大，不能切割土体，但能对有效射流边界的土产生挤压力，有挤密效果，并使部分浆液进入土粒之间的孔隙中，使固结体与周围土体联结紧密。(二)成桩机理1.旋喷成桩机理旋喷时，高压射流边旋转边缓慢提升，对周围土体进行切削破坏，被切削下来的一部分细小的土颗粒被喷射浆液置换，被液流携带到地表(冒浆)，其余的土颗粒在喷射动压，离心力和重力的共同作用下，在横断面按质量大小重新分布，形成一种新的水泥—土网络结构。2.定(摆)喷成壁机理定喷施工时，喷嘴在逐渐提升的同时，不旋转或按一定角度摆动，在土体中形成一条沟槽。被冲下的土粒一部分被携带流出底面，其余土粒与浆液搅拌混合，最后形成一个板(墙)状固结体。(三)固结体的基本性状及其影响因素1.固结体尺寸影响因素主要有：①土的类别及其密实程度；②喷射方式；③喷射技术参数；④地层静水压力。⑴喷射方式的影响双重管加固体是单重管的1.3～1.5倍，三重管是单重管的1.5～2.0倍；复喷一次在粘性土中直径增加38％，砂性土中增加50％。⑵土层性质的影响当压力和提升速度一定时，土层中粘粒含量越高，加固体尺寸越小；土层密实度越高形成的加固体尺寸越小。⑶喷嘴直径的影响喷嘴直径越大，喷射流量越大，喷射流所携带的能量越大，所形成的加固体尺寸越大。⑷喷射压力喷射压力越大，喷射流的动量越大，破坏力越强，所形成的固结体尺寸就越大。⑸注浆管提升速度与旋转速度的影响①提升速度：可见提升速度越慢，加固体尺寸越大vdQe··5.2221·dkv②旋转速度⑹地层静水压力的影响喷嘴出口地层静水压力越大，喷嘴入口与出口的压差减小，喷射速度减小，有效喷射距离缩短，喷射效果减弱。在施工过程中，随着喷射深度的增加，静水压力增大，喷射距离减小，喷射直径将随之减小，容易形成上粗下细的形状。2.固结体形状3.固结土重度固结体的重度随土质不同而略有差别，在粘性土中形成的固结体的重度比原状土约轻10％，在砂土中所形成的固结体重度约重10％。4.固结体的渗透系数旋转固结体中含有气泡，形成一定的孔隙，但孔隙并不连同，且固结体外围有一层致密的硬壳，使固结体具有较好的防渗性能。5.固结体强度固结体强度主要取决于原地土质、浆料和填充率。使用同一配比的加固体，粘土的固结强度成倍地小于砂土的固结强度；外侧强度高于中心强度。6.单桩承载力：旋喷桩的承载力较高，且固结体直径越大，承载力越高。第三节设计计算一、地基加固工程旋喷桩设计计算(一)设计前应取得的资料；(二)固结体尺寸设定；(三)固结体强度设定；(四)单桩竖向承载力；(五)复合地基承载力；(六)复合地基变形计算；(七)孔距及布置旋喷桩的孔距应根据工程需要经计算确定，一般情况下取L＝(2～3)d；布孔方式可采用正方形、矩形或三角形。(八)喷浆材料与配方1.对浆液材料的要求：⑴优良好的可喷性；⑵有足够的稳定性；⑶气泡少；⑷有良好的力学性能及耐久性；⑸结石率高。2.常用的水泥浆液类型：⑴普通型；⑵速凝早强型；⑶高强型；⑷填充剂型；⑸抗冻型；⑹抗渗型；⑺抗蚀型。3.浆液配方⑴水灰比：单重管和双重管应取1：1～1.5：1对三重管：1：1或更小。⑵外加剂(九)浆液量计算220112··4)1(··4hdhkDQ)1(··qvHQ1····cwwccddQM·cwMM取体积法和喷量法中值较大者1.体积法：2.喷量法：确定水泥用量：水的用量：(一)防渗止水帷幕的形式1.柱列型；2.柱墙型；3.定喷防渗帷幕；4.摆喷防渗帷幕；5.复合型防渗帷幕。二、防渗止水帷幕设计(二)防渗止水帷幕设计1.高压喷射注浆孔孔距计算⑴定(摆)喷防渗帷幕孔距计算；①根据是喷结果确定喷射板墙的有效长度；②根据孔深、孔斜及喷射夹角计算：⑵旋喷桩防渗帷幕孔距计算①但排桩孔距计算：cos·)·(·20maxHLL··2maxHDL22LDe②多排桩：L＝0.866DS＝0.75D2.插入深度确定)(BCwhhDcciiBhD·2·hDw·hdeDs·11⑴防渗帷幕达不透水层防渗帷幕应尽量插入不透水层，保证不发生管涌按以下两式计算：；⑵防渗帷幕在透水层中一方面采取降水措施；一方面增加插入深度：，