《高压旋喷注浆原理及施工.总结》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高压旋喷注浆原理及施工.总结（18页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、-岩土钻掘设备课程设计课题名称：高压喷射注浆工艺汇 报 人：海潮小组成员：立辰 田田 海潮 继超 良 余子烨 洲院 系：工程学院 班级：051123专业：地质工程岩土钻掘向指导教师：卢春华. z.-前言2第一章高压喷射注浆法的定义与种类2 第一节高压喷射注浆法的定义2第二节高压喷射注浆法的种类2第二章高压喷射注浆法旳特点及适用条件5第一节高压喷射注浆法的主要特点5 第二节高压喷射注浆法的适用条件5第三章高压喷射注浆法加固机理8 第一节喷射流的相关性质8 第二节高压喷射流对土体的破坏作用10第三节高压喷射流成桩壁机理10 第四章高压喷射注浆机械12 第一节 施工机具12 第五章施工工艺.17第一
2、节高压喷射注浆工艺流程见图17 第二节施工要点18第三节常见施工问题及处理.19 -展望19. z.-前言1960年日本在中西涉博士创造了单管高压旋喷注浆法(CCP工法)以后,又相继开发了二重管高压旋喷注浆法(JGS工法)、三重管高压旋喷注浆法(GJG工法),他们在三重管高压旋喷注浆法的根底上,开发的555一MAN施工法(SuPer5011stabilizationManagement)和RJP(超高压旋喷注浆法,RodinJetPile)工法,旋喷直径最大可达4m,其研究的全位高压旋喷注浆法(MJS工法),是一种全位(水平和倾斜向)大径旋摆喷技术,该技术包括喷头测试装置和排泥处理装置。近年来
3、,日本又把高压喷射注浆法与深层水泥浆液搅拌法结合起来,同时发挥机械搅拌和射流搅拌两者的优点,形成了深层喷射搅拌混合法。高压喷射注浆技术的创造,完善了注浆技术体系,使施工注浆构造体成为现实。低压的渗透注浆可使土体不变形、浆液充填土颗粒间隙、附加地应力较小,中压的压密注浆造成土体变形、浆液与土体共同形成似柱状固结体、附加地应力较大,较高压的劈裂注浆能够破坏土体、产生树状固结体、附加地应力较大,而高压喷射注浆利用高压将土体切割后局部获全部排出、浆液在切割围均匀搅拌或置换形成高强度的构造体、附加地应力小,注浆技术成为较完整的技术体系。高压喷射注浆技术的开展促进了注浆材料的开展,使本钱低廉的水泥浆材逐步
4、替代化学浆材,进一步减小了对环境的污染和降低工程造价。我国注浆技术起步较晚但开展迅速,上世纪50年代开场初步掌握注浆技术,60年代开场在继水电行业进展坝基根底注浆,静压注浆法在多行业的矿山井巷、软基加固、边坡治理等领域得到应用,70年代末在铁路行业开场进展高压喷射注浆法的研究和应用,随后在冶金、煤炭、水电、建筑、交通等各部门进展了大量的工程应用。历经四十余年的开展,我国注浆技术得到了成熟的进步,注浆材料和注浆设备均实现了自行研制和生产,注浆技术水平已可跻身国际先进展列。第一章 高压喷射注浆法的定义与种类第一节 高压喷射注浆法的定义高压喷射注浆，就是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻进至土层预定深度后
5、，以20-40MPa的压力把浆液或水从喷嘴中喷射出来，形成喷射流冲击破坏土层，当能量大、速度快和动脉状的射流动压大于土层构造强度时，土颗粒便从土层中剥落下来。一局部细颗粒随浆液或水冒出地面，其余土粒在射流的冲击力、离心力和重力等力的作用下，与浆液搅拌混合，并按一定的浆土比例和质量大小，有规律的重新排列，浆液凝固后，便在土层中形成一个固结体。 固结体的形状与高压喷射流的作用向、移动轨迹和持续时间有密切关系。当喷射流作360旋转旋喷时，固结体呈圆形；喷射流束固定一个向喷射定喷时，固结体为条形；喷射流作顺、逆时针向小于180往复喷射摆喷时，固结体呈扇形。第二节 高压喷射注浆法的种类高压喷射注浆法按照
6、喷射流的移动式、注浆管的类型分为不同的种类，如下表：高压喷射注浆法分类表分类依据类型主要特点喷射流的移动式旋转喷射旋喷喷嘴在喷射时，边提升边旋转，固结体呈圆柱状定向喷射定喷喷嘴在喷射时，只提升不旋转，固结体呈壁装摆动喷射摆喷喷嘴在喷射时，边提升边以一定角度正反转动注浆管类型单重管使用单层根注浆管喷射浆液压力20MPa左右双重管使用双层根注浆管喷射浆液，气体同轴射流浆液压力20MPa左右，气体压力0.7MPa左右三重管使用三重根注浆管，一个喷射嘴射水，气体同轴射流切割土体，另一个喷嘴喷入浆液水压20MPa，气体0.7MPa，浆压25MPa作为地基加固，通常采用旋喷注浆的形式使加固在土体中成为均匀
7、的圆柱体或异形圆柱体。现代科学技术的开展，促进了注浆法进一步完善与提高，由于不断的改进工艺和研制新型的机具，旋喷技术有了较快的开展，自单管旋喷法问世以来，在短短的几年，二重管旋喷法和三重管旋喷法相继到达了实用程度。到20世纪70年代中期，已经逐渐形成了一套体系，它的根本工艺类型有以下三种：1.单管法单管注浆法是利用钻机等设备，把安装在注浆管单管底部2.二重管法3.三重管法第二章 高压喷射注浆法旳特点及适用条件第一节 高压喷射注浆法的主要特点以高压喷射流直接冲击破坏土体，浆液与土体自行搅拌为均匀的固结体的高压喷射注浆法，从施工法、加固质量到适用围，不但与静压注射法有所不同，而且与其他地基处理法相
8、比，更有独到之处，主要的特点如下：1.适用的围较2.施工便3.固结体形状可以控制4.确保固结体的强度5.有较好的耐久性6.料源广泛，价格低廉7.浆液集中，流失较少8.设备简单，管理便9.生产平安10.无公害第二节 高压喷射注浆法的适用条件一土质条件高压喷射注浆法适用于处理淤泥、粘性土、黄土、沙土、人工填土和碎土等地基。但当土中含有较多的大粒径块、坚硬黏性土、大量植物茎或含有过多的有机质时，处理效果较差，有时可能不如静压注浆，故应根据现场试验结果来确定其适用性。当地层有地下水径流、永久冻土层和无填充物的岩溶地段，不宜采用。二应用围高喷灌浆的应用围如下：（1） 已有建筑物和新建建筑的地基处理，提高
9、地基强度，减少或整治建筑物的沉降或不均匀沉降（2） 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立，见图14-6和图14-7（3） 基坑底部加固，防止管涌与隆起，见图14-8（4） 坝体的加固及防水帷幕（5） 边坡加固及隧道顶部加固，见图14-10第三章 高压喷射注浆法加固机理第一节 喷射流的相关性质 单相喷射流的构造单相液体以高压从喷嘴喷出后，所形成的高压喷射流由三个区域构成，即保持出口压力的初期区域A、紊乱兴旺的主要区域B和喷射流变得不连续的终期区域C。在初期区域中，喷嘴出口处速度分布是均匀的，轴向动压是个常数，随着与喷嘴距离的增加，保持均匀分布的局部越来越窄，知道*一位置，断面上
10、的流速分布不再均匀，速度分布保持均匀的这一局部称为喷射核E区段，轴向动压有所减小的过度局部称为迁移区D。初期区域的长度是喷射流的一个重要参数，可根据此判断破坏土体和搅拌效果。在主要区域，轴向动压陡然减弱，喷射流扩散宽度与距离的平根成正比，喷射流的混合搅拌在这一局部进展。在终期区域，喷射流能量衰减很大，末端呈雾化状态，当喷射流摄入饱和介质或水中时，这一区域一般不存在，比方当在地下水位下喷浆时，就会出现这种情况。喷射流的有效喷射长度为初期区域长度和主要区域长度之和，有效喷射长度愈长，搅拌土的围愈大，所形成固体的直径也越大。单相喷射流的动压衰减规律在空气中和水中喷射得到的压力与距离关系如以下图：空气
11、帷幕对水浆射流动压衰减的影响单相射流喷射射入围介质后，与围介质进展动量交换，使动压迅速衰减，其衰减程度与围介质有关。单相射流在水中喷射时，其衰减程度比在空气中喷射时要快的多。见图，如果采用双一样轴射流在水中喷射，即在水射流外围环绕空气射流，空气帷幕将减缓水射流的衰减，使有效喷射长度增加，见图。在土中喷射时，水高压射流在空气帷幕的保护下，喷射破坏条件得到改善，阻力大大减小，动压衰减变缓，因而增大了高压射流的破坏能力，所形成的加固体的直径也相应增大。第二节 高压喷射流对土体的破坏作用高压射流破坏土体的作用是多面的，包括射流动压、射流脉动负荷、水锤冲击力、空穴现象、水契效应、挤压力及气流液流搅动等因
12、素，其中以喷射动压作用为主，由动量定理，喷射流在空气中喷射时，其破坏力为：F=式中，F为破坏力；为喷射介质的密度；Q为流量；Vm为喷射流的平均速度。 由上式可知，当喷射流介质密度和喷嘴断面一定时，要取得更大的破坏力，就要增加平均流速，也就要增加喷射压力，一般要求高压泵的工作压力在20MPa以上，使喷射流有足够的能量冲击破坏土体。但单纯的依靠增大喷射压力来提高喷射切割效果，在能量上浪费很大，不是获得较大桩径的最好方法。在喷射中，有效射流长度的土体构造被破坏至喷射流的终期区域，能量衰减很大，不能冲击切割土体，但能对有效射流边界的土产生挤压力，有挤密效果，并使局部浆液进入土粒之间的空隙中，使固结体与
13、四土连接严密。第三节 高压喷射流成桩壁机理旋喷成桩机理旋喷时，高压射流边旋转边缓慢上升，对围的土体进展切削破坏，被切削下来的一局部细小的土颗粒被喷射浆液置换，被液流携带到地表称为冒浆，其余的土颗粒在喷射动压、离心力和重力的共同作用下，在横断面按质量大小重新排列，形成一种新型的水泥土网络构造，一般小颗粒在中部位置居多，大颗粒多分布在外侧或边缘局部，四未被切削下来的土体被挤密压缩。在砂类土中还有一局部浆液渗透在压缩层外，形成渗透层。旋喷施工形成的固结体的横断面构造见图。旋喷桩体各局部的水泥含量和强度不同，一般水泥含量为30%-50%。根据有关实测资料，旋喷桩体的平均抗压强度为0.8倍半径处的强度。
14、定摆喷成壁机理定喷施工时，喷嘴在逐渐提升的同时，不旋转或按*一角度摆动，在土体中冲出一条沟壑。被冲下的土粒一局部被携带流出地面。其余土粒与浆液搅拌混合，最后形成一个板状固结体，在砂土中还有一个渗透层。定喷固结体横断面构造，见图。第四章 高压喷射注浆机械第一节 施工机具高压喷射注浆的施工机具包括钻机械和喷射注浆设备两大类。(一)钻机高压喷射注浆工艺要求所用的钻机除具有一般钻机的功能外，还能带动注浆管以1020r/min慢速转动和以525cm/min慢速提升。假设钻机不具备上述两种功能，则施工时应配备旋喷机机配合使用，或只用钻机成，下人注浆管后用人工旋转注浆管，卷扬机提升注浆管。表4.1.1是专门
15、为高压喷射注浆施工而设计的振动钻机技术性能。这类钻机适用于标贯击数N值小于40的淤泥土层、黏性土层、砂类土层和砂砾层。(二)高压泵国常用的高压泥浆泵和高压水泵的技术性能见表4.1.2、表4.1.3。(三)泥浆泵国常用的泥浆泵的技术性能见表4.1.4。(四)空压机国常用的空压机的技术性能见表4.1.5。(五)浆液搅拌机GM系列搅拌机，这些搅拌设备装有用来生产水泥浆液的自动和手动控制系统。其主要组成局部包括:电子称重装置，带有配水系统的搅拌机，带有搅拌器的贮存装置、气动系统和电器系统等。GM7和GM12的技术性能见表4.1.6。 (六)注浆管总成1.单层注浆管总成包括单层注浆管、单管导流器和单管喷头。单层注浆管一般用外径50mm或42mm的地质钻杆。每根长1-3. 5m，其连接螺纹处要采取密封措施。TY一101型单管导流器的构造如图4.1.1。单管喷头的构造如图4.1.2。平头型单管
