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地基处理 第13章--高压喷射注浆法

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--高压喷射注浆法

--高压喷射注浆法

二重管法
? 三重管法: 使用分别输送水、气、浆三种介 质的三重注浆管。在以高压泵等高压发生装置 产生20-30MPa 左右的高压水喷射流的周围， 环绕一股0.5-0.7MPa 左右的圆筒状气流，进行
高压水喷射流和气流同轴喷射冲切土体，形成 较大的空隙，再另由泥浆泵注入压力为0.53MPa 的浆液填充，喷嘴作旋转和提升运动， 最后便在土中凝固为较大的固结体.日本称CJP 工法。
三重管法
? 多重管法 :这种方法首先需要在地面钻—个导 孔，然后置入多重管，用逐渐向下运动的旋转 超高压力水射流(压力约40MPa)，切削破坏四周 的土体，经高压水冲击下来的土和石成为泥浆 后，立即用真空泵从多重管中抽出。如此反复 地冲和抽，便在地层中形成一个较大的空间。 装在喷嘴附近的超声波传感器及时测出空间的 直径和形状，最后根据工程要求选用浆液、砂 浆、砾石等材料进行填充：于是在地层中形成 一个大直径的柱状固结体，在砂性土中最大可 达4m，日本称为SSS-MAN工法。
? 高压喷射注浆法 , 当时定名为 CCP 工法
? 1972年铁道部科学研究院率先开发高压喷射 注浆法。 1975 年，我国冶金、水电、煤炭、建 工等部门和部分高等院校，也相继进行了试验 和施工。已成功应用于已有建筑和新建工程的 地基处理、深基坑地下工程的支挡和护底、构 造地下防水帷幕等。
? 高压喷射注浆
? 定喷法施工时, 喷嘴一面喷射一面提升 , 喷射的方向 固定不变, 固结体形如板状或壁状。
? 摆喷法施工时喷嘴一面喷射一面提升 , 喷射的方向 呈较小角度来回摆动 , 固结体形如较厚墙状或扇状 。
? 定喷及摆喷两种方法通常用于基坑防渗、改善地基 土的渗流性质和稳定边坡等工程。
2、工艺类型
? 当前, 高压喷射注浆法的基本工艺类型有 : 单管旋 喷注浆法( 简称单管法 ) 、双管法、三管法和多管 法等四种方法。

软土地基处理高压喷射注浆法施工工艺

软土地基处理高压喷射注浆法施工工艺

根据喷射流移动的分向，高压喷射注浆法分为旋喷注浆、定喷注 浆和摆喷注浆三种。
高压喷射注浆法施工
软土地基处理
高压喷射注浆法
（1）加固原理
高压喷射注浆的关键是通过高压泵等装置，使液体获得巨大压能 后，用特定的流体运动方式，以很高的速度从一定形状的喷嘴中连 续不断地喷射出来，携带着高速集中的动能，直接冲击切削破坏土 体。高压喷射流集中和连续地作用在土体上，其喷射作用力有：
谢 谢 大 家 ！
挤压力以及气流搅动。
上述7种作用力对土体同时产生作用，当这些外力超过土体结构临 界值后，土体便遭到破坏，由整体变成松散状。松散的土颗粒在喷 射流的搅拌混合作用下，形成水泥与土的混合浆液。随着喷射流的 连续冲切和移动，土体破坏的范围不断扩大，水泥土混合浆液的体 积也不断增大，经一定时间的固化后，形成具有一定形状和尺寸的 固结体。
高压喷射注浆法施工
软土地基处理
高压喷射注浆法
（1）加固原理
喷射流动压力：高压喷射流具有很高的流速，向土体喷射时会在 一个很小的冲击面上产生很大的压应力作用。当压应力超过土颗粒 结构的临界破坏压力时，土体便发生破坏，一般要求高压泵的压力 在20MPa以上。
高压喷射注浆法施工
软土地基处理
（1）加固原理
高压喷射注浆法施工
（3）施工工艺
(3)单管法为例介绍施工工艺。
软土地基处理
喷射作业:当喷管插入预定深度后,由下而上进行喷射作业。 值班人员必须时刻注意浆液初凝时间、注浆流量、压力、旋转 提升速度等参数是否符合设计要求。
冲洗:喷射施工完毕后,应将注浆管等机具设备冲洗干净。
高压喷射注浆法施工
软土地基处理
高压喷射流集中和连续地作用在土体上，其喷射作用力有：

高压喷射注浆法

高压喷射注浆法

将注入剂形成高压喷射流，借助高压喷射流的切削和混合，使硬化剂和土体混合，形成圆柱状加固体，达到改良地基的方法。

在中国又称为“旋喷法”。

适用于处理砂类土、标准贯入值N<10的粘性土、淤泥和不含或含少量砾石的填土地基。

对于含有卵石的砾砂层，需通过现场试验，取得处理效果后，再决定是否采用旋喷法。

高压喷射注浆法可用作下列加固目的：(1)止水，形成防水幕，隔断地下水渗流；(2)防止基坑底部的粘性土涌土或砂类土管涌；(3)保护相邻构筑物或地下埋设物；(4)旧有建筑物的地基补强；(5)桩基的防护或代用；(6)地下盾构法等顶管施工时始末端的加固等。

设计主要包括加固体(桩)承载力确定，加固体直径确定，加固体强度确定，复合地基承载力确定，硬化剂用量确定，加固体的平面布置等。

加固体(桩)承载力确定可近似地按钻孔灌注桩的承载力计算方法确定。

桩的承载力取决于土的阻力和桩体强度。

按理论计算方法确定，包括按土体强度计算和按桩体材料强度计算。

按土体强度计算，可采用钻孔灌注桩的静力计算公式： [P]=μΣƒili+A[R] 式中[p]为加固体(桩)的容许承载力，N；μ为桩身截面周长，可按桩的直径计算，m；ƒi为各层土的容许摩阻力，N／m2；li为各层土的厚度，m；A为桩底支承面积，m2；[R]为桩尖处地基容许承载力，N，／m2。

按桩体材料强度计算：[P]=Kα[σ]A 式中[σ]为加固体(桩)材料的室内平均极限抗压强度，N／m2；α为加固体(桩)材料的强度折减系数，取0.4～0.5；A为加固体(桩)的横断面积，m2；K为安全系数。

此外，还可采取通过静荷载试验方法来确定旋喷桩的承载力，也可以利用静力触探和标准贯入触探的结果近似地计算承载力。

加固体(桩)直径确定加固体(桩)的直径和土质与施工方法等有密切关系，主要根据现场试验和工程实测资料确定。

加固体(桩)强度确定加固体(桩)的强度与土质和施工方法有密切关系。

采用单管法在砂类土中的加固体强度一般为3～7MPa，在粘性土中的加固体强度一般为 1.2～5MPa，采用三重管法在砂类土中的加固体强度为5～15MPa，在粘性土中的加固体强度为1～5MPa。

第13章高压喷射注浆法ppt课件

第13章高压喷射注浆法ppt课件

高压喷射注浆法所形成的固结体的形态与高压 喷射流的作用方向、移动轨迹和持续喷射时间
有密切关系。按喷射流移动轨迹分为旋喷、定 喷和摆喷三种。
旋喷法施工时, 喷嘴一面喷射一面旋转并提升, 固结 体呈圆柱状。主要用于加固地基, 提高土的抗剪强 度, 改善地基的变形性质, 也可组成闭合的帷幕, 用 于截阻地下水流和治理流砂。喷射法施工后, 在地 基中形成的圆柱体, 称为旋喷桩。
初期区域后为主要区域:轴向动压陡然减弱，喷射扩散 宽度和距离平方根成正比，扩散率为常数，喷射流的 混合搅拌在这一部分内进行。
主要区域后为终了区域:到此喷射流能量衰减很大，末 端呈雾化状态，这一区域的喷射能量较小。
喷射加固的有效喷射长度为初期区域长度和主要区域 长度之和，若有效喷射长度愈长，则搅拌土的范围愈 大，喷射加固体的直径也愈大。
高压喷射注浆法, 当时定名为CCP 工法
1972年铁道部科学研究院率先开发高压喷射 注浆法。1975年，我国冶金、水电、煤炭、建 工等部门和部分高等院校，也相继进行了试验 和施工。已成功应用于已有建筑和新建工程的 地基处理、深基坑地下工程的支挡和护底、构 造地下防水帷幕等。
高压喷射注浆
13.2 定义及其种类
第13章 高压喷射注浆法
Chapter 13 High Pressure Jet Grouting
13.1 概 述
13.1 Introduction
用高压水泥浆通过钻杆由水平方向的喷嘴喷 出，形成喷射流，以此切割土体并与土拌和形 成水泥土加固体的地基处理方法。
20 世纪60 年代末期, 日本NIT 公司在日本大阪 市地下铁道建设冻结法施工中, 由于冰冻融化, 造成严重事故, 后改为灌浆法施工。在灌浆过 程中, 浆液沿着土层交界面溢走很多, 不能完全 达到加固地基和止水的目的。在这关键时刻, 中西涉博士急中生智, 大胆引用了水力采煤技 术, 将高压水射流技术应用到灌浆工程中, 创造 出一种全新的施工法—— 高压喷射注浆法。

第章高压喷射注浆法ppt课件

第章高压喷射注浆法ppt课件
接形式见图11-20，其中(a)单喷嘴单墙首尾连接；(b) 双喷 嘴单墙前后对接；(c)双喷嘴单墙折线连接；(d)双喷嘴双 墙折线连接；(e)双喷嘴夹角单墙连接；(f)单喷嘴扇形单墙 首尾连接；(g)双喷嘴扇形单墙前后对接；(h)双喷嘴扇形 单墙折线连接。
六、基坑坑内内加固设计
加固形式有以下几种： (1) 排喷嘴是直接明显影响喷射质量的主要因素之一。喷嘴 通常有圆柱形、收敛圆锥形和流线行三种。(图11-25)
除了喷嘴的形状影响射流特性值外，喷嘴的内圆锥角 的大小对射流的影响也是比较明显的。试验表明：当圆锥 角θ为130~140时，由于收敛断面直径等于出口断面直径， 流量 损失很小，喷嘴的流速流量值较大。
(2)喷射注浆前要检查；高压设备和管路系统。设备的压力和 排量必须满足设计要求。管路系统的密封圈必须良好，各 通道和喷嘴内不得有杂物。
(3)喷射注浆作业后，由于浆液析水作用。一般均有不同程度 收缩，使固结体顶部出现凹穴，所以应及时用水灰比为 0.6的水泥浆进行补灌。并要预防其他钻孔排出的泥土或 杂物进入。
2.水（浆）、气同轴喷射流对土的破坏作用
单射流虽然具有巨大的能量，但由于压力在土中 急剧衰减，因此破坏土的有效射程较短，致使旋 喷固结体的直径较小。
旋喷时，喷射最终固结状况如图11-17所示。
定喷时，形成一个板状固结体，如图11-18所示。
3.水泥与土的固结机理
水泥与水拌合后，首先产生铝酸三钙水化 物和氢氧化钙，它们可溶于水中，但溶解度 不高，很快就达到饱和。这种化学反应连续 不断地进行，就析出一种胶质物体。胶质物 体有一部分混在水中悬浮，后来就包围在水 泥微粒的表面，形成一层胶凝薄膜。
（3）增大土的摩擦力和黏聚力 1)防止小型坍方滑坡(图11—9)。 2)锚固基础。

地基处理 12高压喷射注浆法

地基处理 12高压喷射注浆法

一般分为：旋喷、定喷和摆喷
高压喷射注浆法的分类（按注浆管的类型）
1）单管法(CCP)：利用钻机等设备将安装在注浆管底部侧面的特殊喷嘴置入 土层预定深度后，用高压泥浆泵等装置，以20MPa左右的压力，把浆液从喷嘴喷 射出去冲击破坏土体，同时借助注浆管的旋转和提升运动，使浆液与土体混合， 形成水泥土固体，其直径一般为0.3 ~ 0.8m，如图所示。
工程适用范围
• • • • • • • 1、增加地基强度 2、挡土围堰及地下工程建设 3、增大土的摩擦力和黏聚力 4、减少振动、防止液化 5、降低土的含水量 6、防渗帷幕 7、防止洪水冲刷
高压喷射注浆法的成桩机理
1. 旋喷成桩机理
在喷射动压、离心力和重力的共同 作用下，在横断面上土粒按其质量的 大小有规律的排列起来，小颗粒土在 中部居多，大颗粒土多在外侧和边缘 部分，四周未被剥落的土粒则被挤密 压缩，形成浆液主体、搅拌混合、压 缩和渗透层等部分，成为一种新型的 水泥土网状结构。固结体各部分的水 泥含量和强度不同。 经实测资料表 明，旋喷桩的平均抗压强度为半径的 0.8倍处的强度。
3. 浆液使用量的计算
浆液使用量计算有两种方法，体积法和喷量法，取大者作为喷射浆量。
1）体积法
4 4 3 式中 Q——需要的用浆量（m ）； De 、 D0——旋喷体直径、注浆管直径（m）； K1 K2——旋喷范围土的填充率（0.75 ~0.90），未旋喷范围土的填充率（0. 50 ~0.75）； h1、h2——旋喷长度、未旋喷长度（m）； β——损失率（0.1~0.2）。
3. 高压喷射注浆法在砾石层中的成桩机理 在大砾石中，喷射流因砾石的体大量重， 不能切削颗粒或使其移动和重新排列，喷射 流只能通过其空隙，充满四周。浆液向四周 挤压，其固化机理接近静压灌浆理论中的渗 透理论。

地基处理技术高压喷射注浆法

地基处理技术高压喷射注浆法

地基处理技术高压喷射注浆法
(1)高压喷射往浆法适用于处理淤泥、淤泥质土、流塑、软塑可塑敬'性土、粉土、
砂土、黄土、素填土和碎石土等地基。

当土中含有较多的大粒径块石、大量植物根茎或有较高的有机质时，以及地下水流速过大和已涌水的工程，应根据现场试验结果确定其适用性。

(2) 高压喷射注浆法分旋喷、定喷和摆喷三种类别。

根据工程需要和土质条件，可分
别采用单管法、双宫'法和三官'法。

加固形状可分为柱状、壁状、条状和块状。

(3)竖向承载旋喷桩复合地基宜在基础和桩'顶之间设置褥垫层。

褥垫层厚度可取
200300mm，其材料可选用中砂、粗砂、级配砂石等，最大粒，径不宜大于30mm。

地基处理高压喷射

地基处理高压喷射

高压喷射注浆法在基坑支护中的应用
1、 工程概况
南宁某高层住宅楼工程为地上26 层，地 下 2层的框架剪力墙结构，地下建筑面积 16327.31m2 ，基底面积3769.46 m2 。地下 室防水等级为二级。基坑开挖深度 9 m一 10.5 m，基坑支护采用土钉墙喷锚支护， 基 坑安全等级二级， 基坑南、 西面均靠市政道 路,路旁为住宅小区和集市， 北面邻近建筑为 高层办公楼,东面紧邻住宅小区。
3 、设计方案及技术选
3 、1 设计方案
根据基坑周边施工环境及地质勘探报告提供 的数据资料，参照相似工程的降水经验，结合实 际情况，在建筑物外周边轴线外 1 .2 m一2 .3 5 的位置， 设置止水帷幕； 止水帷幕平均厚度 2 5 c m ， 孔点间距 1 ． 2 m ， 周长约4 2 0 m ； 止水帷幕顶部标高 - 6 m ， 底部伸入强风化泥岩 层 ≥0 ． 5 m ；采用 4 2 ．5普通硅酸盐水泥。
2、 地质、 水文地质概况
工程所处区域属亚热带季风气候环境，年平均降雨量 1283.2m m ， 枯水季节月平均降雨量 41.8m m ， 丰水季节六 月平均降雨量 241.8 m m 。 现场地岩土层组成情况 ： ①素填土层： 厚度 0.2 m～3.0 m ； ②粘土层厚 1.10 m～7.30 m；③粉质粘土层： 厚0.40 m～ 7.20 m ，稍湿；④粉土层： 厚0.40 m~8.00 m ； ⑤粉砂 层： 厚 0.50~4 .00 m ， 稍湿 ； ⑥粉 土层 ： 厚 1.20 m~9.10 m ，湿：⑦细沙层：厚 0.3 m~3.60 m ， 湿、饱和； ⑧圆砾层： 饱和， 砾石含量约 6 0 ％～9 0 ％ ；⑨强风化泥岩层： 表层 2 0 c m受水浸饱稍软， 层厚为1.40 m～4.10 m ；⑩中风化泥岩 层： 坚硬状态，岩质 由顶部往下强度渐提高。 场地范围内由上层滞水和孔隙潜水组成二层地下水, 上层滞水 稳定水位在 -1 、 2 m～ -3 ． 6 m间，孔隙潜水分布在粉土层 、 细砂、 圆砾层， 稳定水位 >-8.70 m ， 枯水期会有所降低,水 压力 ≥6 m 水柱。

高压喷射注浆法(旋喷桩法)施工工艺标准

高压喷射注浆法(旋喷桩法)施工工艺标准

高压喷射注浆法（旋喷桩法）选喷桩法适用于淤泥、淤泥质土、黏性土、粉土、黄土、砂土、人工填土和碎石土等的地基加固。

桩径一般0.5-1.4m，最大2m，深达45m，其抗压强度5-10MPa，渗透系数可降至10-7-10-8cm/s。

A. 旋喷（一）施工准备1.材料（1）浆液材料以水泥为主材，加入不同外加剂后，可具有速凝早强、抗冻等性能。

一般普硅425#纯水泥浆，固结体强度28天可最大达1-2MPa。

（2）喷浆量可按下列两种方法计算取大值）（3）对地下水丰富的工程需要在水泥浆中掺入速凝早强剂，通常有氯化钙、水玻璃及三乙醇胺等，用量为水泥用量的2%-4%，早期强度能提高1.6-2.4倍。

（4）旋喷固结体的平均抗压强度为20MPa以上高强型，一般注浆用的水泥要求不低于525号普硅水泥，通常掺入高效能扩散剂有NNO、NR3、NaNa2、Na2SiO3等。

（5）对于有抗渗要求的旋喷固体，不宜使用矿渣水泥，如仅要求抗渗而无抗冻要求的可使用火山灰水泥，在水泥浆中掺入2%-4%的水玻璃，注浆用的水玻璃模数要求在 2.4-3.4较为合适，浓度要在30-45波美度为宜。

（6）对改善型，在水泥浆中掺入膨润土，使浆液悬浮性增加，微减小水泥颗粒沉淀量，以至浆液的析水率减小，稳定性强，其配方为：水：水泥：陶土：碱（水玻璃）=1：1：3：0.0009（7）在水泥浆中掺入其它外加剂，如铝酸钠、三乙醇胺（NR3）、β-萘磺酸盐甲醛缩合物（NF）、氧节——节树脂磺酸盐（CRS）、亚甲基二萘磺酸钠（NNO）、沸石粉等，按不土要求的流定性和稳定度凝结时间或提高抗压强度作适当选择。

2.作业条件选喷注浆加固方案拟定前需要进行试验性调查及工作准备。

（1）工程地质资料，各钻孔柱状图及地质剖面图，有各土层的物理力学特性，化学成分，各种要求参数齐全。

（2）旋喷体作端承桩时，应注意持力层顶面的起伏变化情况，用作摩擦桩的注意土层不均匀性，有无软弱夹层。

（3）室内配方，为了解喷射注浆后桩体可能有的强度和决定浆液合理配合比，必须取现场各层土样，在室内按不同的含水量和配合比进行配方试验，优选出最合理的浆液配方。

高压喷射注浆法

高压喷射注浆法
在均质土中，旋喷的圆柱体比较匀称。在非均质土或裂隙土中，圆柱 体的表面可能长出翼片。由于旋喷的脉动和提升速度不均匀，固结体 外表很粗糙。三重管旋喷的固结体受气流影响，在黏土中外表比较粗 糙。固结体的形状可以通过喷射参数来加以控制。在深度大的土中如 果不采用其他的措施，旋喷固结体可能出现上粗下细的形状。
加固土的基本性状 1.直径 2.固结体形状 3.固结体的密度 4.固结体强度 5.浆液凝结时间 6.透气透水性
加固土的基本性状 1.直径
旋喷加固体的直径与土的种类和密实程度有着密切的关系，也与喷射 工艺有关。下表为旋喷加固体直径的经验值。定喷及摆喷的有效长度 约为旋喷桩的1.0~1.5倍。
加固土的基本性状 2.固结体形状
反映在建筑物沉降延续时间长。同时，在加荷初期，常出现较高的孔隙水压力，影
响地基的强度。 （4）触变性：软土是絮凝状的结构性沉积物，当原状土未受破坏时常具一定的结构 强度，但一经扰动，结构破坏，强度迅速降低或很快变成稀释状态。软土的这一性 质称触变性。所以软土地基受振动荷载后，易产生侧向滑动、沉降及其底面两侧挤 出等现象。 （5）流变性：是指在一定的荷载持续作用下，土的变形随时间而增长的特性。使其 长期强度远小于瞬时强度。这对边坡、堤岸、码头等稳定性很不利。因此，用一般 剪切试验求得抗剪强度值，应加适当的安全系数。 （6）不均匀性：软土层中因夹粉细砂透镜体，在平面及垂直方向上呈明显差异性， 易产生建筑物地基的不均匀沉降。
六、垫层
基础和桩之间设置200-300mm褥垫层。
七、布孔形式及孔距
加固地基：正方形、矩形或梅花形布置，孔距一般为旋喷桩径的3-4倍。 防渗堵水工程 ：多采用定喷、摆喷，地层含的粒径较粗时多采用摆喷 或旋喷。对处理深度大于20m的复杂地层最好按双排或三排布孔，使 旋喷桩形成堵水帷幕。孔距应为1.73R(R为旋喷固结体半径)，排距1.5R 时最经济。一般定喷、摆喷孔距为1.2～2.5m，旋喷为0.8～1.2m。防渗 效果一般可达10-5～10-6cm/s。

地基处理之高压喷射注浆法

地基处理之高压喷射注浆法
13章 高压喷射注浆法
定义及种类
高压喷射注浆法是60年代后期创始于日本， 它是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻进至土 层的预定位置后，以高压设备使浆液或水成 为20～40MPa左右的高压流从喷嘴中喷射出来， 冲击破坏土体，同时钻杆以一定速度渐渐向 上提升，将浆液与土粒强制搅拌混合，浆液 凝固后，在土中形成一个固结体。固结体的 形状和喷射流移动方向有关。
1 适用范围广 2 施工简便 3 可控制固结体形状 4 可垂直、倾斜、水平喷射 5 耐久性好 6 料源广阔 7 设备简单
高压喷射注浆法的适用范围
土质条件适用范围 主要适用于处理淤泥、淤泥质土、流塑、软
塑或可塑粘性土、粉土、砂土、黄土素填土 和碎石土地基。
高压喷射注浆法的适用范围
（3）分散群桩布孔，一般用作复合地基， l1=2~3D；
2）堵水防渗帷幕基本孔位布置
（1）旋喷堵水防渗布孔 堵水防渗工程设计时，最后按双排或三排布孔形成
帷幕，孔距应为1.73R0，排距为1.5R0最经济。
一般分为：旋喷、定喷和摆喷
Hale Waihona Puke 高压喷射注浆法的分类（按注浆管的类型）
1）单管法(CCP)：利用钻机等设备将安装在注浆管底部侧面的特殊喷嘴置入 土层预定深度后，用高压泥浆泵等装置，以20MPa左右的压力，把浆液从喷嘴喷 射出去冲击破坏土体，同时借助注浆管的旋转和提升运动，使浆液与土体混合， 形成水泥土固体，其直径一般为0.3 ~ 0.8m，如图所示。
3）三重管法(CJG)：使用分别输送水、气、浆三种介质的三通道注浆管。在20 ~ 40MPa的水射流，并外环绕0.7MPa空气流组成高压水与气的复合喷射流，冲切土 体，以形成较大的孔隙，另外再由泥浆泵注入压力为2MPa ~5MPa的浆液填充， 形成固结体。国内主要采用这种三重管法。另一种三重管法是水泥浆采用高压喷 射，并在其外围环绕空气流进行第二次冲击切削土体，此中方法形成的固结体直 径大于前一种方法。

高压喷射灌浆技术

高压喷射灌浆技术
空气
压力(MPa)
──
0.7
0.7
流量(m3/h)
1～2
1～2
喷嘴间隙(mm)及个数
1～2(1～2)
1～2(1～2)
浆液
压力(MPa)
20
20
0.2～3
流量(L/min)
80～120
80～120
80～150
喷嘴孔径(mm)及个数
2～3(2)
2～3(1～2)
10～2(1或2)
灌浆管外径(mm)
φ42或φ45
1.2±0.3
单向定喷有效长度(m)
1.0～2.5
单桩垂直极限荷载(kN)
500～600
1000～1200
2000
单桩水平极限荷载(kN)
30～40
最大抗压强度(MPa)
砂土10～20，粘性土2～6,砾砂8～20
平均抗折强度/平均抗压强度
1/5～1/10
干土容重(kN/m3)
砂土16～20,粘性土14～15,黄土13～5
（5）喷灌后的浆液有析水现象，可造成固结体顶部出现凹穴，对地基加固及防渗不利。为此，可采用静压灌浆或浆液中添加膨胀材料等措施预防。
高压泵是高压喷射灌浆中的关键设备，要求压力和流量能
在一定的范围内调节。额定流量为85～150L/min；额定压力为20～50MPa。
表5－7高压喷射灌浆参数一览表
高喷灌浆种类
旋喷粘性土固结强度为0.3～6.0MPa，无粘性土固结强度为4～15MPa。
对于防渗工程多采用定喷、摆喷，地层含的粒径较粗时多采用摆喷或旋喷。对处理深度大于20m的复杂地层最好按双排或三排布孔，使高喷桩形成堵水帷幕。孔距应为1.73R(R为旋喷固结体半径)，排距为1.5R时最经济。一般定喷、摆喷孔距为1.2～2.5m，旋喷为0.8～1.2m。高喷防渗效果一般可达10-5～10-6cm/s。

地基处理高压喷射注浆法施工工艺流程

地基处理高压喷射注浆法施工工艺流程

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高压喷射注浆地基施工工艺工法

高压喷射注浆地基施工工艺工法

高压喷射注浆地基施工工艺工法是一种常用的地基处理方法，在土木工程中得到广泛应用。

该工法通过使用高压喷射注浆设备将水泥浆料注入土壤中，以加固地基和提高地基承载能力。

本文将为读者介绍高压喷射注浆地基施工工艺工法的基本原理、施工步骤以及其在工程中的应用。

一、高压喷射注浆地基施工工艺工法的基本原理高压喷射注浆地基施工工艺工法是利用高压注浆设备将水泥浆料注入地下，形成浆体，从而填充土壤中空隙，增加土壤的密实度和强度，提高地基的承载能力。

该工法的基本原理如下：1. 注浆材料：常用的注浆材料是水泥浆料，其主要成份是水泥、水和添加剂。

注浆材料的浆体黏度高，能够在地下空隙中充分填充，使土壤变得坚固和稳定。

2. 施工设备：高压喷射注浆地基施工需要使用专用的注浆设备，包括高压注浆泵、混合器和喷射管等。

高压注浆泵能够将注浆材料以高压喷射到地下，混合器可以充分搅拌注浆材料以保证浆体均匀性，喷射管用于将注浆材料送入地下。

3. 工艺参数控制：在高压喷射注浆地基施工中，需要合理控制注浆材料的浆液比例、注浆压力和注浆速度等工艺参数。

根据不同的土壤条件和工程要求，可以灵活调整这些参数，以达到最佳施工效果。

二、高压喷射注浆地基施工工艺步骤高压喷射注浆地基施工一般包括以下几个步骤：1. 地基勘察：在施工前，需要进行地基勘察以了解土壤的性质、地下水位、地下障碍物等信息。

这些信息对于确定施工方案和工艺参数非常重要。

2. 设备准备：施工前需要准备好高压注浆设备，并对设备进行检查和维护，确保设备的正常运行。

3. 注浆孔洞开挖：根据设计要求，在地基上钻孔开挖注浆孔洞。

注浆孔洞的数量和位置根据地基的需要来确定。

4. 材料配制：将水泥、水和添加剂按照一定的配比进行搅拌，制成水泥浆料。

5. 注浆施工：将注浆材料通过高压注浆泵输送到地下孔洞中，直到孔洞中的注浆材料充满，形成浆体。

根据实际情况，可以适当调整注浆压力和注浆速度。

6. 注浆时间和张拉锚固：注浆完成后，需要等待一定时间使注浆材料充分硬化。

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5）.压密作用 高压喷射流在切割破碎土体的过程 中，在破碎带边缘还有剩余压力，这种压力对土 层可产生一定的压密作用，使高喷桩体边缘部分 的抗压强度高于中心部分。


三、水泥与土的固结机理。
水泥和水拌合后, 首先产生铝酸三钙水化物和氢氧化钙, 它 们可溶于水中, 但溶解度不高,很快就达到饱和, 这种化学 反应连续不断地进行, 就析出一种胶质物。这种胶质物有一 部分混在水中悬浮, 后来就包围在水泥微粒的表面, 形成一 层胶凝薄膜。所生成的硅酸二钙水化物几乎不溶于水, 只能 以无定形体的胶质包围在水泥微粒的表层, 另一部分渗入水 中。由水泥各种成分所生成的胶凝膜, 逐渐发展起来成为胶 凝体, 此时表现为水泥的初凝状态, 开始有胶粘的性质。此 后, 水泥各成分在不缺水、不干涸的情况下, 继续不断地按 上述水化程序发展、增强和扩大, 从而产生下列现象: ① 胶凝体增大并吸收水分, 使凝固加速, 结合更密; ② 由于 微晶( 结核晶) 的产生进而生出结晶体, 结晶体与胶凝体相 互包围渗透并达到一种稳定状态, 这就是硬化的开始; ③ 水化作用继续渗入到水泥微粒内部, 使未水化部分再参加以 上的化学反应, 直到完全没有水分以及胶质凝固和结晶充盈 为止。但无论水化时间持续多久, 很难将水泥微粒内核全部 水化完, 所以水化过程是一个长久的过程。
三重管法

多重管法 :这种方法首先需要在地面钻—个导 孔，然后置入多重管，用逐渐向下运动的旋转 超高压力水射流(压力约40MPa)，切削破坏四周 的土体，经高压水冲击下来的土和石成为泥浆 后，立即用真空泵从多重管中抽出。如此反复 地冲和抽，便在地层中形成一个较大的空间。 装在喷嘴附近的超声波传感器及时测出空间的 直径和形状，最后根据工程要求选用浆液、砂 浆、砾石等材料进行填充：于是在地层中形成 一个大直径的柱状固结体，在砂性土中最大可 达4m，日本称为SSS-MAN工法。
2. 工程适用范围 可采用高压喷射注浆法的工程如图13-2 所示。 ⑴已有建筑物和新建建筑的地基处理，提高地基强 度，减少建筑物的沉降和不均允沉降； ⑵深基坑侧壁挡土或挡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 。


高压喷射注浆法所形成的固结体的形态与高压 喷射流的作用方向、移动轨迹和持续喷射时间 有密切关系。按喷射流移动轨迹分为旋喷、定 喷和摆喷三种。





旋喷法施工时, 喷嘴一面喷射一面旋转并提升, 固结 体呈圆柱状。主要用于加固地基, 提高土的抗剪强 度, 改善地基的变形性质, 也可组成闭合的帷幕, 用 于截阻地下水流和治理流砂。喷射法施工后, 在地 基中形成的圆柱体, 称为旋喷桩。 定喷法施工时, 喷嘴一面喷射一面提升, 喷射的方向 固定不变, 固结体形如板状或壁状。 摆喷法施工时喷嘴一面喷射一面提升, 喷射的方向 呈较小角度来回摆动, 固结体形如较厚墙状或扇状 。 定喷及摆喷两种方法通常用于基坑防渗、改善地基 土的渗流性质和稳定边坡等工程。
2、高压喷射注浆法的适用范围



1. 土质条件适用范围 主要适用于处理淤泥、淤泥质土、流塑、软塑或 可塑粘性土、粉土、砂土、黄土、素填土和碎 石土等地基。 对土中含有较多的大粒径块石、植物根茎或过多 的有机质时,因喷射流可能受到阻挡或削弱，切削 范围小或影响处理效果，应根据现场试验确定其 适用范围。 对地下水流速度大、浆液无法凝固、永久冻土及 对水泥有严重腐蚀性的地基不宜采用。



初期区域后为主要区域:轴向动压陡然减弱，喷射扩散 宽度和距离平方根成正比，扩散率为常数，喷射流的 混合搅拌在这一部分内进行。 主要区域后为终了区域:到此喷射流能量衰减很大，末 端呈雾化状态，这一区域的喷射能量较小。 喷射加固的有效喷射长度为初期区域长度和主要区域 长度之和，若有效喷射长度愈长，则搅拌土的范围愈 大，喷射加固体的直径也愈大。
二重管法

三重管法: 使用分别输送水、气、浆三种介 质的三重注浆管。在以高压泵等高压发生装置 产生20-30MPa 左右的高压水喷射流的周围， 环绕一股0.5-0.7MPa 左右的圆筒状气流，进行 高压水喷射流和气流同轴喷射冲切土体，形成 较大的空隙，再另由泥浆泵注入压力为0.53MPa 的浆液填充，喷嘴作旋转和提升运动， 最后便在土中凝固为较大的固结体.日本称CJP 工法。


1972年铁道部科学研究院率先开发高压喷射 注浆法。1975年，我国冶金、水电、煤炭、建 工等部门和部分高等院校，也相继进行了试验 和施工。已成功应用于已有建筑和新建工程的 地基处理、深基坑地下工程的支挡和护底、构 造地下防水帷幕等。

高压喷射注浆
13.2 定义及其种类 13.2 Definition and Types
多重管法
13.3 特点适用范围


1、高压喷射注浆法的特点
1. 适用范围广，可以用于既有和新建工程 由于固结体的质量明显提高, 它既可用于工程新建 之前, 又可用于竣工后的托换工程, 可以不损坏建( 构) 筑物的上部结构, 且能使已有建( 构) 筑物在施 工时不影响使用功能。 2. 施工简便 施工时只需在土层中钻一个孔径为50 mm 或300 mm 的小孔, 便可在土中喷射成直径为0. 4～4. 0 m 的固结体, 因而施工时能贴近已有建( 构) 筑物, 成 型灵活, 既可在钻孔的全长范围形成柱形固结体, 也可仅做其中一段。




3. 可控制固结体形状 在施工中可调整旋喷速度和提升速度、增减喷射 压力或更换喷嘴孔径改变流量, 使固结体形成工程 设计所需要的形状。 4. 可垂直、倾斜和水平喷射 通常是在地面上进行垂直喷射注浆, 但在隧道、矿 山井巷工程、地下铁道等建设中, 亦可采用倾斜和 水平喷射注浆。处理深度已达30 m 以上。

13.3 加固地基的机理 13.3 Mechanism of Reinforcement

1. 高压水喷射流性质
高压水喷射流是通过高压发生设备使它获得 巨大能量后, 从一定形状的喷嘴中, 用一种特定的 流体运动方式以很高的速度连续喷射出来的、能 量高度集中的一股液流。


2. 高压喷射流的种类
高压喷射注浆所用的喷射流共有四种： （1）单管喷射流为单一的高压水泥浆喷射流； （2）二重管喷射流为高压浆液喷射流与其外部环绕的 压缩空气，组成为复合式高压喷射流： （3）三重管喷射流由高压水喷射流与其外部环绕的压 缩空气喷射流组成，亦为复合式高压喷射流： （4）多重管喷射流为高压水喷射流。 四种喷射流破坏土体的效果不同，但其构造可划分为单 液高压喷射流和水（浆）、气同轴喷射流二种类型。




5. 耐久性较好 由于能得到稳定的加固效果并有较好的耐久性, 所 以可用于永久性工程。 6. 料源广阔 浆液以水泥为主体。在地下水流速快或含有腐蚀 性元素、土的含水量大或固结体强度要求高的情 况下, 则可在水泥中掺入适量的外加剂, 以达到速 凝、高强度、抗冻、耐蚀和浆液不沉淀等效果。 7. 设备简单 高压喷射注浆全套设备结构紧凑、体积小、机动 性强、占地少, 能在狭窄和低矮的空间施工。
第13章
高压喷射注浆法
Chapter 13 High Pressure Jet Grouting
13.1 概 述 13.1 Introduction
用高压水泥浆通过钻杆由水平方向的喷嘴喷 出，形成喷射流，以此切割土体并与土拌和形 成水泥土加固体的地基处理方法。 20 世纪60 年代末期, 日本NIT 公司在日本大阪 市地下铁道建设冻结法施工中, 由于冰冻融化, 造成严重事故, 后改为灌浆法施工。在灌浆过 程中, 浆液沿着土层交界面溢走很多, 不能完全 达到加固地基和止水的目的。在这关键时刻, 中西涉博士急中生智, 大胆引用了水力采煤技 术, 将高压水射流技术应用到灌浆工程中, 创造 出一种全新的施工法—— 高压喷射注浆法。


高压喷射注浆法它是利用钻机把带有喷嘴的
注浆管钻至土层的预定位置后, 用高压设备使浆液 或水以20 MP a左右的高压流从喷嘴中喷射出来, 冲击破坏土体, 同时钻杆以一定的速度渐渐向上提 升, 将浆液与土粒强制搅拌混合, 浆液凝固后, 在土 中形成一个均匀的固结体, 其地基加固和防水止渗 效果良好。不但解决了大阪地下铁道建设的难题, 而且划时代地创造出一种全新的施工法—— 高压喷射注浆法, 当时定名为CCP 工法
旋喷固结体横断面


1）.高压喷射流切割破坏土体作用 喷流动压 以脉冲形式冲击土体，使土体结构破坏出现 空洞。 2）.混合搅拌作用 钻杆在旋转和提升的过程 中，在射流后面形成空隙，在喷射压力作用 下，迫使土粒向与喷嘴移动相反的方向(即 阻力小的方向)移动，与浆液搅拌混合后形 成固结体。


3）.置换作用 三重管高喷法又称置换法，高速水 射流切割土体的同时，由于通入压缩空气而把一 部分切割下的土粒排出灌浆孔，土粒排出后所空 下的体积由灌入的浆液补入。 4）.充填、渗透固结作用 高压浆液充填冲开的和 原有的土体空隙，析水固结，还可渗入一定厚度 的砂层而形成固结体。




二、水( 浆) 、气同轴喷射流对土的破坏作用。 单射流虽然具有巨大的能量, 但由于压力在土中急 剧衰减, 因此破坏土的有效射程较短,致使旋喷固结体 的直径较小。 当在喷嘴出口的高压水喷射流的周围加上圆筒状 空气射流, 进行水、气同轴喷射时, 空气流使水或浆的 高压喷射流从破坏的土体上将土粒迅速吹散, 使高压 喷射流的喷射破坏条件得到改善, 阻力大大减小, 能量 消耗降低, 因而增大了高压喷射流的破坏能力, 形成的 旋喷固结体的直径较大。 三管高喷法用压缩空气包裹高压喷射水流冲击破 坏搅动土体，同时用低压灌浆泵灌入浆液，浆液被高 压水、气射流卷吸带入，同时与被搅动土体混合形成 固结体。加固地基，形成桩、板、墙的机理可用五种 作用来说明。