高压喷射注浆施工技术.doc

1、高压旋喷注浆施工技术高压旋喷及 MJS 工法施工技术SHANGHAI GUANGLIAN CONSTRUCTION DVELOPMENT CO . ， LTD上海广联建设股份有限公司二一年十二月目 录1 概述 .11.1 定义及类型 .11.2 作用机理 .11.3 特点 .21.4 应用范围 .21.5 加固体效果 .32 施工准备 .62.1 技术准备 .62.2 场地准备 .62.3 设备材料 .73 施工工艺技术 .123.1 施工工艺流程 .123.2 技术参数 .134 施工操作 .154.1 成孔 .154.2 喷射注浆作业 .154.3 喷射注浆特殊情况处理 .165 MJS

2、施工技术 .175.1 MJS 工法介绍 .175.2 MJS 设备配套 .215.3 MJS 施工工艺 .235.4 MJS 施工操作 .256 施工管理 .296.1 一般管理 .296.2 质量管理 .296.2 安全操作管理 .307 质量检测与工程验收 .307.1 质量检测内容 .307.2 质量检测方法 .317.3 工程验收 .31引用规范 .32高压旋喷及 MJS 工法施工技术第 1 页，共 45 页上 海 广 联 建 设 发 展 股 份 有 限 公 司SHANGHAI GUANGLIAN CONSTRUCTION DVELOPMENT CO . ， LTD高压喷射注浆施工技

3、术高压旋喷及 MJS 工法施工技术1 概述1.1 定义及类型1.1.1 高压喷射注浆，就是利用机具把带有喷嘴的注浆管置入钻孔内预定深度后，以高压设备使浆、水、气（或浆与水、浆与气）成为高压流，从喷嘴中喷射出来冲击破坏土体、并与土粒凝固成一个固结体，从而达到改良土体加固地基的一种方法。1.1.2 高压喷射注浆形成的加固体，其形态和质量与喷射运动方式、浆液和土体质量有密切关系。喷射流运动方式一般分为高压旋转喷射（简称旋喷）和高压定向喷射（简称定喷）两种注浆形式，具体分类和类型见下表 1.1.2。表 1.1.2 高压喷射注浆分类表分类 类型 主要特征单管法 用单管注浆，只喷射浆液双液分喷法 用单管注

4、浆，先喷射高压水，土体内形成空间后，再喷射高压浆双管法 用同轴双管注浆，同时喷射浆液和气体旋转喷射（旋喷） （喷嘴边旋转边提升进行高压喷射，固结体呈圆柱状）三管法 用同轴三管注浆，同时喷射水、浆液和气体固定法 不旋转，不摆动，只提升进行高压喷射定向喷射（定喷） （喷嘴不全圆旋转，固结体呈板状或放射状） 摆喷法 喷嘴按一定角度来回摆动，边提升进行高压喷射本工法欧美国家称为 Jet Grouting，日本称作高压旋喷注浆法或 CCP 工法、JSG 工法、CJP 工法等。1.2 作用机理1.2.1 射流的冲切掺搅作用强大的射流作用于土体，将直接冲切土层。在射流范围内，土体承受射流动压力，沿孔隙作用的

5、水力劈裂力、脉动压力和连续喷射造成土体强度疲劳等综合作用，破坏土体结高压旋喷及 MJS 工法施工技术第 2 页，共 45 页上 海 广 联 建 设 发 展 股 份 有 限 公 司SHANGHAI GUANGLIAN CONSTRUCTION DVELOPMENT CO . ， LTD构，在射流产生的卷吸扩散作用下，使浆液与被冲切下来的土体掺搅混合。1.2.2 细颗粒升扬被浆液置换浆（水）气同轴喷射时，压缩空气除了起保护射流束外，能量释放过后产生的气泡，能将从孔底夹带冲切下来的土体细颗粒沿孔壁向上升扬流出孔口，部分被灌土体部分颗粒被升扬置换出地面，同时浆液被掺搅灌人地层，可改善和提高浆液的密实性

6、和强度。喷射灌浆仅能置换土层中的细颗粒，而较粗颗粒将与灌人的水泥浆凝结成强度较高的凝结体。1.2.3 射流的充填挤压作用射流束末端不能冲切土体，但对土体有侧向挤压力，在灌入浆体的静压作用下，促使凝结体与两侧的土体结合更加紧密。1.2.4 水泥浆液渗透凝结作用喷射灌浆过程除在冲切范围内形成凝结体外，还可向冲切范围以外产生浆液渗透作用，形成渗透凝结层。当浆液向两侧渗透作用停止或不产生渗透作用（渗透性较弱地层，如黏土层）时，则在射流冲切范围的周侧产生明显的浆液凝结层，可称作挤压层或浆皮层。1.2.5 位移袱裹作用在射流冲切掺搅过程中，射流将大颗粒移动，被浆液袱裹；水泥浆液也可沿着大颗粒周围直接产生袱

7、裹充填凝结作用。1.3 特点高压喷射流直接冲击破坏土体、浆液与土体以半置换或全置换凝固为固结体。这种方法与其他地基处理方法相比，亦有独特之处。其主要特征有：适用范围广，固结体形态可以控制，既可垂直喷射亦可倾斜、水平喷射，材料来源广泛，设备简单，安全生产无公害。其中单管法使用设备简单，操作方便，但成孔直径相对较小；与三管法相比双管法施工对周边环境影响较大，地表变形较难控制；三管法与单管法、双管法相比施工对周边环境影响较小，单造价相对较高，适合在对周边地表沉降要求较严格的工况使用。由于单管法、双管法，三管法三种喷射流的结构和喷射的介质不同，有效处理长度也不同，以三管法最长，双管法次之，单管法最短。

8、1.4 应用范围1.4.1 地层应用范围高压喷射注浆，对淤泥、淤泥质土、流塑或软塑粘性土、粉土、砂土、黄土、素填土高压旋喷及 MJS 工法施工技术第 3 页，共 45 页上 海 广 联 建 设 发 展 股 份 有 限 公 司SHANGHAI GUANGLIAN CONSTRUCTION DVELOPMENT CO . ， LTD和碎石土等地基有良好的加固效果好。但对于硬粘性土，含有较多的块石或大量植物根茎的地基，因喷射流可能受到阻挡或削弱，冲击破碎力急剧下降，切削范围小或影响处理效果；而对于含有过多有机质的土层，则其处理效果取决于固结土的化学稳定性；对于湿陷性黄土地基，当前试验资料和施工实例较

9、少。因此，鉴于上述几种土的组成复杂、差异悬殊，高压喷射注浆处理的效果差别较大，不能一概而论，故应根据现场试验结果确定其适用程度。1.4.2 工程应用范围高压喷射注浆，主要能应用于下列各类工程： 新建（构）筑物地基处理； 已有建筑物保护、防沉降开裂或倾斜处理； 防渗帷幕堵水（含顶管、地铁进出洞等） ； 挡墙围护及防止液化。1.5 加固体效果高压喷射注浆固结体的效果（主要包括旋喷直径大小、定喷长度、物理力学性质等项）除施工技术外，主要取决于施工工艺和土体的质量，其固结体基本性状经验值见表 1.5-1 至表 1.5-4。表 1.5-1 常规喷射注浆固结体效果一览表定喷长度(m) 旋喷直径平均值（m）

10、土质三管摆喷 单管法 双液分喷法 双管法 三管法0 N10 2.02.2 0.50.7 0.81.2 0.81.2 2.02.210 N20 1.62.0 0.40.6 0.70.8 0.71.1 1.62.0粘性土20 N30 1.21.6 0.30.5 0.60.8 0.70.8 1.21.60 N10 1.82.0 0.61.0 0.70.8 1.01.4 1.82.010 N20 1.41.8 0.50.8 0.60.7 0.91.2 1.41.8砂性土20 N30 1.01.4 0.40.8 0.40.6 0.81.2 1.01.40 N10 1.01.4 0.40.6 0.60.8

11、 0.81.0 1.01.4砂石10 N20 0.81.0 0.30.4 0.40.6 0.60.8 0.81.0小圆砾 20 N30 0.60.8 0.30.4 0.40.5 0.50.6 0.60.8表 1.5-2 MJS 工法施工成桩直径一览表垂 土质砂性土高压旋喷及 MJS 工法施工技术第 4 页，共 45 页上 海 广 联 建 设 发 展 股 份 有 限 公 司SHANGHAI GUANGLIAN CONSTRUCTION DVELOPMENT CO . ， LTDN15 15N30 30N50 50N70有效直径（mm）2800 2600 2400 2200粘性土土质 C10 10

12、C30 30C50 50C直施工有效直径（mm）2600 2400 2200 2000砂性土土质 N15 15N30 30N50 50N70有效直径（mm）2600 2400 2200 2000粘性土土质C10 10C30 30C50 50C水平施工 有效直径（mm）2400 2200 2000 试验确定表 1.5-3 MJS 工法加固体效果一览表土质 无侧限抗压强度 qu（MPa）粘聚力c（MPa）抗弯拉伸强度（MPa）t弹性模量E（MPa） 渗透系数k（cm/s ）砂性土 3.0 0.5粘性土 1.0 0.3c32100qu 710高压旋喷及 MJS 工法施工技术第 5 页，共 45 页上

13、 海 广 联 建 设 发 展 股 份 有 限 公 司SHANGHAI GUANGLIAN CONSTRUCTION DVELOPMENT CO . ， LTD表 1.5-4 常规喷射注浆固结体性质一览表定喷 旋喷三管摆喷 单管法 双液分喷法 双管法 三管法项目粘性土 砂性土 粘性土 砂性土 粘性土 砂性土 粘性土 砂性土 粘性土 砂性土单桩垂直极限负载（KN ）400500 500600 6001400 14001600 600800 8001000 1600 1800单桩水平极限负载（KN ）3040 4050 5070 7090 4050 5070 90 110平均抗压强度（MPa） 7

14、15 46 68 68 1018 57 68 10 18平均抗剪强度（MPa） 1.0 1.8 0.60.8 0.81.0 1.01.2 1.41.6 0.81.0 1.01.2 1.5 1.8平均弹性模量（MPa） K108 K106 K102 K102 K104 K108 K102 K104 K102 K104渗透系数（cm/s） 10-6 10-7 10-8 10-7 10-810 -7 10-810 -5 10-7 10-8 10-7 10-6干重度（KN/m 3） 1.8 2.0 1.41.5 1.62.0 1.62.0 1.82.2 1.51.6 1.61.8 2.0 2.2凝聚力

15、（MPa） 0.5 0.4 0.71.0 0.40.5 0.60.8 0.50.6 0.60.8 0.50.8 0.5 0.4内摩擦角（ ） 40 60 2030 3040 4050 4550 2535 3545 40 80标准贯入击数 N 2030 3050 3035 4560 2535 3540 40 85P 波 1.52.0 23 2.53.0 3.04.0 1.82.2 2.03.5 3.5 4.5弹性波速（km/s） S 波 0.81.0 1.01.5 1.22.0 2.02.5 1.01.2 1.21.8 2.5 3.0高压旋喷及 MJS 工法施工技术第 6 页，共 45 页上 海

16、 广 联 建 设 发 展 股 份 有 限 公 司SHANGHAI GUANGLIAN CONSTRUCTION DVELOPMENT CO . ， LTD2 施工准备2.1 技术准备2.1.1 资料收集进行高压喷射注浆施工前，应收集委托方提供如下基础资料： 工程设计详图、施工技术要求、检测方法、数量及各项指标； 施工场地工程地质勘察报告及有关平面图剖面图； 施工场地范围内地下管线、空洞分布图及有关资料和特殊要求。2.1.2 编制施组根据施工委托方提供的资料、要求编制施工组织设计，该施工组织设计主要内容包括如下几个方面： 目的要求及场地条件； 高压喷射注浆类型及施工工艺； 施工设备配备及浆液材料

17、配置标准； 场地布置、浆液排放及施工顺序安排； 施工技术参数及特殊情况处理； 施工质量、工期、安全保证措施； 自行检测及竣工验收标准。2.1.3 试桩施工在正式施工前，宜作 13 个点（旋喷或摆喷）高压喷射注浆试验，通过试验查明施工效果是否满足设计要求，确定各施工参数。若不能达到设计要求，分析原因后进一步调整喷射参数或浆液配置，直到能满足设计要求方能开展正式施工。2.2 场地准备施工场地准备工作应符合下列要求： 平整场地，清除地面、地下障碍； 开挖排浆沟及过滤沉淀集浆坑； 设置基准点和水准点，测量布置施工成孔点，应复核测量成果并妥善保管，布点测量精度按零星点测量精度要求执行； 计划和布置好现场

18、施工用的临时设施，如供电、供水、道路、临时房屋、维修车间级材料库等。高压旋喷及 MJS 工法施工技术第 7 页，共 45 页上 海 广 联 建 设 发 展 股 份 有 限 公 司SHANGHAI GUANGLIAN CONSTRUCTION DVELOPMENT CO . ， LTD2.3 设备材料2.3.1 主要机具及设备高压喷射注浆主要机具及设备，见下表 2.3.1-1。在高压喷射注浆施工中，为了及时检查各种设备的性能以及浆液的情况，必须具备有关测试仪器，如测斜仪、风量计、流量计、压力表、比重计、微卡仪、秒表、温度计等。常见高压旋喷设备如下图 2.3.12.3.4 所示。图 2.3.1-1

19、 常见旋喷钻机实物图（左：无锡 XP-30B、右：无锡 XP-20A）图 2.3.1-2 高压泵实物图高压旋喷及 MJS 工法施工技术第 8 页，共 45 页上 海 广 联 建 设 发 展 股 份 有 限 公 司SHANGHAI GUANGLIAN CONSTRUCTION DVELOPMENT CO . ， LTD表 2.3.1 主要机具一览表高压喷射注浆机具名称 规 格 主 要 性 能摆喷 单管双液分喷双管三管高压泥浆泵SNS-H300 水泥车，Y-2 型液压泵，XPB-90C压力：2040MPa; 流量：60150L/min + + +高压水泵 38,3W6B，3W7B，3DZ-SZ-7

20、5/50 压力：2035MPa; 流量：50120L/min + + +中压泥浆泵 BW-150，BW-250/50 压力：57MPa; 流量：40120L/min + + +钻机 30100m 工程钻机，震动钻机 能钻探 30100m + + + + +空压机 YX-3/8，2WY-6/7(GY20 10/7) 风量：810m 3/min;风压：0.70.8Mpa + + +浆液搅拌机 旋转式 13 m 3 + + + + +普通钻杆 钻机用钻杆 4250mm + +特殊钻杆 TY201 型，TY801 型 4075mm；7590mm + + +喷射台 060 摆动式旋转 摆动式或台式 + + +高压胶管 钢丝缠绕型液压胶管 1922mm;压力：2040MPa + + + + +排浆泵 垂直式或卧式 压力：23MPa; 流量：3080L/min + + + + +匀速卷扬机 各种型号 提升 1000Kg，提速 530cm/min + + + + +注：+为喷射工艺需应用的机具。