任务三　高压喷射灌浆施工

高压喷射注浆法是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻进至土层的预定位置后,以20MPa左右的高压水流从喷嘴中喷射出来,冲击破坏土体,再用泥浆泵注入压力为2～5MPa的水泥浆与土体混合,浆液凝固后,在土中形成较大的增强固结体。

高压喷射注浆法适用于处理淤泥、淤泥质土、流塑、软塑或可塑黏性土、粉土、砂土、黄土、素填土和碎石土等地基。

高压喷射注浆法具有增强地基强度、提高地基承载力、止水防渗、减少支挡建筑物土压力、防止砂土液化和降低土的含水量等多种功能,可用于既有建筑物和新建建筑地基加固,深基坑、地铁等工程的土层加固或防水;在深基坑防渗帷幕、水库坝基防渗、多层及高层建筑的地基处理、挡土墙加固等工程中应用广泛。

一、高压喷射灌浆的方法

高压喷射灌浆法的基本种类有单管法、二管法、三管法和多管法四种方法,目前国内以二管法和三管法应用较多。

1.单管法

单管法是用高压泥浆泵以20～25MPa或更高的压力,从喷嘴中喷射出水泥浆液射流,冲击破坏土体,同时提升或旋转喷射管,使浆液与土体上剥落下来的土石掺搅混合,经一定时间后凝固,在土中形成凝结体。这种方法形成凝结体的范围(桩径或延伸长度)较小,一般桩径为0.5～0.9m,板状凝结体的延伸长度可达1～2m。其加固质量好,施工速度快,成本低。

2.二管法

二管法是用高压泥浆泵等高压发生装置产生20～25MPa或更高压力的浆液,用压缩空气机产生0.7～0.8MPa压力的压缩空气。浆液和压缩空气通过具有两个通道的喷管,在喷射管底部侧面的同轴双重喷嘴中喷射出高压浆液和空气两种射流,冲击破坏土体,其直径达0.8～1.5m。

3.三管法

三管法是使用能输送水、气、浆的三个通道的喷射管,从内喷嘴中喷射出压力为30～50MPa的超高压水流,水流周围环绕着从外喷嘴中喷射出一般压力为0.7～0.8MPa的圆状气流,同轴喷射的水流与气流冲击破坏土体。由泥浆泵灌注压力为0.2～0.7MPa、浆量80～100L/min、密度1.6～1.8g/cm3的水泥浆液进行充填置换。其直径一般为1.0～2.0m,较二管法大,较单管法要大1～2倍。

二、高压喷射灌浆的喷射形式

高压喷射灌浆的喷射形式有旋喷、摆喷和定喷三种。

高压喷射灌浆形成凝结体的形状与喷嘴移动方向和持续时间有密切关系。喷嘴喷射时,一面提升,一面进行旋喷则形成柱状体;一面提升,一面进行摆喷则形成哑铃体;当喷嘴一面喷射,一面提升,方向固定不变,进行定喷,则形成板状体。这三种喷射形式切割破碎土层的作用,以及被切割下来的土体与浆液搅拌混合,进而凝结、硬化和固结的机制基本相似,只是喷嘴运动方式的不同致使凝结体的形状和结构有所差异。

三、高压喷射灌浆的施工程序

高压喷射灌浆应分排分序进行。在坝、堤基或围堰中,由多排孔组成的高喷墙应先施工下游排孔,后施工上游排孔,最后施工中间排孔。在同一排内如采用钻、喷分别进行的程序施工时,应先施工Ⅰ序孔,后施工Ⅱ序孔。先导孔应最先施工。Ⅰ序孔和Ⅱ序孔可采用“焊”接或“切”入式连接。

施工程序为钻孔、下置喷射管、喷射提升、成桩成板或成墙等,如图2-1所示。