1、水工建筑物地基处理 软弱地基处理 高压喷射注浆法授课对象：水工专业2003级 任课教师：王润英 时间：2006年4月2006年5月,2,授课内容及安排,第五节 高压喷射注浆法 一、概述 1、高压喷射注浆法的加固机理 2、高压喷射注浆法的适用条件 3、高压喷射注浆法的主要优点 4、 （喷浆型）旋喷加固方法分类 二、旋喷桩施工 三、旋喷桩复合地基设计 四、振冲法、深层搅拌法、旋喷法比较,3,高压喷射注浆法 概述加固机理,钻孔,下注浆管,喷射提升,成桩或成墙,4,1、高压喷射注浆加固机理： （1）高压喷射流切割破坏土体作用 （2）混合搅拌作用 （3）充填、渗透固结作用 （4）置换作用 （5）压密作用
2、,高压喷射注浆法 概述加固机理,5,（1）可用于处理淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、黄土、砂土、碎石土、人工填土等地基。 （2）最适用于： N15砂性土； N5粘性土； 少含或不含砾石的人工填土。,高压喷射注浆法 概述适用条件,6,（3）对于有些土，本工法应慎用 ： 坚硬土 ； 含较多大粒径块石、砾石的土 ； 含有机质土较多的土 ； 含大量植物根茎的土 。 （4）对于地下水流速过大，对无填充物的岩溶地基以及对水泥又严重腐蚀的地基，不宜采用高喷。,高压喷射注浆法 概述适用条件,7,（1）适用范围广； （2）和化学灌浆相比，造价低 ； （3）加固体强度大； （4）加固深度较大； （5）加固方法灵活；
3、（6）本工法不但能做直桩，还能做斜桩和水平桩； （7）本工法可以作为施工中的临时措施，也可作为永久建筑物的地基加固，特别适用于对已有建筑物地基的加固补强。,高压喷射注浆法 概述主要优点,8,加固方法灵活： 按喷射形式分为： 旋喷注浆（边喷、边旋、边提升） 柱状加固，形成单桩、群桩或带形排列桩用于加固地基或处理工程事故 ； 定喷注浆（只喷不旋转、边提升） 壁状加固，形成板用于防渗； 摆喷注浆（喷浆、摆动、提升） 扇形状加固，形成较厚的板用于防渗。,高压喷射注浆法 概述主要优点,9,旋喷法施工简便：只需在土层中钻一个50300的小孔，便可在土中喷射形成直径0.34.0m的加固体，因而施工时能贴近已
4、有建筑物。 同一种工法应用也不同，例如： 不交圈柱状加固用于地基处理； 壁状加固防渗墙 整体式加固抗管涌、流砂,高压喷射注浆法 概述主要优点,10,高压喷射注浆法 概述主要优点,11,高压喷射注浆法 概述主要优点,12,摆喷与支护桩防渗连接：,高压喷射注浆法 概述主要优点,13,定喷折线连接：,高压喷射注浆法 概述主要优点,14,用旋喷法对细砂层进行加固 ，防流砂管涌：,高压喷射注浆法 概述主要优点,15,隧洞顶板厚度不足，可利用汽车吊，注浆管兼钻机做水平桩，进行加固。,高压喷射注浆法 概述主要优点,16,防止基础不均匀沉陷垂直桩+斜桩：,高压喷射注浆法 概述主要优点,17,补强加固： 接桩工
5、艺,高压喷射注浆法 概述主要优点,18,4、（喷浆型）旋喷加固方法分类： （1）单管法 （2）二重管法 （3）三重管法 （4）多重管法,高压喷射注浆法 概述旋喷加固方法分类,19,高压喷射注浆法分类及参数表：(P122表4-10）,高压喷射注浆法 概述旋喷加固方法分类,20,高压喷射注浆法 概述主要优点,21,（1）单管法： 利用高压水泥浆切割土体（Pe20MPa） 水泥浆直接切割土体，压力衰减快 20N30的粘性土中柱状加固体平均直径d=0.30.6m。,高压喷射注浆法 概述旋喷加固方法分类,22,高压喷射注浆法 概述旋喷加固方法分类,单管法加固质量好，施工速度快、成本低，只喷水泥浆，水灰比
6、可控性好； 但固结体直径较小。,23,2、二重管法 在单管法的基础上又加以压缩空气，并使用双通道的二重注浆管。在管的底部侧面有一个同轴双重喷嘴。喷出气和水泥浆 。 高压水泥浆外面包有低压空气膜 水泥浆不直接切割原状土，衰减变慢。 20N30的粘性土中柱状加固体平均直径d=0.51.1m。,高压喷射注浆法 概述旋喷加固方法分类,24,1-二管水龙头；2-外套管；3-浆管； 4-气管；5-喷头；6-浆气喷嘴。,高压喷射注浆法 概述旋喷加固方法分类,25,3、三重管法： 是一种水（2040MPa）气（0.7MPa）喷射切割土体，压浆（1MP）灌注的方法。 20N30的粘性土中柱状加固体平均直径d=0
7、.91.5m。,高压喷射注浆法 概述旋喷加固方法分类,26,高压喷射注浆法 概述旋喷加固方法分类,1-外套管；2-水管；3-气管；4-浆管； 5-喷头；6-水气喷嘴；7-浆喷嘴。,27,新三重管法： 喷射水、气、浆三种介质； 在水压不变的情况下，采用高压泥浆泵，改低压注浆为高压射浆； 先用高压水切割冲击原始地层，再用高压射浆队员是地层进行二次切割，水浆喷嘴间距0.50.8m。,高压喷射注浆法 概述旋喷加固方法分类,28,高压喷射基本喷射参数表,29,1、 主要施工工序 2、施工中的注意事项： （1）在复杂地基中的旋喷工艺 （2）复喷工艺 （3）关于冒浆 （4）控制喷射固结体的形状 （5）消除固
8、结体顶部凹穴,高压喷射注浆法旋喷桩施工,30,高压喷射注浆法旋喷桩施工,钻孔,下注浆管,喷射提升,成桩或成墙,1、 主要施工工序：,31,主要施工工序： （1）钻机到位，钻孔； （2）插入旋喷注浆管至钻孔底部的设计标高，压力、流量、风压都正常后，可以按先喷浆、后旋转提升的原则由下而上进行，直至顶部。 （3）拔出注浆管，清洗干净。,高压喷射注浆法旋喷桩施工,32,三重管法全部施工程序： 定孔 造孔 高喷台车就位 地面试喷 下注浆管 始喷,高压喷射注浆法旋喷桩施工,提升、旋转 回浆 终喷 提出注浆管 人工回填 管路冲洗 高喷台车迁移,人工回填：喷射结束后，应向孔内进行静压充填灌浆。回灌时间不小于3
9、0min，直到浆液不再下沉为止。这是一道必不可少的工序，如果忽略这一点，最终会出现孔口“凹穴”、“空穴”等现象。,33,（1）在复杂地基中的旋喷工艺 应按地质剖面图及地下水等资料，在不同土层采用适合的旋喷参数。,高压喷射注浆法旋喷桩施工,34,（2）关于复喷工艺 能否不改变参数，用单重管法施工d=1.0m的加固体？ 根据地质资料主要是淤泥质土可用复喷工艺，用单重管做出=1.0m的旋喷桩。 当发现喷浆量不足而影响工程质量时，可采用复喷技术。,高压喷射注浆法旋喷桩施工,35,（3）关于冒浆 若冒浆量20%设计注浆量Q正常。 对冒出的浆液，可回收利用。 冒浆的工程意义： 反映地层的真实情况； 判定工
10、程的旋喷效果； 根据地层的真实情况和旋喷效果及时调整旋喷参数。 旋喷施工中的几种不正常现象: 不冒浆； 冒浆过大(20%注浆量）,高压喷射注浆法旋喷桩施工,36,（1） 不冒浆 原因：地层较松散 解决方法：就地适当进行多次复喷，直到冒浆为止； 原因：地层重有较大孔洞或空隙 解决方法：在该地层中适当加大喷浆量，待注满后再进行正常旋喷，若不奏效，在浆液中掺适量速凝剂。,高压喷射注浆法旋喷桩施工,37,冒浆过大(20%注浆量) 冒浆过大但压力不变 原因：设计不当（设计的注浆量Q加固体所需注浆量） 解决方法（a）提高喷射压力或减少注浆量（b）适当缩小喷嘴直径（c）加快提升速度和旋转速度。 冒浆过大且压
11、力降低（事故） 原因：可能是注浆管破裂、穿孔 解决方法：检查注浆管并修复。,高压喷射注浆法旋喷桩施工,38,高喷浆液必须回收，否则将造成很大的浪费。实践证明，不回收浆液比回收浆液多用水泥60%左右。水泥浆液一般采用综合回收法进行回收。孔口冒出的浆液经过回收坑经筛网过滤后流入沉淀池，再经过旋流器净化处理后进入搅拌槽。回浆比重控制在1.21.3以上。如回浆比重过小，则地层中可能有漏浆或地层水位过高等现象，应停止提升或降低提升速度，至回浆比重和回浆量恢复正常后，再继续施工。,高压喷射注浆法旋喷桩施工,39,（4）控制固结体形状 根据工程需要调节喷射压力和灌浆量，改变喷嘴移动方向和速度，控制喷射固结体
12、的形状，即圆盘状、圆柱状、大底状、糖糊芦状、大帽状和墙壁状。,高压喷射注浆法旋喷桩施工,40,旋喷桩加固地基设计步骤： 1、确定加固目的 2、熟悉了解地基条件 3、初步假定加固体直径用于预决算 4、计算浆液用量Q 5、地基加固设计： （1）初定设计参数s、n 布孔形式与孔距； （2）求出m ，并进行承载力复核 ； （3）沉降复核 ； （4）地基稳定性验算。,高压喷射注浆法 旋喷桩复合地基设计,41,1、确定加固目的： 提高抗剪强度，增大土的摩擦力和粘聚力 ； 降低土体压缩性，增强地基强度 ； 改善透水性 ； 改善土体的动力特性 。,高压喷射注浆法 旋喷桩复合地基设计,42,2、熟悉了解地基条件
13、： 工程地质 水文地质：地层渗流情况及水质情况。 判别本工法适用性并确定合适的旋喷参数。,高压喷射注浆法 旋喷桩复合地基设计,43,3、初步假定加固体直径 ：与工法和土质有关。,高压喷射注浆法 旋喷桩复合地基设计,44,4、计算浆液用量Q： 体积法 喷量法,高压喷射注浆法 旋喷桩复合地基设计,45,（1）布孔形式与孔距 桩的平面布置需根据加固目的给予具体考虑；桩距s应根据不同的工程需要及选定的旋喷参数确定。 提高地基承载力的加固工程 旋喷桩形成防渗帷幕,高压喷射注浆法 旋喷桩复合地基设计,46,提高地基承载力的加固工程，旋喷柱之间的孔距可以适当加大，不必交圈，其孔距以旋喷桩直径的23倍为宜。
14、桩数n： 轴心受压： 偏心受压：,高压喷射注浆法 旋喷桩复合地基设计,47,旋喷桩形成防渗帷幕。 双排或三排布孔孔距应为0.866d、排距为0.75d；,高压喷射注浆法 旋喷桩复合地基设计,当单排旋喷桩帷幕的最小厚度h由水力计算确定后，旋喷孔距s可按下式确定：,48,（2）由 求出m，并进行承载力复核 ：复合地基承载力计算 单桩承载力确定,高压喷射注浆法 旋喷桩复合地基设计,49,复合地基承载力设计 原则上由现场静载或试验确定； 或根据规范JGJ79-91中公式计算：,高压喷射注浆法 旋喷桩复合地基设计,50,单桩承载力标准值确定： 原则上应通过现场静载试验确定； 或通过公式计算：,高压喷射注
15、浆法 旋喷桩复合地基设计,51,其中ESP为复合地基的压缩模量，一般由现场静载试验确定，中小工程，可用经验公式计算：,（3）沉降计算 ： SSP为复合地基的沉降 ：,高压喷射注浆法 旋喷桩复合地基设计,其中EP为为桩体的压缩模量，可采用确定混凝土割线弹性模量的方法确定 。,52,确定桩体压缩模量的方法：,高压喷射注浆法 旋喷桩复合地基设计,53,高压喷射注浆法 旋喷桩复合地基设计,54,高压喷射注浆法 旋喷桩复合地基设计,p0为复合地基顶面上的平均压力， 对于壁状或格栅状加固： 对于柱状加固：,p0Z为复合地基底面的附加压力，对于壁状或格栅状加固： 对于柱状加固：,55,（4）地基稳定性验算，
16、包括： 挡土墙土压力计算；抗倾、抗滑稳定性验算。 在砂性土地基，当有承压水时，进行抗管涌、流砂验算。,高压喷射注浆法 旋喷桩复合地基设计,56,抗管涌、流砂验算： 问题的提出 可能发生流砂管涌的条件 抗流砂管涌的旋喷处理方法,高压喷射注浆法 旋喷桩复合地基设计,57,高压喷射注浆法 旋喷桩复合地基设计,58,地层中地下水位很高有动水压力；地层中有一层较厚砂层必要条件；动水力坡降按流网计算，当不绘制流网时，可采用近似计算：,高压喷射注浆法 旋喷桩复合地基设计,临界动水力坡降：,59,若 且边上有构筑物，降水行不通 又无法加长帷幕，则可采取旋喷桩整体加固。,高压喷射注浆法 旋喷桩复合地基设计,60
17、,高压喷射注浆法 旋喷桩复合地基设计,61,在选择方案时应掌握每种工法的优缺点，从而可以根据实际工程情况选择最佳方案： 1、振冲法可适用于要求地基承载力增加不大的软粘土及松散的杂、人工填土的处理及松砂的抗液化处理，本工法在选择前需注意： （1）对抗渗无效； （2）对Cu20kpa的软土慎用； （3）对周围环境有排污污染。 2、 深层搅拌法主要适用于深层软粘土，对硬质土地基一般不适用，对有机质含量高的土慎用；,振冲法、深层搅拌法、旋喷法比较,62,3、旋喷桩由于其特殊的工法和巨大的喷射流，适用范围广： （1）由于本工法灵活的加固形式及加固深度大，因此最适用于： 工程事故的加固补强（如接桩）； 作
18、为防渗帷幕； 由于加固体强度大，可作为深基坑支护； 可施工成水泥土地下内支撑。 （2）由于本工法的造价较前两种工法贵，因此一般情况下不作为新建建筑物的地基加固，但特殊情况除外。,振冲法、深层搅拌法、旋喷法比较,63,例如： 例：南钢场地面积4.0万m2，下层为淤泥，上层为27m（平均厚度为5m）的钢渣。在场地上拟建转炉基础，平均基底压力p=270kpa。,振冲法、深层搅拌法、旋喷法比较,64,此场地的地基处理面临以下问题： 此场地为软硬不均的地基，易产生不均匀沉降； 在场地上拟建转炉基础，平均基底压力p=270kpa，荷载巨大； 上层钢渣层厚度27m不等 若整体挖除，造价太贵； 若不挖除，由于钢渣中入桩阻力大，其中又夹杂有很多王八铁，固多种桩基都无法施工。 在钢渣层以下为1525m后的流塑状淤泥，若不加固，则软弱下卧层承载力不足；在巨大的上部结构荷载下，会产生很大的最终沉降和不均匀沉降。,振冲法、深层搅拌法、旋喷法比较,
