根據(jù)噴射方法的不同,噴射注漿可分為單管法、二重管法和三重管法
1單管法:單層噴射管,僅噴射水泥漿。
2二重管法:又稱漿液氣體噴射法,是用二重注漿管同時將高壓水泥漿和空氣兩種介質(zhì)噴射流橫向噴射出,沖擊破壞土體。在高壓漿液和它外圈環(huán)繞氣流的共同作用下,破壞土體的能量顯著增大,最后在土中形成較大的固結(jié)體。
3三重管法:是一種漿液、水、氣噴射法,使用分別輸送水、氣、漿液三種介質(zhì)的三重注漿管,在以高壓泵等高壓發(fā)生裝置產(chǎn)生高壓水流的周圍環(huán)繞一股圓筒狀氣流,進(jìn)行高壓水流噴射流和氣流同軸噴射沖切土體,形成較大的空隙,再由泥漿泵將水泥漿以較低壓力注入到被切割、破碎的地基中,噴嘴作旋轉(zhuǎn)和提升運(yùn)動,使水泥漿與土混合,在土中凝固,形成較大的固結(jié)體,其加固體直徑可達(dá)2m。 噴射注漿法的加固半徑和許多因素有關(guān),其中包括噴射壓力P、提升速度S、被加固土的抗剪強(qiáng)度τ、噴咀直徑d和漿液稠度B。加固范圍與噴射壓力P、噴咀直徑d成正比,與提升速度S、土的抗剪強(qiáng)度τ和漿液稠度B成反比。加固體強(qiáng)度與單位加固體中的水泥摻入量和土質(zhì)有關(guān)。 單管、二重管、三重管旋噴樁機(jī)注漿施工示意參見圖1、圖2、圖3。
成樁機(jī)理
高壓噴射注漿的成樁機(jī)理包括以下五種作用:
(1)高壓噴射流切割破壞土體作用。噴射流動壓以脈沖形式?jīng)_擊破壞土體,使土體出現(xiàn)空穴,土體裂隙擴(kuò)張。
(2)混合攪拌作用。鉆桿在旋轉(zhuǎn)提升過程中,在射流后部形成空隙,在噴射壓力下,迫使土粒向著與噴咀移動方向相反的方向(即阻力小的方向)移動位置,與漿液攪拌混合形成新的結(jié)構(gòu)。
(3)升揚(yáng)置換作用(三重管法)。高速水射流切割土體的同時,由于通入壓縮氣體而把一部分切下的土粒排出地上,土粒排出后所留空隙由水泥漿液補(bǔ)充。
(4)充填、滲透固結(jié)作用。高壓水泥漿迅速充填沖開的溝槽和土粒的空隙,析水固結(jié),還可滲入砂層一定厚度而形成固結(jié)體。
(5)壓密作用。高壓噴射流在切割破碎土層過程中,在破碎部位邊緣還有剩余壓力,并對土層可產(chǎn)生一定壓密作用,使旋噴樁體邊緣部分的抗壓強(qiáng)度高于中心部分。
工藝流程圖
1.施工前準(zhǔn)備工作
(1)在設(shè)計文件提供的各種技術(shù)資料的基礎(chǔ)上作補(bǔ)充工程地質(zhì)勘探,進(jìn)一步了解各施工工點地基土的性質(zhì)、埋藏條件。
(2)準(zhǔn)備充足的水泥加固料和水。水泥的品種、規(guī)格、出廠時間經(jīng)試驗室檢驗符合國家規(guī)范及設(shè)計要求,并有質(zhì)量合格證。嚴(yán)禁使用過期、受潮、結(jié)板、變質(zhì)的加固料。一般水泥為425號普通硅酸鹽水泥。水要干凈,酸堿度適中,pH值在5~10之間。
(3)根據(jù)補(bǔ)充勘探資料,在選擇的試驗工點加固范圍內(nèi)的各代表性地層用薄壁取土器采取必需數(shù)量的原狀土送試驗室,對取得的土樣在進(jìn)行試驗之前應(yīng)妥善保存,使土樣的物理和化學(xué)性能盡可能保持不變。
(4)室內(nèi)配合比試驗。根據(jù)設(shè)計要求的噴漿量或現(xiàn)場土樣的情況,按不同含水量設(shè)計并調(diào)整幾種配合比,通過在室內(nèi)將現(xiàn)場采取的土樣進(jìn)行風(fēng)(烘)干、碾碎,過2~5mm篩的粉狀土樣,按設(shè)計噴漿量、水灰比攪拌、養(yǎng)護(hù)、力學(xué)試驗,確定施工噴漿量、水灰比。一般水灰比可取1.0~1.5。為改善水泥土的性能、防沉淀性能和提高強(qiáng)度,可適當(dāng)摻入木質(zhì)素磺硫鈣、石膏、三乙醇胺、氯化鈉、氯化鈣、硫酸鈉、陶土、堿等外摻劑。若試驗之前土樣的含水量發(fā)生了變化,應(yīng)調(diào)整為天然含水量。
(5)試樁試驗。根據(jù)室內(nèi)試驗確定的施工噴漿量、水灰比制備水泥漿液在試驗工點打設(shè)數(shù)根試樁,并根據(jù)試樁結(jié)果,調(diào)整加固料的噴漿量,確定攪拌樁攪拌機(jī)提升速度、攪拌軸回轉(zhuǎn)速度、噴入壓力、停漿面等施工工藝參數(shù)。
(6)推土機(jī)、挖掘機(jī)配合自卸汽車清除地表0.3m厚的種植土,雜物,并將原地面按設(shè)計要求整平,填出路拱。根據(jù)施工現(xiàn)場實際情況,施作臨時排、截水設(shè)施,并在施工范圍以外開挖廢泥漿池以及施工孔位至泥漿池間的排漿溝。
(7)按設(shè)計要求完成施工放樣,用木樁定出樁位,用白石灰作出明顯標(biāo)識。
2.施工工藝
(1)鉆機(jī)定位。移動旋噴樁機(jī)到指定樁位,將鉆頭對準(zhǔn)孔位中心,同時整平鉆機(jī),放置平穩(wěn)、水平,鉆桿的垂直度偏差不大于1%~1.5%。就位后,首先進(jìn)行低壓(0.5MPa)射水試驗,用以檢查噴嘴是否暢通,壓力是否正常。
(2)制備水泥漿。樁機(jī)移位時,即開始按設(shè)計確定的配合比拌制水泥漿。首先將水加入桶中,再將水泥和外摻劑倒入,開動攪拌機(jī)攪拌10~20分鐘,而后擰開攪拌桶底部閥門,放入第一道篩網(wǎng)(孔徑為0.8mm),過濾后流入漿液池,然后通過泥漿泵抽進(jìn)第二道過濾網(wǎng)(孔徑為0.8mm),第二次過濾后流入漿液桶中,待壓漿時備用。
(3)鉆孔(三重管法)。當(dāng)采用地質(zhì)鉆機(jī)鉆孔時,鉆頭在預(yù)定樁位鉆孔至設(shè)計標(biāo)高(預(yù)鉆孔孔徑為15cm)。
(4)插管(單重管法、二重管法)。當(dāng)采用旋噴注漿管進(jìn)行鉆孔作業(yè)時,鉆孔和插管二道工序可合而為一。當(dāng)?shù)谝浑A段貫入土中時,可借助噴射管本身的噴射或振動貫入。其過程為:啟動鉆機(jī),同時開啟高壓泥漿泵低壓輸送水泥漿液,使鉆桿沿導(dǎo)向架振動、射流成孔下沉;直到樁底設(shè)計標(biāo)高,觀察工作電流不應(yīng)大于額定值。三重管法鉆機(jī)鉆孔后,拔出鉆桿,再插入旋噴管。在插管過程中,為防止泥砂堵塞噴嘴,可用較小壓力(0.5~1.0MPa)邊下管邊射水。
(5)提升噴漿管、攪拌。噴漿管下沉到達(dá)設(shè)計深度后,停止鉆進(jìn),旋轉(zhuǎn)不停,高壓泥漿泵壓力增到施工設(shè)計值(20~40MPa),坐底噴漿30s后,邊噴漿,邊旋轉(zhuǎn),同時嚴(yán)格按照設(shè)計和試樁確定的提升速度提升鉆桿。若為二重管法或三重管法施工,在達(dá)到設(shè)計深度后,接通高壓水管、空壓管,開動高壓清水泵、泥漿泵、空壓機(jī)和鉆機(jī)進(jìn)行旋轉(zhuǎn),并用儀表控制壓力、流量和風(fēng)量,分別達(dá)到預(yù)定數(shù)值時開始提升,繼續(xù)旋噴和提升,直至達(dá)到預(yù)期的加固高度后停止。
(6)樁頭部分處理。當(dāng)旋噴管提升接近樁頂時,應(yīng)從樁頂以下1.0m開始,慢速提升旋噴,旋噴數(shù)秒,再向上慢速提升0.5m,直至樁頂停漿面。
(7)若遇礫石地層,為保證樁徑,可重復(fù)噴漿、攪拌:按上述4~6步驟重復(fù)噴漿、攪拌,直至噴漿管提升至停漿面,關(guān)閉高壓泥漿泵(清水泵、空壓機(jī)),停止水泥漿(水、風(fēng))的輸送,將旋噴漿管旋轉(zhuǎn)提升出地面,關(guān)閉鉆機(jī)。
(8)清洗。向漿液罐中注入適量清水,開啟高壓泵,清洗全部管路中殘存的水泥漿,直至基本干凈。并將粘附在噴漿管頭上的土清洗干凈。
(9)移位。移動樁機(jī)進(jìn)行下一根樁的施工。
(10)補(bǔ)漿。噴射注漿作業(yè)完成后,由于漿液的析水作用,一般均有不同程度的收縮,使固結(jié)體頂部出現(xiàn)凹穴,要及時用水灰比為1.0的水泥漿補(bǔ)灌。
3.推薦的主要施工技術(shù)參數(shù)
(1)單重管法。漿液壓力20~40MPa,漿液比重1.30~1.49,旋噴速度20rmin,提升速度0.2~0.25m/min,噴嘴直徑2~3mm,漿液流量80~100L/min(視樁徑流量可加大)。
(2)二重管。漿液壓力20~40MPa,壓縮空氣壓力0.7~0.8MPa。
(3)三重管。漿液壓力0.2~0.8MPa,漿液比重1.60~1.80,壓縮空氣壓力0.5~0.8MPa,高壓水壓力30~50MPa。推薦使用的主要機(jī)具設(shè)備
當(dāng)前位置:





