高压旋喷注浆原理及施工

岩土钻掘设备课程设计 课题名称：高压喷射注浆工艺 汇 报 人：孔海潮 小组成员：李立辰 张田田 孔海潮 张继超 张 良 余子烨 李洲 院 系：工程学院 班 级：051123 专 业：地质工程（岩土钻掘方向） 指导老师：卢春华 前言 ............................................... 错误！未定义书签。 第一章 高压喷射注浆法的定义与种类 .............................. 2 第一节 高压喷射注浆法的定义 .................................................. 2 第二节 高压喷射注浆法的种类 .................................................. 3 第二章 高压喷射注浆法旳特点及适用条件 ..................... 5 第一节 高压喷射注浆法的主要特点 .......................................... 5 第二节 高压喷射注浆法的适用条件 .......................................... 5 第三章 高压喷射注浆法加固机理 ...................................... 7 第一节 喷射流的相关性质 ......................................................... 7 第二节 高压喷射流对土体的破坏作用 ...................................... 9 第三节 高压喷射流成桩（壁）机理 .......................... 10

第四章 高压喷射注浆机械 ................................................ 12 第一节 施工机具 ....................................................................... 12 第五章 施工工艺 .......................................................... ......20 第一节 高压喷射注浆工艺流程见图 ....................................... 20 第二节 施工要点 ........................................................................ 21 第三节 常见施工问题及处理22展望 ....................................................................................................... 22 前言 1960年日本在中西涉博士发明了单管高压旋喷注浆法(CCP工法)以后,又相继开发了二重管高压旋喷注浆法(JGS工法)、三重管高压旋喷注浆法(GJG工法),他们在三重管高压旋喷注浆法的基础上,开发的555一MAN施工法(SuPer5011stabilizationManagement)和RJP(超高压旋喷注浆法,RodinJetPile)工法,旋喷直径最大可达4m,其研究的全方位高压旋喷注浆法(MJS工法),是一种全方位(水平和倾斜方向)大孔径旋摆喷技术,该技术包括喷头测试装置和排泥处理装置。近年来,日本又把高压喷射注浆法与深层水泥浆液搅拌法结合起来,同时发挥机械搅拌和射流搅拌两者的优点,形成了深层喷射搅拌混合法。 高压喷射注浆技术的发明,完善了注浆技术体系,使施工注浆结构体成为现实。低压的渗透注浆可使土体不变形、浆液充填土颗粒间孔隙、附加地应力较小,中压的压密注浆造成土体变形、浆液与土体共同形成似柱状固结体、附加地应力较大,较高压的劈裂注浆能够破坏土体、产生树状固结体、附加地应力较大,而高压喷射注浆利用高压将土体切割后部分获全部排出、浆液在切割范围内均匀搅拌或置换形成高强度的结构体、附加地应力小,注浆技术成为较完整的技术体系。高压喷射注浆技术的发展促进了注浆材料的发展,使成本低廉的水泥浆材逐步替代化学浆材,进一步减小了对环境的污染和降低工程造价。 我国注浆技术起步较晚但发展迅速,上世纪50年代开始初步掌握注浆技术,60年代开始在继水电行业进行坝基基础注浆,静压注浆法在许多行业的矿山井巷、软基加固、边坡治理等领域得到应用,70年代末在铁路行业开始进行高压喷射注浆法的研究和应用,随后在冶金、煤炭、水电、建筑、交通等各部门进行了大量的工程应用。历经四十余年的发展,我国注浆技术得到了成熟的进步,注浆材料和注浆设备均实现了自行研制和生产,注浆技术水平已可跻身国际先进行列。

第一章 高压喷射注浆法的定义与种类

第一节 高压喷射注浆法的定义 高压喷射注浆，就是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻进至土层预定深度后，以20--40MPa的压力把浆液或水从喷嘴中喷射出来，形成喷射流冲击破坏土层，当能量大、速度快和动脉状的射流动压大于土层结构强度时，土颗粒便从土层中剥落下来。一部分细颗粒随浆液或水冒出地面，其余土粒在射流的冲击力、离心力和重力等力的作用下，与浆液搅拌混合，并按一定的浆土比例和质量大小，有规律的重新排列，浆液凝固后，便在土层中形成一个固结体。 固结体的形状与高压喷射流的作用方向、移动轨迹和持续时间有密切关 系。当喷射流作360º旋转（旋喷）时，固结体呈圆形；喷射流束固定一个方向喷射（定喷）时，固结体为条形；喷射流作顺、逆时针方向小于180º往复喷射（摆喷）时，固结体呈扇形。

第二节 高压喷射注浆法的种类 高压喷射注浆法按照喷射流的移动方式、注浆管的类型分为不同的种类，如下表： 高压喷射注浆法分类表 分类依据 类型 主要特点 喷射流的移动方式 旋转喷射（旋喷） 喷嘴在喷射时，边提升边旋转，固结体呈圆柱状 定向喷射（定喷） 喷嘴在喷射时，只提升不旋转，固结体呈壁装 摆动喷射（摆喷） 喷嘴在喷射时，边提升边以一定角度正反转动 注浆管类型 单（重）管 使用单层（根）注浆管喷射浆液（压力20MPa左右） 双（重）管 使用双层（根）注浆管喷射浆液，气体同轴射流（浆液压力20MPa左右，气体压力0.7MPa左右） 三（重）管 使用三重（根）注浆管，一个喷射嘴射水，气体同轴射流切割土体，另一个喷嘴喷入浆液（水压20MPa，气体0.7MPa，浆压2—5MPa）

作为地基加固，通常采用旋喷注浆的形式使加固在土体中成为均匀的圆

柱体或异形圆柱体。现代科学技术的发展，促进了注浆法进一步完善与提高， 由于不断的改进工艺和研制新型的机具，旋喷技术有了较快的发展，自单管旋喷法问世以来，在短短的几年内，二重管旋喷法和三重管旋喷法相继达到了实用程度。到20世纪70年代中期，已经逐渐形成了一套体系，它的基本工艺类型有以下三种： 1.单管法

单管注浆法是利用钻机等设备，把安装在注浆管（单管）底部 2.二重管法

3.三重管法 第二章 高压喷射注浆法旳特点及适用条件 第一节 高压喷射注浆法的主要特点 以高压喷射流直接冲击破坏土体，浆液与土体自行搅拌为均匀的固结体的高压喷射注浆法，从施工方法、加固质量到适用范围，不但与静压注射方法有所不同，而且与其他地基处理方法相比，更有独到之处，主要的特点如下： 1.适用的范围较2.施工方便3.固结体形状可以控制4.确保固结体的强度5.有较好的耐久性6.料源广泛，价格低廉7.浆液集中，流失较少8.设备简单，管理方便9.生产安全10.无公害 第二节 高压喷射注浆法的适用条件

一．土质条件 高压喷射注浆法适用于处理淤泥、粘性土、黄土、沙土、人工填土和碎石土等地基。但当土中含有较多的大粒径块石、坚硬黏性土、大量植物茎或含有过多的有机质时，处理效果较差，有时可能不如静压注浆，故应根据现场试验结果来确定其适用性。 当地层有地下水径流、永久冻土层和无填充物的岩溶地段，不宜采用。 二．应用范围 高喷灌浆的应用范围如下： （1） 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或不均匀沉降 （2） 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，见图14-6和图14-7 （3） 基坑底部加固，防止管涌与隆起，见图14-8 （4） 坝体的加固及防水帷幕 （5） 边坡加固及隧道顶部加固，见图14-10 第三章 高压喷射注浆法加固机理 第一节 喷射流的相关性质 ⑴ 单相喷射流的构造 单相液体以高压从喷嘴喷出后，所形成的高压喷射流由三个区域构成，即保持出口压力的初期区域A、紊乱发达的主要区域B和喷射流变得不连续的终期区域C。在初期区域中，喷嘴出口处速度分布是均匀的，轴向动压是个常 数，随着与喷嘴距离的增加，保持均匀分布的部分越来越窄，知道某一位置，断面上的流速分布不再均匀，速度分布保持均匀的这一部分称为喷射核（E区段），轴向动压有所减小的过度部分称为迁移区（D）。初期区域的长度是喷射流的一个重要参数，可根据此判断破坏土体和搅拌效果。 在主要区域，轴向动压陡然减弱，喷射流扩散宽度与距离的平方根成正比，喷射流的混合搅拌在这一部分内进行。 在终期区域，喷射流能量衰减很大，末端呈雾化状态，当喷射流摄入饱和介质或水中时，这一区域一般不存在，比如当在地下水位下喷浆时，就会出现这种情况。 喷射流的有效喷射长度为初期区域长度和主要区域长度之和，有效喷射长度愈长，搅拌土的范围愈大，所形成固体的直径也越大。

⑵单相喷射流的动压衰减规律 在空气中和水中喷射得到的压力与距离关系如下图：