高压喷射注浆法是一种近年来发展起来的地基处理方法,该方法可以用多种化学浆液注入地基中与地基土搅拌,组成加固体,达到加固的目的。
高压喷射注浆法又称旋喷法,它是利用钻机把带有特殊喷嘴的注浆管钻至土层预定位置后,用高压脉冲泵(工作压力在20MPa以上),将水泥浆液通过钻杆下端的喷射装置,向四周以高速水平喷入土体,借助液体的冲击力切削土层,使喷流射程内的土体遭受破坏。与此同时,钻杆一面以一定的速度(20r/min)旋转,一面低速(15~30cm/min)徐徐提升,使土体与水泥浆充分搅拌混合,胶结硬化后即在地基中形成直径比较均匀、具有一定强度(0.5~8.0MPa)的圆柱体,从而使地基得到加固。
其施工工艺流程如图11-5所示。
图11-5 高压喷射注浆施工工艺流程
a—钻机就位钻孔;b—钻孔至设计标高;c—旋喷开始;d—边旋喷边提升;e—旋喷结束成桩
1—钻孔机械;2—超高压脉冲泵;3—高压胶管
1)按注浆的形式分类
高压喷射注浆按注浆的形式分为旋喷注浆、定喷注浆和摆喷注浆3种类型。
(1)旋喷注浆。在利用旋喷注浆法施工时,喷嘴一面喷射一面旋转并提升,固结体呈现圆柱状。
(2)定喷注浆。利用定喷注浆法施工时,喷嘴一面喷射一面提升,喷射方向固定不变,固结体形如板状或者壁状。
(3)摆喷注浆。利用摆喷注浆法施工时,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。
2)按喷射方法分类
高压喷射注浆法施工工艺根据喷射方法的不同又分为:
(1)单管法。用一根单管喷射高压水泥浆液作为喷射流,由于高压浆液射流在土中衰减大,破碎土的射程较短,成桩直径较小,一般为0.3~0.8m。
(2)二重管法。用同轴双通道二重注浆管复合喷射流。成桩直径为1.0m左右。
(3)三重管法。用同轴三重注浆管复合喷射高压水流和压缩空气,并注入水泥浆液。由于高压水射流的作用,使地基中一部分土粒随着水、气排出地面,高压浆流随之填充空隙。成桩直径较大,一般有1.0~2.0m,但成桩强度较低(0.9~1.2MPa)。
(1)由于将水泥土与原地基软黏土就地搅拌混合,因而可以最大限度地利用原土。
(2)对周围原有建筑的影响较小。
(3)可按照不同地基土的性质及工程设计要求合理选择,设计比较灵活。
(4)施工设备简单,管理方便,施工时无振动、无污染,可在密集的建筑群中进行施工,而且料源广阔,价格低廉。
(5)透气、透水性差,固结体内虽有一定的孔隙,但这些孔隙并不贯通,为密封型,而且固结体有一层较致密的硬壳,其渗透系数相当高,具有一定的防渗功能。
(6)固结强度高,单桩承载力较高。
(7)与钢筋混凝土桩基相比,节省了大量的钢材,降低了造价。
高压喷射注浆适用于淤泥、淤泥质土、黏性土、粉土、砂土、湿陷性黄土、人工填土及碎石土等的地基加固;可用于既有建筑和新建筑的地基处理、深基坑侧壁挡土或挡水、基坑底部加固防止管涌与隆起、坝的加固与防水帷幕等工程。但对含有较多大粒块石、坚硬黏性土、大量植物根茎或含过多有机质的土及地下水流过大、喷射浆液无法在注浆管周围凝聚的情况下,不宜采用。
1)直径的确定
高压旋喷桩的直径除浅层可用开挖的方法确定以外,深部的直径无法用准确的方法确定,因此只能用经验的方法给出。
2)桩的平面布置
竖向承载旋喷桩的平面布置可根据上部结构和基础特点确定。独立基础下的桩数一般不应少于4根。
3)旋喷桩复合地基承载力
竖向承载旋喷桩复合地基承载力特征值应通过现场复合地基载荷试验确定。初步设计时,也可按式(11-5)估算,式中β可根据试验或类似土质条件的工程经验确定,当无试验资料或经验时,可取0~0.5,承载力较低时取低值。其单桩竖向承载力特征值只可通过现场单桩载荷试验确定。
4)浆量计算
浆量计算主要有两种方法——体积法和喷量法,取较大者作为设计喷浆量。
5)材料要求
主要材料为水泥,对于无特殊要求的工程,宜采用32.5级及以上的普通硅酸盐水泥。水泥应在使用前做质量鉴定。
6)褥垫层设置
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200~300mm,其材料可选用中砂、粗砂、级配砂石等,最大粒径不宜大于30mm。
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