1、第六章、高压喷射注浆法第六章、高压喷射注浆法概概 述述基本工艺及浆液类型基本工艺及浆液类型加固机理加固机理设计计算设计计算高喷灌浆施工高喷灌浆施工质量检验质量检验第一节、概述第一节、概述 高压喷射注浆法是将注浆管放入高压喷射注浆法是将注浆管放入( (或钻或钻入入) )预定深度后，通过地面的高压设备预定深度后，通过地面的高压设备使安装在注浆管上的喷嘴喷出使安装在注浆管上的喷嘴喷出202040MPa40MPa的高压射流冲击切割地基土体，的高压射流冲击切割地基土体，与此同时，注入浆液与冲下的土强制与此同时，注入浆液与冲下的土强制混合，待凝结后，在土中形成具有一混合，待凝结后，在土中形成具有一定强度的
2、固结体，以达到改良土体的定强度的固结体，以达到改良土体的目的。目的。第一节、概述第一节、概述 主要特点主要特点基本不存在挤土效应，对周围地基的扰动小；基本不存在挤土效应，对周围地基的扰动小；可根据不同土质和工程设计要求，合理选择固化剂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；及配方，应用较为灵活；施工无振动，无噪音，污染小，可在市区和建筑物施工无振动，无噪音，污染小，可在市区和建筑物密集地带施工；密集地带施工；土体加固后，重度基本不变，软弱下卧层不致产生土体加固后，重度基本不变，软弱下卧层不致产生较大附加沉降较大附加沉降 ；结构型式灵活多样，可根据工程需要，选用块状，结
3、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。柱状、壁状、格栅状。第一节、概述第一节、概述 分类分类第一节、概述第一节、概述 注浆管移动方式注浆管移动方式板墙形成板墙形成 定喷施工时，喷嘴定喷施工时，喷嘴在逐渐提升的同时，在逐渐提升的同时，不旋转或按一定角度不旋转或按一定角度摆动，在土体中形成摆动，在土体中形成一条沟槽。被冲下的一条沟槽。被冲下的土粒一部分被携带流土粒一部分被携带流出底面，其余土粒与出底面，其余土粒与浆液搅拌混合，最后浆液搅拌混合，最后形成一个板形成一个板( (墙墙) )状固状固结体。结体。第一节、概述第一节、概述 适用范围适用范围 主要适用主要适用于处理淤泥、
4、淤泥质土、粘性土、于处理淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、黄土、砂土、人工填土和碎石土等地粉土、黄土、砂土、人工填土和碎石土等地基。基。 当土中含有较多的大粒径块石、坚硬粘性土当土中含有较多的大粒径块石、坚硬粘性土、大量植物根茎或有过多的有机质时，应根、大量植物根茎或有过多的有机质时，应根据现场试验结果确定其适用程度。据现场试验结果确定其适用程度。 对地下水流速过大，浆液无法在注浆管周围对地下水流速过大，浆液无法在注浆管周围凝固的情况，对无填充物的岩溶地段，永冻凝固的情况，对无填充物的岩溶地段，永冻土以及对水泥有严重腐蚀的地基，均土以及对水泥有严重腐蚀的地基，均不宜采不宜采用用高压喷射注浆法。高压
5、喷射注浆法。第一节、概述第一节、概述 应用范围应用范围已有建筑物和新建建筑的地基处理，提高地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；基强度，减少建筑物的沉降和不均允沉降； 深基坑侧壁挡土或挡水以保护邻近建筑物及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；保护地下工程建设；基坑底部加固、防止管涌与隆起；基坑底部加固、防止管涌与隆起； 坝体的加固及防水帷幕；坝体的加固及防水帷幕；边坡加固及隧道顶部加固边坡加固及隧道顶部加固 。第二节第二节 基本工艺及浆液类型基本工艺及浆液类型 基本工艺基本工艺：单管法、二重管法、三重管法：单管法、二重管法、三重管法和
6、多重管法等四种方法。和多重管法等四种方法。单管法：单管法：利用钻机把安装在注浆管（单利用钻机把安装在注浆管（单管）底部侧面的特殊喷嘴，置入土层预定管）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，以深度后，用高压泥浆泵等装置，以20MPa 20MPa 左右的压力，把浆液从喷嘴中喷射出去冲左右的压力，把浆液从喷嘴中喷射出去冲击破坏土体，使浆液与从土体上崩落下来击破坏土体，使浆液与从土体上崩落下来的土搅拌混合，经过一定时间凝固，便在的土搅拌混合，经过一定时间凝固，便在土中形成一定形状的固结体，日本称为土中形成一定形状的固结体，日本称为CCPCCP工法。工法。第二节第二节 基本工艺及浆
7、液类型基本工艺及浆液类型单管法单管法第二节第二节 基本工艺及浆液类型基本工艺及浆液类型二重管法二重管法: :使用双通道的二重注浆管。当二使用双通道的二重注浆管。当二重注浆管钻进到土层的预定深度后，通过在重注浆管钻进到土层的预定深度后，通过在管底部侧面的一个同轴双重喷嘴，同时喷射管底部侧面的一个同轴双重喷嘴，同时喷射出高压浆液和空气两种介质的喷射流冲击破出高压浆液和空气两种介质的喷射流冲击破坏土体。即以高压泥浆泵等高压发生装置喷坏土体。即以高压泥浆泵等高压发生装置喷射出射出20MPa 20MPa 左右压力的浆液，从内喷嘴中高左右压力的浆液，从内喷嘴中高速喷出，并用速喷出，并用0.7MPa 0.7
8、MPa 左右压力把压缩空气从左右压力把压缩空气从外喷嘴中喷出。在高压浆液和它外圈环绕气外喷嘴中喷出。在高压浆液和它外圈环绕气流的共同作用下，破坏土体的能量显著增大流的共同作用下，破坏土体的能量显著增大，最后在土中形成较大的固结体。固结体的，最后在土中形成较大的固结体。固结体的范围明显增加，日本称为范围明显增加，日本称为JSGJSG工法。工法。第二节第二节 基本工艺及浆液类型基本工艺及浆液类型二重管法二重管法第二节第二节 基本工艺及浆液类型基本工艺及浆液类型三重管法三重管法: :使用分别输送水、气、浆三使用分别输送水、气、浆三种介质的三重注浆管。在以高压泵等高种介质的三重注浆管。在以高压泵等高压
9、发生装置产生压发生装置产生20-30MPa 20-30MPa 左右的高压水左右的高压水喷射流的周围，环绕一股喷射流的周围，环绕一股0.5-0.7MPa 0.5-0.7MPa 左左右的圆筒状气流，进行高压水喷射流和右的圆筒状气流，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隙，再另由泥浆泵注入压力为0.5-3MPa 0.5-3MPa 的浆液填充，喷嘴作旋转和提升运动，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最后便在土中凝固为较大的固结体. .日本日本称称CJP CJP 工法。工法。第二节第二节 基本工艺及
10、浆液类型基本工艺及浆液类型三重管法三重管法第二节第二节 基本工艺及浆液类型基本工艺及浆液类型多重管法多重管法 : :这种方法首先需要在地面钻这种方法首先需要在地面钻个个导孔，然后置入多重管，用逐渐向下运动的旋导孔，然后置入多重管，用逐渐向下运动的旋转超高压力水射流转超高压力水射流( (压力约压力约40MPa)40MPa)，切削破坏，切削破坏四周的土体，经高压水冲击下来的土和石成为四周的土体，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
11、超声波传感器及时测出空间。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、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，在砂性土中最形成一个大直径的柱状固结体，在砂性土中最大可达大可达4m4m，日本称为，日本称为SSS-MANSSS-MAN工法。工法。 第二节第二节 基本工艺及浆液类型基本工艺及浆液类型多重管法多重管法第二节第二节 基本工艺及浆液类型基本工艺及浆液类型浆液类型浆液类型 1 1、普通型、普通型 2 2、速凝早强型、速凝早强型 3 3、高强型、高强型 4
12、 4、抗渗型、抗渗型第二节第二节 基本工艺及浆液类型基本工艺及浆液类型 1 1、普通型、普通型 一般采用一般采用325325号或号或425425号硅酸盐水泥浆，号硅酸盐水泥浆，不加任何外加剂，水灰比为不加任何外加剂，水灰比为1 1：1 11.51.5：1 1，固结体，固结体2828天的抗压强度最大可达天的抗压强度最大可达1.01.020MPa20MPa，对一般无特殊要求的工程宜采，对一般无特殊要求的工程宜采用普通型。用普通型。 第二节第二节 基本工艺及浆液类型基本工艺及浆液类型 2 2、速凝早强型速凝早强型 对地下水发达的工程需要在水泥浆中掺入速凝对地下水发达的工程需要在水泥浆中掺入速凝早强剂
13、，因纯水泥浆的凝固时间太长，浆液易早强剂，因纯水泥浆的凝固时间太长，浆液易被冲蚀而不固结。被冲蚀而不固结。 常用的早强剂有氯化钙、水玻璃和三乙醇胺等常用的早强剂有氯化钙、水玻璃和三乙醇胺等，用量为水泥用量的，用量为水泥用量的2 24 4。以使用氯化钙。以使用氯化钙为例，纯水泥浆与土的固结体的一天抗压强度为例，纯水泥浆与土的固结体的一天抗压强度为为1MPa1MPa，而掺入，而掺入2 2氯化钙的水泥土固结体抗氯化钙的水泥土固结体抗压强度为压强度为1.6 MPa1.6 MPa，掺人，掺人4 4氯化钙的水泥土固氯化钙的水泥土固结体抗压强度为结体抗压强度为2.4 MPa2.4 MPa。 第二节第二节 基
14、本工艺及浆液类型基本工艺及浆液类型 3 3、高强型高强型 喷射固结体的平均抗压强度在喷射固结体的平均抗压强度在20 MPa20 MPa以以上称为高强型。提高固结体强度的方法上称为高强型。提高固结体强度的方法有选择标号水泥，或选择高效的扩散剂有选择标号水泥，或选择高效的扩散剂和无机盐组成的复合配方。和无机盐组成的复合配方。 第二节第二节 基本工艺及浆液类型基本工艺及浆液类型 4 4、抗渗型、抗渗型 在水泥浆中掺人在水泥浆中掺人2 24 4的水玻璃，其抗渗的水玻璃，其抗渗性能就有明显提高。性能就有明显提高。纯水泥浆与掺入水玻璃的水泥浆的渗透系数纯水泥浆与掺入水玻璃的水泥浆的渗透系数土样类别土样类别
15、水泥品种水泥品种水泥含量水泥含量（%）水玻璃含水玻璃含量（量（%）28天渗透系天渗透系数（数（cm/s）细细 砂砂425号硅酸盐水号硅酸盐水泥泥4002.310-64028.510-8粗粗 砂砂425号硅酸盐水号硅酸盐水泥泥4001.410-64022.110-8第二节第二节 基本工艺及浆液类型基本工艺及浆液类型浆液类型浆液类型 如工程以抗渗为目的者，则最好使用如工程以抗渗为目的者，则最好使用“柔性材柔性材料料”。可在水泥浆液中掺人。可在水泥浆液中掺人10105050的膨润的膨润土土( (占水泥量的百分比占水泥量的百分比) )。对有抗渗要求时，。对有抗渗要求时，不宜使用矿渣水泥。不宜使用矿渣水
16、泥。 国内较常用的添有外加剂的旋喷射浆液配方表国内较常用的添有外加剂的旋喷射浆液配方表序序 号号外加剂成分及百分比外加剂成分及百分比浆浆 液液 特特 性性1 1氯化钙氯化钙2 24 4促凝、早强、可灌性好促凝、早强、可灌性好2 2铝酸钠铝酸钠2 2促凝、强度增长慢，稠度大促凝、强度增长慢，稠度大3 3水玻璃水玻璃2 2初凝快、终凝时间长、成本初凝快、终凝时间长、成本低低4 4三乙醇胺三乙醇胺0.030.030.05 0.05 食盐食盐1 1有早强作用有早强作用5 5三乙醇胺三乙醇胺0.030.030.05 0.05 食盐食盐1 1钙钙2 24 4促凝、早强、可喷性好促凝、早强、可喷性好6 6氯
17、化钠（或水玻璃）氯化钠（或水玻璃）2 2 “NNONNO”0.5 0.5 促凝、早强、强度高、浆液促凝、早强、强度高、浆液稳定性好稳定性好国内较常用的添有外加剂的旋喷射浆液配方表国内较常用的添有外加剂的旋喷射浆液配方表序序 号号外加剂成分及百分比外加剂成分及百分比浆浆 液液 特特 性性7 7氯化钠氯化钠1 1亚硝酸钠亚硝酸钠0.50.5三乙三乙醇胺醇胺0.030.030.05 0.05 防腐蚀、早强、后期强防腐蚀、早强、后期强度高度高8 8粉煤灰粉煤灰2525调节强度、节约水泥调节强度、节约水泥9 9粉煤灰粉煤灰25 25 氯化钙氯化钙2 2促凝、节约水泥促凝、节约水泥1010粉煤灰粉煤灰25
18、25硫酸钠硫酸钠1 1三乙醇三乙醇胺胺0.03 0.03 促凝、早强、节约水泥促凝、早强、节约水泥1111粉煤灰粉煤灰2525硫酸钠硫酸钠1 1三乙醇三乙醇胺胺0.03 0.03 有早强、抗冻性好有早强、抗冻性好1212矿渣矿渣25 25 提高固结体强度、节约提高固结体强度、节约水泥水泥1313矿渣矿渣2525氯化钙氯化钙2 2 促凝、早强、节约水泥促凝、早强、节约水泥第三节第三节 加固机理及适用范围加固机理及适用范围加固原理加固原理高压水喷射流性质高压水喷射流性质 高压水喷射流是通过高压发生设备，使高压水喷射流是通过高压发生设备，使它获得巨大能量后，从一定形状的喷嘴它获得巨大能量后，从一定形
19、状的喷嘴，用一种特定的流体运动方式，以很高，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、能量高度集中的速度连续喷射出来的、能量高度集中的一股液流。的一股液流。第三节第三节 加固机理及适用范围加固机理及适用范围 喷射流的速度与功率喷射流的速度与功率第三节第三节 加固机理及适用范围加固机理及适用范围 高压喷射流的种类和构造高压喷射流的种类和构造 高压喷射注浆所用的喷射流共有四种：高压喷射注浆所用的喷射流共有四种： （1 1）单管喷射流为单一的高压水泥浆喷射流；）单管喷射流为单一的高压水泥浆喷射流； （2 2）二重管喷射流为高压浆液喷射流与其外部）二重管喷射流为高压浆液喷射流与其外部环绕的
20、压缩空气，组成为复合式高压喷射流：环绕的压缩空气，组成为复合式高压喷射流： （3 3）三重管喷射流由高压水喷射流与其外部环）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绕的压缩空气喷射流组成，亦为复合式高压喷射流：流： （4 4）多重管喷射流为高压水喷射流。）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，但其构造可划四种喷射流破坏土体的效果不同，但其构造可划分为分为单液高压喷射流和水（浆）、气同轴喷射流单液高压喷射流和水（浆）、气同轴喷射流二种类型。二种类型。第三节第三节 加固机理及适用范围加固机理及适用范围分单液高压喷射流和水分单液高压喷射流和
21、水( (浆浆) )气同轴喷射流。气同轴喷射流。 A A区：主要区域分为喷射核和迁移区区：主要区域分为喷射核和迁移区第三节第三节 加固机理及适用范围加固机理及适用范围 高压喷射流由三个区域组成高压喷射流由三个区域组成: :保持出口压力保持出口压力P P0 0的的初期区域初期区域A A、紊流发达的紊流发达的主要区域主要区域B B和喷射水变和喷射水变成不连续喷流的成不连续喷流的终期区域终期区域C C等三部分。等三部分。 初期区域初期区域：喷嘴出口处速度分布均匀，轴向动：喷嘴出口处速度分布均匀，轴向动压是常数，保持速度均匀的部分向前面逐渐愈压是常数，保持速度均匀的部分向前面逐渐愈来愈小，达到某一位置后
22、，断面上的流速分布来愈小，达到某一位置后，断面上的流速分布不再均匀。速度分布保持均匀部分称为喷射核不再均匀。速度分布保持均匀部分称为喷射核（E E区段区段），喷射核末端扩散宽度稍有增加，），喷射核末端扩散宽度稍有增加，轴向动压有所减小的过渡部分称为迁移区（轴向动压有所减小的过渡部分称为迁移区（D D 区段）区段）。初期区域的长度是喷射流的一个重要。初期区域的长度是喷射流的一个重要参数，可据此判断破碎土体和搅拌效果。参数，可据此判断破碎土体和搅拌效果。第三节第三节 加固机理及适用范围加固机理及适用范围 初期区域后为初期区域后为主要区域主要区域: :轴向动压陡然减弱，轴向动压陡然减弱，喷射扩散宽度
23、和距离平方根成正比，扩散率为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。常数，喷射流的混合搅拌在这一部分内进行。 主要区域后为主要区域后为终了区域终了区域: :到此喷射流能量衰减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很大，末端呈雾化状态，这一区域的喷射能量较小。较小。 喷射加固的有效喷射长度为初期区域长度和主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，要区域长度之和，若有效喷射长度愈长，则搅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。拌土的范围愈大，喷射加固体的直径也愈大。第三节第三节 加固机理及适用范围加
24、固机理及适用范围加固机理加固机理 三管高喷法用压缩空气包裹高压喷射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、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。板、墙的机理可用五种作用来说明。 旋喷固结体横断面旋喷固结体横断面第三节第三节 加固机理及适用范围加固机理及适用范围加固机理加固机理 1.1.高压喷射流切割破坏土体作用高压喷射流切割破坏土体作用 喷流喷流动压以脉冲
25、形式冲击土体，使土体结动压以脉冲形式冲击土体，使土体结构破坏出现空洞。构破坏出现空洞。 2.2.混合搅拌作用混合搅拌作用 钻杆在旋转和提升的钻杆在旋转和提升的过程中，在射流后面形成空隙，在喷过程中，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射压力作用下，迫使土粒向与喷嘴移动相反的方向动相反的方向( (即阻力小的方向即阻力小的方向) )移动移动，与浆液搅拌混合后形成固结体。，与浆液搅拌混合后形成固结体。第三节第三节 加固机理及适用范围加固机理及适用范围 3.3.置换作用置换作用 三重管高喷法又称置换法，高三重管高喷法又称置换法，高速水射流切割土体的同时，由于通入压缩速水射流切割土体
26、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，土粒排出后所空下的体积由灌入的浆液补入。补入。 4.4.充填、渗透固结作用充填、渗透固结作用 高压浆液充填冲开高压浆液充填冲开的和原有的土体空隙，析水固结，还可渗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。入一定厚度的砂层而形成固结体。第三节第三节 加固机理及适用范围加固机理及适用范围 5.5.压密作用压密作用 高压喷射流在切割破碎土体的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，这过程中，在破碎带边缘还有剩余压力，这种压力对土
27、层可产生一定的压密作用，使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高喷桩体边缘部分的抗压强度高于中心部分。分。 第四节、设计计算第四节、设计计算（一）室内配方与现场喷射试验（一）室内配方与现场喷射试验（二）旋喷直径确定（二）旋喷直径确定（三）承载力计算（三）承载力计算（四）地基变形计算（四）地基变形计算（五）孔位设计（五）孔位设计（六）浆量计算（六）浆量计算第四节、设计计算第四节、设计计算 （一）室内配方与现场喷射试验（一）室内配方与现场喷射试验 为了解喷射注浆固结体的性质和浆液的为了解喷射注浆固结体的性质和浆液的合理配方，必须合理配方，必须取现场各层土样取现场
28、各层土样，在室在室内内按不同的含水量和配合比按不同的含水量和配合比进行试验进行试验，优选出最合理的浆液配方。优选出最合理的浆液配方。 对规模较大及性质较重要的工程，设计对规模较大及性质较重要的工程，设计完成之后，要在完成之后，要在现场进行试验现场进行试验，查明喷，查明喷射固结体的直径和强度，验证设计的可射固结体的直径和强度，验证设计的可靠性和安全度。靠性和安全度。第四节、设计计算第四节、设计计算 （二）旋喷直径确定（二）旋喷直径确定 1 1 固结体尺寸主要取决于下列因素：土的固结体尺寸主要取决于下列因素：土的类别及其密实程度；高压喷射注浆方法（类别及其密实程度；高压喷射注浆方法（注浆管的类型）
29、；喷射技术参数（包括喷注浆管的类型）；喷射技术参数（包括喷射压力与流量，喷嘴直径与个数，压缩空气射压力与流量，喷嘴直径与个数，压缩空气的压力、流量与喷嘴间隙，注浆管的提升速的压力、流量与喷嘴间隙，注浆管的提升速度与旋转速度）。度与旋转速度）。 2 2 在无试验资料的情况下，对小型的或不太在无试验资料的情况下，对小型的或不太重要的工程，可根据经验选用重要的工程，可根据经验选用 3 3 对于大型的或重要的工程，应通过现场喷对于大型的或重要的工程，应通过现场喷射试验后开挖或钻孔采样确定。射试验后开挖或钻孔采样确定。第四节、设计计算第四节、设计计算 旋喷直径确定旋喷直径确定第四节、设计计算第四节、设计
30、计算 旋喷直径确定旋喷直径确定 对粘性土地基加固，单管旋喷注浆加固对粘性土地基加固，单管旋喷注浆加固体直径一般为体直径一般为0.3-0.8m0.3-0.8m：三重管旋喷注：三重管旋喷注浆加固体直径可达浆加固体直径可达0.7-1.8m0.7-1.8m；二重管旋；二重管旋喷注浆加固体直径介于以上二者之间。喷注浆加固体直径介于以上二者之间。多重管旋喷直径为多重管旋喷直径为2.0-4.0m2.0-4.0m。旋喷桩的。旋喷桩的设计直径见前表。定喷和摆喷的有效长设计直径见前表。定喷和摆喷的有效长度约为旋喷桩直径的度约为旋喷桩直径的1.0-1.5 1.0-1.5 倍。倍。第四节、设计计算第四节、设计计算（三
31、）承载力计算（三）承载力计算 用旋喷桩处理的地基，应用旋喷桩处理的地基，应按复合地基设按复合地基设计计。旋喷桩复合地基承载力标准值应通。旋喷桩复合地基承载力标准值应通过过现场复合地基载荷试验确定现场复合地基载荷试验确定，也可按，也可按公式计算或结合当地情况与其土质相似公式计算或结合当地情况与其土质相似工程的经验确定。工程的经验确定。 第四节、设计计算第四节、设计计算计算公式计算公式 式中式中f fspkspk复合地基承载力标准值复合地基承载力标准值 f fs,ks,k桩间天然地基土承载力标准值桩间天然地基土承载力标准值 A Ae e 一根桩承担的处理面积，一根桩承担的处理面积，m m2 2 A
32、 Ap p 桩的平均截面积，桩的平均截面积，m m2 2； 桩间天然地基土承载力折减系数，可桩间天然地基土承载力折减系数，可根据试验确定，无试验资料时，可取根据试验确定，无试验资料时，可取0.20.20.60.6，当不考虑桩间软土的作用时，可取零；，当不考虑桩间软土的作用时，可取零； 1()dspkkskepefRfAAA第四节、设计计算第四节、设计计算 也可按下列二式计算，并取其中较小值：也可按下列二式计算，并取其中较小值： 式中式中fcu,kfcu,k 桩身试块桩身试块( (边长为边长为0.07m0.07m的立方体的立方体) )的无的无侧限抗压强度平均值，侧限抗压强度平均值，kPakPa；
33、 强度折减系数，可取强度折减系数，可取0.350.350.50.5；d d 桩的平均直径，桩的平均直径，m m； hihi 桩周第桩周第i i层土的厚度，层土的厚度，m m； qsiqsi 桩周第桩周第i i层土的摩擦力标准值，可采用钻孔层土的摩擦力标准值，可采用钻孔灌注桩侧壁摩擦力标准值，灌注桩侧壁摩擦力标准值，kPakPa； qpqp 桩端天然地基土的承载力标准值桩端天然地基土的承载力标准值( kPa)( kPa) n n桩长范围内所划分的土层数；桩长范围内所划分的土层数；第四节、设计计算第四节、设计计算（四）地基变形计算（四）地基变形计算 旋喷桩的沉降计算应为旋喷桩的沉降计算应为桩长范围
34、内复合桩长范围内复合土层以及下卧层地基变形值之和土层以及下卧层地基变形值之和，计算，计算时应按国家标准建筑地基基础设计规范时应按国家标准建筑地基基础设计规范的有关规定进行计算。的有关规定进行计算。第四节、设计计算第四节、设计计算 复合土层的压缩模量可按下式确定：复合土层的压缩模量可按下式确定： 式中式中EspEsp旋喷桩复合土层压缩模量旋喷桩复合土层压缩模量kPakPa E ES S桩间土的压缩模量，可用天然地基土的桩间土的压缩模量，可用天然地基土的压缩模量代替压缩模量代替kPakPa ； E EP P桩体的压缩模量，可采用测定混凝土割桩体的压缩模量，可采用测定混凝土割线模量的方法确定线模量的
35、方法确定kPakPa epppesspAAEAAEE)(第四节、设计计算第四节、设计计算（五）孔位设计（五）孔位设计加固地基加固地基：正方形、矩形或梅花形布置正方形、矩形或梅花形布置，孔距一般为旋喷桩径的，孔距一般为旋喷桩径的3-43-4倍。倍。 防渗堵水工程防渗堵水工程 ：多采用定喷、摆喷，地：多采用定喷、摆喷，地层含的粒径较粗时多采用摆喷或旋喷。对层含的粒径较粗时多采用摆喷或旋喷。对处理深度大于处理深度大于20m20m的复杂地层最好按双排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。孔或三排布孔，使旋喷桩形成堵水帷幕。孔距应为距应为1.73R(R1.73R(R为旋喷固结体半径为旋喷
36、固结体半径) )，排距，排距1.5R1.5R时最经济。一般定喷、摆喷孔距为时最经济。一般定喷、摆喷孔距为1.21.22.5m2.5m，旋喷为，旋喷为0.80.81.2m1.2m。防渗效果。防渗效果一般可达一般可达1010-5-51010-6-6cm/scm/s。 第四节、设计计算第四节、设计计算孔位设计孔位设计第四节、设计计算第四节、设计计算 相邻孔相邻孔定喷连接形式定喷连接形式 (a)(a)单喷咀单墙首尾连挂；单喷咀单墙首尾连挂；(b) (b) 双喷咀单墙前后双喷咀单墙前后对接；对接；(c)(c)双喷咀单墙折线连接；双喷咀单墙折线连接；(d)(d)双喷咀双双喷咀双墙折线连接；墙折线连接；(e
37、)(e)双喷咀夹角单墙连接；双喷咀夹角单墙连接；(f)(f)单单喷咀扇形单墙首尾连接；喷咀扇形单墙首尾连接；(e)(e)双喷咀扇形单墙前双喷咀扇形单墙前后对接；后对接；(h)(h)双喷咀扇形单墙折线连接。双喷咀扇形单墙折线连接。第四节、设计计算第四节、设计计算 摆喷连接形式摆喷连接形式 第四节、设计计算第四节、设计计算 施工布置形式施工布置形式 第四节、设计计算第四节、设计计算（六）浆量计算（六）浆量计算 体积法体积法喷量法喷量法取其大者作为设计喷射浆量。取其大者作为设计喷射浆量。 根据计算所需的喷浆量和设计的水灰比根据计算所需的喷浆量和设计的水灰比，即可确定水泥的使用数量。，即可确定水泥的使
38、用数量。 第四节、设计计算第四节、设计计算 体积法体积法 式中式中 Q Q 需要用的浆量，需要用的浆量，m m3 3； D De e旋喷管直径，旋喷管直径，m m3 3； D D0 0 注浆管直径，注浆管直径，m m3 3； k k1 1填充率填充率(0.75(0.750.9)0.9)； h h1 1旋喷长度，旋喷长度，m m； k k2 2未旋喷范围土的填充率未旋喷范围土的填充率(0.5(0.50.75)0.75)； h h2 2未旋喷长度，未旋喷长度，m m； 损失系数损失系数(0.1(0.1 0.2)0.2)。 22201124)(4hkDihkDQe第四节、设计计算第四节、设计计算喷量
39、法喷量法 式中式中 Q Q 需要用的浆量，需要用的浆量，m m3 3； V V提升速度，提升速度，m mminmin； H H喷射长度，喷射长度，m m； q q单位时间喷浆量单位时间喷浆量m3m3minmin； 损失系数，损失系数，0.10.10.20.2。 )1 (qVHQ第四节、设计计算第四节、设计计算 防渗止水帷幕设计防渗止水帷幕设计 防渗止水帷幕的形式防渗止水帷幕的形式1.1.柱列型；柱列型；2.2.柱墙型；柱墙型；3.3.定喷防渗帷幕；定喷防渗帷幕；4.4.摆喷防渗帷幕；摆喷防渗帷幕；5.5.复合型防渗帷幕。复合型防渗帷幕。第四节、设计计算第四节、设计计算 防渗止水帷幕注浆孔孔距计
40、算防渗止水帷幕注浆孔孔距计算 定定( (摆摆) )喷防渗帷幕孔距计算；根据试喷喷防渗帷幕孔距计算；根据试喷结果确定喷射板墙的有效长度；根据孔深结果确定喷射板墙的有效长度；根据孔深、孔斜及喷射夹角计算：、孔斜及喷射夹角计算： 旋喷桩防渗帷幕孔距计算旋喷桩防渗帷幕孔距计算单排桩孔距计算：单排桩孔距计算：多排桩：多排桩： L L0.866D S0.866D S0.75D0.75Dcos )( 20maxHLL 2maxHDL22LDe第四节、设计计算第四节、设计计算 防渗止水帷幕插入深度确定防渗止水帷幕插入深度确定 防渗帷幕达不透水层防渗帷幕达不透水层 防渗帷幕应尽量插入不透水层，保证不发生防渗帷幕
41、应尽量插入不透水层，保证不发生管涌。按以下两式计算：管涌。按以下两式计算：防渗帷幕在透水层中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：一方面采取降水措施；一方面增加插入深度：)(BCwhhDcciiBhD2hdeDs11hDw第五节、高喷灌浆施工第五节、高喷灌浆施工施工机具施工机具施工流程施工流程施工程序施工程序第五节、高喷灌浆施工第五节、高喷灌浆施工施工机具施工机具 钻孔机械钻孔机械 喷射注浆设备喷射注浆设备第五节、高喷灌浆施工第五节、高喷灌浆施工三重管施工机具布置图三重管施工机具布置图第五节、高喷灌浆施工第五节、高喷灌浆施工 ( (一一) )钻机钻机 高压喷射注浆工艺要求所
42、用的钻机除高压喷射注浆工艺要求所用的钻机除具有一般钻机功能外，还能带动注浆管具有一般钻机功能外，还能带动注浆管以以101020r/min20r/min的慢速转动和以的慢速转动和以5 525cm/min25cm/min慢速提升。慢速提升。 ( (二二) )高压泵：高压泥浆泵和高压水泵；高压泵：高压泥浆泵和高压水泵； ( (三三) )泥浆泵；泥浆泵； ( (四四) )空压机；空压机； ( (五五) )浆液搅拌机；浆液搅拌机； 第五节、高喷灌浆施工第五节、高喷灌浆施工不同的喷头形式不同的喷头形式第五节、高喷灌浆施工第五节、高喷灌浆施工 各种高压喷射注浆法主要施工机器及设备一览表各种高压喷射注浆法主要
43、施工机器及设备一览表第五节、高喷灌浆施工第五节、高喷灌浆施工施工流程施工流程第五节、高喷灌浆施工第五节、高喷灌浆施工施工程序施工程序第五节、高喷灌浆施工第五节、高喷灌浆施工施工顺序施工顺序 1 1、钻机就位、钻机就位 钻机安放在设计孔位并保持垂直，施工时喷管钻机安放在设计孔位并保持垂直，施工时喷管的允许倾斜度不得大于的允许倾斜度不得大于1.51.5。 2 2、钻孔、钻孔 单管旋壁常用单管旋壁常用7676型旋转振动钻机，钻探可达型旋转振动钻机，钻探可达30m30m以上，适用于标准贯入度小于以上，适用于标准贯入度小于4040的砂土和粘性土的砂土和粘性土层。当遇到比较坚硬的地层时宜用地质钻机钻进层。
44、当遇到比较坚硬的地层时宜用地质钻机钻进。一般在二重管和三重管旋喷法施工中都采用地。一般在二重管和三重管旋喷法施工中都采用地质钻机钻孔。钻孔的位置与设计位置的偏差不得质钻机钻孔。钻孔的位置与设计位置的偏差不得大于大于50 mm50 mm。第五节、高喷灌浆施工第五节、高喷灌浆施工 3 3、插管、插管 将喷管插入地层预定的深度。使用将喷管插入地层预定的深度。使用7676型振型振动钻机钻孔时，插管与钻孔两道工序合二动钻机钻孔时，插管与钻孔两道工序合二为一。用地质钻机钻孔完毕，必须拨出岩为一。用地质钻机钻孔完毕，必须拨出岩芯管换上旋喷管插入到预定深度。插管过芯管换上旋喷管插入到预定深度。插管过程中，为防
45、止泥砂堵塞喷咀，可边射水，程中，为防止泥砂堵塞喷咀，可边射水，边插管。水压力一般不超过边插管。水压力一般不超过1MPa1MPa。第五节、高喷灌浆施工第五节、高喷灌浆施工 4 4、喷射作业、喷射作业 喷管插入后，由下而上进行喷射作业，喷管插入后，由下而上进行喷射作业，参数如表。必须时刻注意检查浆液初凝参数如表。必须时刻注意检查浆液初凝时间、注浆流量、风量、压力、旋转提时间、注浆流量、风量、压力、旋转提升速度等参数是否符合设计要求，做好升速度等参数是否符合设计要求，做好记录，绘制作业过程曲线。记录，绘制作业过程曲线。 当浆液初凝时间超过当浆液初凝时间超过20h20h，应及时停止，应及时停止使用该水
46、泥浆液使用该水泥浆液( (正常水灰比正常水灰比1 1：1 1，初凝，初凝时间为时间为15h15h左右左右) )。第五节、高喷灌浆施工第五节、高喷灌浆施工 5 5、冲注、冲注 喷射施工完毕后，应把注浆管等机具设喷射施工完毕后，应把注浆管等机具设备冲洗干净，管内机内不得残存水泥浆。备冲洗干净，管内机内不得残存水泥浆。通常把浆换成水，在地面上喷射，以便把通常把浆换成水，在地面上喷射，以便把泥浆泵、注浆管和软管内的浆液全部排除泥浆泵、注浆管和软管内的浆液全部排除。 6 6、移动机具、移动机具 将钻机等机具设备移到新孔位上。将钻机等机具设备移到新孔位上。 第五节、高喷灌浆施工第五节、高喷灌浆施工 常用高
47、压喷射注浆主要工艺技术参数常用高压喷射注浆主要工艺技术参数第六节、质量检验第六节、质量检验检验点布置检验点布置检验内容检验内容 检验方法检验方法 第六节、质量检验第六节、质量检验检验点布置检验点布置 1.1.建筑物荷载大的部位；建筑物荷载大的部位； 2.2.防渗帷幕中心线上；防渗帷幕中心线上； 3.3.施工中出现异常情况的部位；施工中出现异常情况的部位； 4.4.地质情况复杂，可能出现高压喷射注地质情况复杂，可能出现高压喷射注浆质量产生影响的部位。浆质量产生影响的部位。第六节、质量检验第六节、质量检验检验内容检验内容 1 1、固结体的整体性和均匀性；、固结体的整体性和均匀性； 2 2、固结体的
48、有效直径；、固结体的有效直径； 3 3、固结体的垂直度；、固结体的垂直度； 4 4、固结体的强度特性、固结体的强度特性( (包括桩的轴包括桩的轴向压力、水平力、抗酸碱性、抗冻向压力、水平力、抗酸碱性、抗冻性和抗渗性等性和抗渗性等) )； 5 5、固结体的溶蚀和耐久性能。、固结体的溶蚀和耐久性能。第六节、质量检验第六节、质量检验 检验内容检验内容 6 6、喷射质量的检验：、喷射质量的检验：（1 1）施工前后，主要通过现场旋喷试验，了解设）施工前后，主要通过现场旋喷试验，了解设计采用的旋喷参数、浆液配方和选用的外加剂材计采用的旋喷参数、浆液配方和选用的外加剂材料是否合适，固结体质量能否达到设计要求
49、。料是否合适，固结体质量能否达到设计要求。（2 2）施工后，对喷射施工质量的鉴定，一般在喷）施工后，对喷射施工质量的鉴定，一般在喷射施工过程中或施工告一段落时进行：检查数量射施工过程中或施工告一段落时进行：检查数量应为施工总数的应为施工总数的2 25 5，少于，少于2020孔的工程，至孔的工程，至少要检验少要检验2 2个点。个点。 喷射注浆处理地基的强度较低，喷射注浆处理地基的强度较低，28d28d的强度在的强度在1 110 Mpa10 Mpa间，强度增长速度较慢，检验时间应在间，强度增长速度较慢，检验时间应在喷射注浆后四周进行。喷射注浆后四周进行。 第六节、质量检验第六节、质量检验检验方法检
50、验方法 开挖检验开挖检验钻孔取芯钻孔取芯 标准贯入试验标准贯入试验 动测法动测法 载荷试验；载荷试验； 第六节、质量检验第六节、质量检验开挖检验开挖检验 在开挖基槽和凿除桩头时，应对桩数、桩在开挖基槽和凿除桩头时，应对桩数、桩位、桩径及桩头强度进行检查，如发现漏位、桩径及桩头强度进行检查，如发现漏桩、桩位和桩径偏差过大、桩头强度偏低桩、桩位和桩径偏差过大、桩头强度偏低等质量事故，必须采取补救措施。等质量事故，必须采取补救措施。 挖桩检查法一般要求按桩总数挖桩检查法一般要求按桩总数2%2%的取样频的取样频率挖桩检查桩的成型情况，然后分别在桩率挖桩检查桩的成型情况，然后分别在桩顶以下顶以下50cm
