6地基处理-高压喷射注浆法.ppt

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1、第六章、高压喷射注浆法第六章、高压喷射注浆法n概概 述述n基本工艺及浆液类型基本工艺及浆液类型n加固机理加固机理n设计计算设计计算n高喷灌浆施工高喷灌浆施工n质量检验质量检验第一节、概述第一节、概述n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

2、度的固结体，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n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

3、，结构型式灵活多样，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n分类分类第一节、概述第一节、概述n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n适用范围适用范围n主要适用主要适用于处理淤泥、淤泥

4、质土、粘性土、粉于处理淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、黄土、砂土、人工填土和碎石土等地基。土、黄土、砂土、人工填土和碎石土等地基。n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，应根据现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。场试验结果确定其适用程度。n对地下水流速过大，浆液无法在注浆管周围凝对地下水流速过大，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，永冻土以固的情况，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，均及对水泥有严重腐蚀的地基，均不宜采用不宜采用高压高压喷射注浆法。喷射

5、注浆法。第一节、概述第一节、概述n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n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、三重管法和多重管法

6、等四种方法。和多重管法等四种方法。n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 基本工艺及浆液类型

7、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n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 0.7MPa

8、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。固结体的范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n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。在以高压泵等高压发生装置产

9、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 基本工艺及浆液类型基本工

10、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n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。装在喷嘴附近的超声波传感器及时测出空

11、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：于是在地层中形砂浆、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，在砂性土中最大成一个大直径的柱状固结体，在砂性土中最大可达可达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n浆液类型浆液类型n1 1、普通型、普通型n2 2、速凝早强型、速凝早强型n3 3、高强型、高强型n4 4、抗渗型、抗渗型第二

12、节第二节 基本工艺及浆液类型基本工艺及浆液类型n1 1、普通型、普通型n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n2 2、速凝早强型速凝早强型n对对地地下下水水发发达达的的工工程程需需要要在在水水泥泥浆浆中中掺掺入入速速凝凝早早强强剂剂，因因纯纯水水泥泥浆浆

13、的的凝凝固固时时间间太太长长，浆浆液液易易被冲蚀而不固结。被冲蚀而不固结。n常常用用的的早早强强剂剂有有氯氯化化钙钙、水水玻玻璃璃和和三三乙乙醇醇胺胺等等，用用量量为为水水泥泥用用量量的的2 24 4。以以使使用用氯氯化化钙钙为为例例，纯纯水水泥泥浆浆与与土土的的固固结结体体的的一一天天抗抗压压强强度度为为1MPa1MPa，而而掺掺入入2 2氯氯化化钙钙的的水水泥泥土土固固结结体体抗抗压压强强度度为为1.6 1.6 MPaMPa，掺掺人人4 4氯氯化化钙钙的的水水泥泥土土固固结结体抗压强度为体抗压强度为2.4 2.4 MPaMPa。第二节第二节 基本工艺及浆液类型基本工艺及浆液类型n3 3、高

14、强型高强型n喷喷射射固固结结体体的的平平均均抗抗压压强强度度在在20 20 MPaMPa以以上上称称为为高高强强型型。提提高高固固结结体体强强度度的的方方法法有有选选择择标标号号水水泥泥，或或选选择择高高效效的的扩扩散散剂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n4 4、抗渗型、抗渗型n在在水水泥泥浆浆中中掺掺人人2 24 4的的水水玻玻璃璃，其其抗抗渗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水泥品种水泥品种水泥含量水泥含量（%）水玻璃含水玻璃含

15、量（量（%）28天渗透系天渗透系数（数（cm/s）细细 砂砂425号硅酸号硅酸盐水泥盐水泥4002.310-64028.510-8粗粗 砂砂425号硅酸号硅酸盐水泥盐水泥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n浆液类型浆液类型n如如工工程程以以抗抗渗渗为为目目的的者者，则则最最好好使使用用“柔柔性性材材料料”。可可在在水水泥泥浆浆液液中中掺掺人人10105050的的膨膨润润土土(占占水水泥泥量量的的百百分分比比)。对对有有抗抗渗渗要要求求时，不宜使用矿渣水泥。时，不宜使用矿渣水泥。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

16、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氯化钠（或水玻璃）氯化钠（或水玻璃）2 2“NNO”0.5 NNO”0

17、.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2525硫酸钠硫酸钠1 1三乙醇三乙醇胺胺0.03 0.03 促凝、早强

18、、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n加固原理加固原理n高压水喷射流性质高压水喷射流性质n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，从一定形状的喷嘴，用一种特定的流体运动方式，以很高的用一种特定的流体运

19、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。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n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n高压喷射流的种类和构造高压喷射流的种类和构造n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：n（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；n（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

20、压喷射流：n（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：n（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。n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

21、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n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。n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，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

22、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n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

23、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。n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。n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固机理及适用范围n加固机理加固机理n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

24、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n加固机理加固机理n1.1.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形式冲击土体，使土体结构动压以脉冲形式冲击土体，使土体结构破坏出现空洞。破坏出现空洞

25、。n2.2.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，在喷射过程中，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压力作用下，迫使土粒向与喷嘴移动相反的方向反的方向(即阻力小的方向即阻力小的方向)移动，与浆移动，与浆液搅拌混合后形成固结体。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n3.3.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

26、孔，土粒排出后所空下的体积由灌入的浆液补土粒排出后所空下的体积由灌入的浆液补入。入。n4.4.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n5.5.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

27、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n（一）室内配方与现场喷射试验（一）室内配方与现场喷射试验n（二）旋喷直径确定（二）旋喷直径确定n（三）承载力计算（三）承载力计算n（四）地基变形计算（四）地基变形计算n（五）孔位设计（五）孔位设计n（六）浆量计算（六）浆量计算第四节、设计计算第四节、设计计算n（一）室内配方与现场喷射试验（一）室内配方与现场喷射试验n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

28、，优选出最合理的浆液配方。优选出最合理的浆液配方。n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n（二）旋喷直径确定（二）旋喷直径确定n1 1 固结体尺寸主要取决于下列因素：固结体尺寸主要取决于下列因素：土的土的类别及其密实程度；类别及其密实程度；高压喷射注浆方法高压喷射注浆方法（注浆管的类型）；（注浆管的类型）；喷射技术参数（包括喷射技术参数（包括喷射压力与流量，喷嘴直径与个

29、数，压缩空喷射压力与流量，喷嘴直径与个数，压缩空气的压力、流量与喷嘴间隙，注浆管的提升气的压力、流量与喷嘴间隙，注浆管的提升速度与旋转速度）。速度与旋转速度）。n2 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n3 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n旋喷直径确定旋喷直径确定第四节、设计计算第四节、设计计算n旋喷直径确定旋喷直径确定n对粘性土地基加固，单管旋喷注浆加固对粘性土地基加固

30、，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n（三）承载力计算（三）承载力计算n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

31、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n计算公式计算公式n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nf 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n 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 2n A Ap p 桩的平均截面积，桩的平均截面积，m m2 2；n 桩桩间间天天然然地地

32、基基土土承承载载力力折折减减系系数数，可可根根据据试试验验确确定定，无无试试验验资资料料时时，可可取取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；第四节、设计计算第四节、设计计算n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：n式式中中fcu,kfcu,k 桩桩身身试试块块(边边长长为为0.07m0.07m的的立立方方体体)的的无无侧限抗压强度平均值，侧限抗压强度平均值，kPakPa；n 强度折减系数，可取强度折减系数，可取0.350.350.50.5；ndd 桩的平均直径，桩的平均直径，m m；nhi hi 桩周第

33、桩周第i i层土的厚度，层土的厚度，m m；n qsiqsi 桩桩周周第第i i层层土土的的摩摩擦擦力力标标准准值值，可可采采用用钻钻孔孔灌注桩侧壁摩擦力标准值，灌注桩侧壁摩擦力标准值，kPakPa；n 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(kPakPa)nnn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n（四）地基变形计算（四）地基变形计算n旋旋喷喷桩桩的的沉沉降降计计算算应应为为桩桩长长范范围围内内复复合合土土层层以以及及下下卧卧层层地地基基变变形形值值之之和和，计计算算时时应应按按国国家家标标准准建建筑筑地地基基基基础

34、础设设计计规规范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n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：n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kPakPanE ES S桩间土的压缩模量，可用天然地基土的压桩间土的压缩模量，可用天然地基土的压缩模量代替缩模量代替kPakPa ；nE EP P桩体的压缩模量，可采用测定混凝土割线桩体的压缩模量，可采用测定混凝土割线模量的方法确定模量的方法确定kPakPa 第四节、设计计算第四节、设计计算n（五）孔位设计（五）孔位设计n加固地基加固地基：正方形、矩形或梅花形布置，正方形、

35、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。n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0.80.81.2m1.2

36、m。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n孔位设计孔位设计第四节、设计计算第四节、设计计算n相邻孔相邻孔定喷连接形式定喷连接形式 n(a)(a)单单喷喷咀咀单单墙墙首首尾尾连连挂挂；(b)(b)双双喷喷咀咀单单墙墙前前后后对对接接；(c)(c)双双喷喷咀咀单单墙墙折折线线连连接接；(d)(d)双双喷喷咀咀双双墙墙折折线线连连接接；(e)(e)双双喷喷咀咀夹夹角角单单墙墙连连接接；(f)(f)单单喷喷咀咀扇扇形形单单墙墙首首尾尾连连接接；(e)(e)双双喷喷咀咀扇扇形形单单墙墙前前后对接；后对接；(h)(h)双喷咀扇形

37、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n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n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n（六）浆量计算（六）浆量计算 n体积法体积法n喷量法喷量法n取其大者作为设计喷射浆量。取其大者作为设计喷射浆量。n根根据据计计算算所所需需的的喷喷浆浆量量和和设设计计的的水水灰灰比比，即可确定水泥的使用数量。即可确定水泥的使用数量。第四节、设计计算第四节、设计计算n体积法体积法n式中式中 Q Q 需要用的浆量，需要用的浆量，m m3 3；nD De e旋喷管直径，旋喷管直径，m m3 3；nD D0 0

38、注浆管直径，注浆管直径，m m3 3；nk k1 1填充率填充率(0.75(0.750.9)0.9)；nh h1 1旋喷长度，旋喷长度，m m；nk 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)；nh h2 2未旋喷长度，未旋喷长度，m m；n损失系数损失系数(0.1(0.1 0.2)0.2)。第四节、设计计算第四节、设计计算n喷量法喷量法n式中式中 Q Q 需要用的浆量，需要用的浆量，m m3 3；n VV提升速度，提升速度，m mminmin；n HH喷射长度，喷射长度，m m；n qq单位时间喷浆量单位时间喷浆量m3m3minmin；n 损失系数，

39、损失系数，0.10.10.20.2。第四节、设计计算第四节、设计计算n防渗止水帷幕设计防渗止水帷幕设计n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n防渗止水帷幕注浆孔孔距计算防渗止水帷幕注浆孔孔距计算n定定(摆摆)喷防渗帷幕孔距计算；喷防渗帷幕孔距计算；根据试喷根据试喷结果确定喷射板墙的有效长度；结果确定喷射板墙的有效长度；根据孔深、根据孔深、孔斜及喷射夹角计算：孔斜及喷射夹角计算：n 旋喷桩防渗帷幕孔距计算旋

40、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 S0.75D0.75D第四节、设计计算第四节、设计计算n防渗止水帷幕插入深度确定防渗止水帷幕插入深度确定n 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：第五节、高喷灌浆施工第五节、高喷灌浆施工n施工机具施工机具n施工流程施工流程n施工程序施工程序第五节、高喷灌浆施工

41、第五节、高喷灌浆施工n施工机具施工机具n钻孔机械钻孔机械n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n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n(一一)钻机钻机 高压喷射注浆工艺要求所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。n(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；n(三三)泥浆泵；泥浆泵；n(四四)空压机；空压

42、机；n(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n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n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n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n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n施工顺序施工顺序n1 1、钻机就位、钻机就位 钻钻机机安安放放在在设设计计孔孔位位并并保保持持垂垂直直，施施工工时时喷喷管管的允许倾斜度不得大于的允许倾斜度不得大于1.51.5。n2 2、钻孔、钻孔 单单管管

43、旋旋壁壁常常用用7676型型旋旋转转振振动动钻钻机机，钻钻探探可可达达30m30m以以上上，适适用用于于标标准准贯贯入入度度小小于于4040的的砂砂土土和和粘粘性性土土层层。当当遇遇到到比比较较坚坚硬硬的的地地层层时时宜宜用用地地质质钻钻机机钻钻进进。一一般般在在二二重重管管和和三三重重管管旋旋喷喷法法施施工工中中都都采采用用地地质质钻钻机机钻钻孔孔。钻钻孔孔的的位位置置与与设设计计位位置置的的偏偏差差不不得得大大于于50 mm50 mm。第五节、高喷灌浆施工第五节、高喷灌浆施工n3 3、插管、插管 将将喷喷管管插插入入地地层层预预定定的的深深度度。使使用用7676型型振振动动钻钻机机钻钻孔孔

44、时时，插插管管与与钻钻孔孔两两道道工工序序合合二二为为一一。用用地地质质钻钻机机钻钻孔孔完完毕毕，必必须须拨拨出出岩岩芯芯管管换换上上旋旋喷喷管管插插入入到到预预定定深深度度。插插管管过过程程中中，为为防防止止泥泥砂砂堵堵塞塞喷喷咀咀，可可边边射射水水，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n4 4、喷射作业喷射作业 喷喷管管插插入入后后，由由下下而而上上进进行行喷喷射射作作业业，参参数数如如表表。必必须须时时刻刻注注意意检检查查浆浆液液初初凝凝时时间间、注注浆浆流流量量、风风量量、压压力力、旋旋转转提提升升速速度度等等参参数

45、数是是否否符符合合设设计计要要求求，做做好好记录，绘制作业过程曲线。记录，绘制作业过程曲线。当当浆浆液液初初凝凝时时间间超超过过20h20h，应应及及时时停停止止使使用用该该水水泥泥浆浆液液(正正常常水水灰灰比比1 1：1 1，初初凝凝时间为时间为15h15h左右左右)。第五节、高喷灌浆施工第五节、高喷灌浆施工n5 5、冲注、冲注 喷喷射射施施工工完完毕毕后后，应应把把注注浆浆管管等等机机具具设设备备冲冲洗洗干干净净，管管内内机机内内不不得得残残存存水水泥泥浆浆。通通常常把把浆浆换换成成水水，在在地地面面上上喷喷射射，以以便便把把泥浆泵、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

46、液全部排除。n6 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n常用高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n检验点布置检验点布置n检验内容检验内容 n检验方法检验方法 第六节、质量检验第六节、质量检验n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

47、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n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、固固结结体体的的强强度度特特性性(包包括括桩桩的的轴轴向向压压力力、水水平平力力、抗抗酸酸碱碱性性、抗抗冻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n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）施施工工前前后后，主主要要通通过过现现场场旋旋喷喷试试验验，了了解解设

48、设计计采采用用的的旋旋喷喷参参数数、浆浆液液配配方方和和选选用用的的外外加加剂剂材材料是否合适，固结体质量能否达到设计要求。料是否合适，固结体质量能否达到设计要求。（2 2）施施工工后后，对对喷喷射射施施工工质质量量的的鉴鉴定定，一一般般在在喷喷射射施施工工过过程程中中或或施施工工告告一一段段落落时时进进行行：检检查查数数量量应应为为施施工工总总数数的的2 25 5，少少于于2020孔孔的的工工程程，至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 10 MpaMpa间，强度增长速度较慢，检验时间应在喷间，强度

49、增长速度较慢，检验时间应在喷射注浆后四周进行。射注浆后四周进行。第六节、质量检验第六节、质量检验n检验方法检验方法 n开挖检验开挖检验n钻孔取芯钻孔取芯 n标准贯入试验标准贯入试验 n动测法动测法 n载荷试验；载荷试验；第六节、质量检验第六节、质量检验n开挖检验开挖检验n在在开开挖挖基基槽槽和和凿凿除除桩桩头头时时，应应对对桩桩数数、桩桩位位、桩桩径径及及桩桩头头强强度度进进行行检检查查，如如发发现现漏漏桩桩、桩桩位位和和桩桩径径偏偏差差过过大大、桩桩头头强强度度偏偏低低等质量事故，必须采取补救措施。等质量事故，必须采取补救措施。n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

50、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50cm50cm、150cm150cm等部位砍取足尺桩头，等部位砍取足尺桩头，进行无侧限抗压强度试验。进行无侧限抗压强度试验。第六节、质量检验第六节、质量检验n钻孔取芯钻孔取芯 n在已旋喷好的固结体中钻取岩芯，并将岩在已旋喷好的固结体中钻取岩芯，并将岩芯做成标准试件进行室内物理和力学性能芯做成标准试件进行室内物理和力学性能的试验。的试验。n根据工程的要求亦可在现场进行钻孔，做根据工程的要求亦可在现场进行钻孔，做压力注水和抽水两种渗透试验，测定其抗压力注水和抽水两种渗透试验，测定其抗渗能力。渗能力。