建筑物地基加固处理高压喷射注浆法施工技术PPT课件

高压喷射注浆法High Pressure Jet Grouting地基处理Ground Improvement 高压喷射注浆法高压喷射注浆法高压喷射注浆法（High Pressure Jet Grouting）一般是利用钻机钻至设计处理深度形成导孔，再将带有特殊喷嘴的喷射管插入至设计的土层深度，以高压设备使浆液或水和气成为2040MPa左右甚至更高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，经过凝结固化，便在土中形成固结体。固结体的形状和喷射流移动的方向有关，一般分为旋转喷射（简称旋喷）、定向喷射（简称定喷）和摆动喷射（简称摆喷）三种注浆形式下图。 高压喷射注浆的三种基本形式（1）工艺类型n单管法 工艺类型n二重管法 工艺类型n三重管法 工艺类型n多重管法 （2）高压喷射注浆法的特征1适用范围较广 该法即可用于工程新建之前，又可用于工程竣工后的托换工程，而且能保证施工时已有建筑物的正常使用。2施工简便 施工时只需在土层中钻一小孔，便可在土体中喷射形成较大直径的固结体，故而可贴近已有建筑物，成型灵活。3可控制固结体形状通过施工中旋喷速度、提升速度、喷射压力或喷嘴直径的调整，使固结体形成设计所需要的形状。4可垂直、水平和倾斜喷射 在地面上常进行垂直喷射，在地下工程等施工中，可采用水平和倾斜喷射。5耐久性较好 由于能得到稳定的加固效果和较好的耐久性，故可用于永久性工程。6广阔的材料，价格低廉 以水泥为主体的浆液，在地下水流速较大、土的含水量较高等情况下，可掺加适量外掺剂。以达到速凝、高强、抗冻、耐腐蚀和浆液不沉淀等效果。7浆液集中，流失较少8.设备简便，管理方便 高压射注浆全套设备结构紧凑、体积小，机动灵活，可在狭窄和低矮的空间施工。 （3）高压喷射注浆法的适用范围n1土质适用条件 主要适用于软弱土层，如淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、黄土、砂土、人工填土、碎石土和残积层等地基。 当土中含有较多的大粒径块石、坚硬粘性土、大量植物根茎或大量有机质时，应根据现场试验结果确定其适用程度， 若地下水流速过大，浆液无法在注浆管周围凝固时以及在无填充物的岩溶地段、永冻土及对水泥有严重腐蚀性的地基中，均不宜采用高压喷射注浆法。 n2工程适用范围 （1）提高地基强度 提高地基承载力，加固地基，减少建筑物的沉降和不均匀沉降；（2）挡土围堰及地下工程建设，保护地下工程，防止基坑底部隆起。（3）增大土的粘聚力和摩擦力，防止小型坍方滑坡。（4）防渗帷幕工程。（5）防止地基土液化，增强设备基础下地基土的抗振动性能。（6）隆低土的含水量，防止路基翻浆冒泥和地基冻胀。（7）其它，如防止地下管道漏水漏气等。二、加固机理 n（一）高压喷射流对土体的破坏作用 通过高压发生设备，使高压喷射流获得巨大能量后，从一定形状的喷嘴中以很高的速度连续喷射出来，形成能量高度集中的一股液流。在高压高速条件下，喷射流具有很大的功率。一般要求高压脉冲泵的工作压力在20MPa以上，这样就使射流象刚体一样，冲击破坏土体，使土体与浆液搅拌混合，凝固成柱状固结体。（二）水（浆）、气同轴喷射流对土体的破坏作用 喷射嘴出口的高压喷流的周围加上筒状空气射流，进行水、气同轴喷射，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，形成的固结体直径较大。（三）水泥与土的固结机理1）胶凝体增大并吸收水分，使凝固加速，结合更密。2）产生结晶体，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）水化作用继续深入到水泥微粒内部，使未水化部分参与以上的化学反应，直到完全没有水分和胶质凝固结晶充盈为止。三、加固土的基本形状1）直径较大；2）固结体形状可变；3）质量轻；4）渗透性差；5）固结强度高；6）单桩承载力。四、设计计算 n（一）旋喷直径的确定 由于单管、二重管和三重管等的喷射方法不同，所形成的固结体的直径大小也不相同。通常根据估计直径来选用喷射注浆的种类和喷射方式。对于大型的或重要的工程，估计直径应在现场通过试验确定。可采用矩形或梅花形布桩方式。四、设计计算 （二）地基承载力计算 经旋喷加固的地基，一般应按复合地基设计。旋喷桩复合地基载力标准值应通过现场的复合地基静载荷试验确定，也可按下式计算或结合当地经验确定。n fsp,k=m（Ra/Ap）+ （1-m）fsknn单桩竖向承载力的计算n ：与搅拌桩桩身水泥土配比相同的室内加固土试块在标准养护条件下，28天龄期的立方体抗压强度平均值，kPa；n：桩身强度折减系数，可取0.33。（三）地基变形计算 旋喷桩沉降计算值应视为桩长范围内的复合地基和下卧层地基土的变形之和。其中复合地基的压缩模量由下式确定:n（四）浆量计算浆液用量有二种计算方法，即按体积法和喷量法计算，并取其中的大值作为设计喷射浆量。 n（五）防渗堵水设计 n（六）浆液材料与配方n水泥是最便宜且取材容易的浆液材料。是喷射注浆的基本浆材。国内只有少数工程使用过丙凝和尿醛树脂等浆材。 四、施工工艺 n（一）施工机具高压喷射注浆的施工机具，主要由钻机和高压发生设备两部分组成。 n（二）施工顺序1钻机就位将钻机安放在设计的孔位上并保持垂直。施工时旋喷管的允许倾斜度不得大于15。2钻孔单管旋喷常用76型旋转振动钻机，钻进深度可达30m以上，适用于标准贯入度小于40的砂土和粘性土。当遇到比较坚硬的地层时宜采用地质钻机。钻孔位置与设计位置的偏差不得大于50mm。3插管将喷管插入地层预定的深度。使用76型振动钻机钻孔时，插管与钻孔两道工序合二为一，钻孔完毕，插管作业即完成使用地质钻机钻孔完毕，须拔出岩芯管，再换上旋喷管插入到顶定深度。插管过程中可边射水、边插管，以防泥砂堵塞喷嘴。若射水压力过高，如大于1MPa，则容易射塌孔壁。4喷射作业当喷管插入预定深度后，立即按设计配合比搅拌浆液，开始由下而上进行喷射作业。技术人员必须时刻检查浆液初凝时间、注浆量、风量、压力、旋转提升速度等参数是否符合设计要求，随时记录并绘制作业过程曲线。n5.冲洗。n6.移动机具。五、质量检验 （一）检验内容n1固结体的整体性和均匀性；n2固结体的有效直径；n3固结体的垂直度；n4固结体的强度特性（桩的轴向抗压强度及抗剪强度、水平承载力、抗渗性、抗冻性和抗酸碱性等）；n5固结体的溶蚀和耐久性能。（二）检验方法1开挖检验n待浆液凝固具有一定强度后（不少于28天），即可开挖检查固结体的垂直度和固结体的形状。2钻孔取芯n在已旋喷好的固结体中钻取岩芯，将岩芯做成标准试件进行室内物理力学性能试验，鉴定其是否符合设计要求。3渗透试验n进行现场渗透试验，测定其抗渗能力，一般有钻孔压力注水和钻孔抽水两种渗透试验。4标准贯入试验n在旋喷固结体的中部（一般距离旋喷注浆孔中心015m020m左右）进行标准贯入试验。5载荷试验n静载荷试验分垂直和水平载荷试验两种。在对旋喷固结体进行静载荷试验之前，对固结体的加载部分，应进行加强处理，以防其受力不均匀而损坏。