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1、第六章第六章 化学加固法化学加固法 高压放射注浆法高压放射注浆法第一节第一节 概述概述一、高压放射注浆法的种类一、高压放射注浆法的种类1.概念概念 高压放射注浆法是将注浆管放入高压放射注浆法是将注浆管放入(或转入或转入)预定深度后，经过底面的高压设备使安装在注预定深度后，经过底面的高压设备使安装在注浆管上的喷嘴喷出浆管上的喷嘴喷出2040MPa的高压射流冲的高压射流冲击切割地基土体，与此同时，注入浆液使之与击切割地基土体，与此同时，注入浆液使之与冲下的土强迫混合，待凝结后，在土中构成具冲下的土强迫混合，待凝结后，在土中构成具有一定强度的固结体，以到达改良土体的目的。有一定强度的固结体，以到达改
2、良土体的目的。 根本不存在根本不存在挤土效土效应，对周周围地基的地基的扰动小；小； 可根据不同土可根据不同土质和工程和工程设计要求，合理要求，合理选择固固化化剂及配方，运用及配方，运用较为灵敏；灵敏； 施工无振施工无振动，无噪音，无噪音，污染小，可在市区和建染小，可在市区和建筑物密集地筑物密集地带施工；施工； 土体加固后，重度根本不土体加固后，重度根本不变，脆弱下卧，脆弱下卧层不致不致产生生较大附加沉降大附加沉降 ； 构外型式灵敏多构外型式灵敏多样，可根据工程需求，可根据工程需求，选用用块状，柱状、壁状、格状，柱状、壁状、格栅状。状。3.主要特点主要特点(二二)运用范围运用范围(二二)运用范围
3、运用范围 已有建筑物和新建建筑的地基已有建筑物和新建建筑的地基处置，提高地基置，提高地基强度，减少或整治建筑物的沉降和不均允沉降；度，减少或整治建筑物的沉降和不均允沉降； 深基坑深基坑侧壁壁挡土或当水以土或当水以维护临近建筑物及近建筑物及维护地下工程建立；地下工程建立； 基坑底部加固、防止管涌与隆起；基坑底部加固、防止管涌与隆起； 坝体的加固及防水帷幕；体的加固及防水帷幕； 边坡加固及隧道坡加固及隧道顶部加固部加固 。第二节第二节 高压放射注浆法加固机理高压放射注浆法加固机理一、放射流的有关性质一、放射流的有关性质 分为单液高压放射流和水分为单液高压放射流和水(浆浆)气同轴放射流。气同轴放射流
4、。 A区：主要区域分为放射核和迁移区区：主要区域分为放射核和迁移区1.单项放射流的动压衰减规律单项放射流的动压衰减规律空气中放射水：空气中放射水：水中放射水：水中放射水：在介在介质中的中的阅历公式：公式：2.空气帷幕对水空气帷幕对水(浆浆)射流动压衰减的影响射流动压衰减的影响二、加固地基机理二、加固地基机理(一一)高压射流对土体的高压射流对土体的 破坏作用破坏作用1.放射动压放射动压破坏力可由右式确定：破坏力可由右式确定： 当当和和A一定一定时，破坏力与流速的平方成正比。，破坏力与流速的平方成正比。要添加流速，就要添加放射要添加流速，就要添加放射压力，使放射流有力，使放射流有足足够的能量冲的能
5、量冲击破坏土体。破坏土体。2.挤压力：挤压力： 在放射过程中，有效射流长度内的土体构造被在放射过程中，有效射流长度内的土体构造被破坏至放射流的终期区域，能量率将很大，不能切破坏至放射流的终期区域，能量率将很大，不能切割土体，但能对有效射流边境的土产生挤压力，有割土体，但能对有效射流边境的土产生挤压力，有挤密效果，并使部分浆液进入土粒之间的孔隙中，挤密效果，并使部分浆液进入土粒之间的孔隙中，使固结体与周围土体结合严密。使固结体与周围土体结合严密。(二二)成桩机理成桩机理1.旋喷成桩机理旋喷成桩机理 旋旋喷时，高，高压射流射流边旋旋转边缓慢提升，慢提升，对周周围土体土体进展切削破坏，被切削下来的一
6、部分展切削破坏，被切削下来的一部分细小的土小的土颗粒被粒被放射放射浆液置液置换，被液流携，被液流携带到地表到地表(冒冒浆)，其他的土，其他的土颗粒在放射粒在放射动压，离心力和重力的共同作用下，在横，离心力和重力的共同作用下，在横断面按断面按质量大小重新分布，构成一种新的水泥量大小重新分布，构成一种新的水泥土网土网络构造。构造。2.定定(摆摆)喷成壁机理喷成壁机理 定喷施工时，喷嘴定喷施工时，喷嘴在逐渐提升的同时，在逐渐提升的同时，不旋转或按一定角度不旋转或按一定角度摆动，在土体中构成摆动，在土体中构成一条沟槽。被冲下的一条沟槽。被冲下的土粒一部分被携带流土粒一部分被携带流出底面，其他土粒与出底
7、面，其他土粒与浆液搅拌混合，最后浆液搅拌混合，最后构成一个板构成一个板(墙墙)状固状固结体。结体。(三三)固结体的根本性状及其影响要素固结体的根本性状及其影响要素 1.固固结体尺寸体尺寸影响要素主要有：影响要素主要有：土的土的类别及其密及其密实程度；程度；放射方式；放射方式；放射技放射技术参数；参数；地地层静水静水压力。力。 放射方式的影响放射方式的影响 双重管加固体是双重管加固体是单重管重管 的的1.31.5倍，三重管倍，三重管是是单重管的重管的1.52.0倍；复倍；复喷一次在粘性土中直径添一次在粘性土中直径添加加38，砂性土中添加，砂性土中添加50。 土土层性性质的影响的影响 当当压力和提
8、升速度一定力和提升速度一定时，土，土层中粘粒含量越中粘粒含量越高，加固体尺寸越小；土高，加固体尺寸越小；土层密密实度越高构成的加固体度越高构成的加固体尺寸越小。尺寸越小。 喷嘴直径的影响嘴直径的影响 喷嘴直径越大，放射流量越大，放射流所携嘴直径越大，放射流量越大，放射流所携带的能量越大，所构成的加固体尺寸越大。的能量越大，所构成的加固体尺寸越大。放射放射压力力 放射放射压力越大，放射流的力越大，放射流的动量越大，破坏力量越大，破坏力越越强，所构成的固，所构成的固结体尺寸就越大。体尺寸就越大。 注注浆管提升速度与旋管提升速度与旋转速度的影响速度的影响 提升速度：提升速度： 可可见提升速度越慢，加
9、固体尺寸越大提升速度越慢，加固体尺寸越大 旋旋转速度速度地地层静水静水压力的影响力的影响 喷嘴出口地嘴出口地层静水静水压力越大，力越大，喷嘴入口与出口的嘴入口与出口的压差减小，放射速度减小，有效放射差减小，放射速度减小，有效放射间隔隔缩短，放射短，放射效果减弱。效果减弱。 在施工在施工过程中，随着放射深度的添加，静水程中，随着放射深度的添加，静水压力力增大，放射增大，放射间隔减小，放射直径将随之减小，容易构隔减小，放射直径将随之减小，容易构成上粗下成上粗下细的外形。的外形。2.固结体外形固结体外形3.固结土重度固结土重度 固结体的重度随土质不同而略有差别，在粘性土中构成的固结体的重度随土质不同
10、而略有差别，在粘性土中构成的固结体的重度比原状土约轻固结体的重度比原状土约轻1010，在砂土中所构成的固结体重，在砂土中所构成的固结体重度约重度约重1010。 4. 4.固结体的浸透系数固结体的浸透系数旋转固结体中含有气泡，构成一定的孔隙，但孔隙并不连同，旋转固结体中含有气泡，构成一定的孔隙，但孔隙并不连同，且固结体外围有一层致密的硬壳，使固结体具有较好的防渗性且固结体外围有一层致密的硬壳，使固结体具有较好的防渗性能。能。 5.固结体强度固结体强度 固结体强度主要取决于原地土质、浆料和填充固结体强度主要取决于原地土质、浆料和填充率。运用同一配比的加固体，粘土的固结强度成倍率。运用同一配比的加固
11、体，粘土的固结强度成倍地小于砂土的固结强度；外侧强度高于中心强度。地小于砂土的固结强度；外侧强度高于中心强度。 6.单桩承载力：单桩承载力： 旋喷桩的承载力较高，且固结体直径越大，承旋喷桩的承载力较高，且固结体直径越大，承载力越高。载力越高。第三节第三节 设计计算设计计算一、地基加固工程旋一、地基加固工程旋喷桩设计计算算( (一一) )设计前前应获得的得的资料；料；( (二二) )固固结体尺寸体尺寸设定；定；( (三三) )固固结体体强强度度设定；定；( (四四) )单桩竖向承向承载力；力；(五五)复合地基承载力；复合地基承载力；(六六)复合地基变形计算；复合地基变形计算；(七七)孔距及布置孔
12、距及布置 旋旋喷桩的孔距的孔距应根据工程需求根据工程需求经计算确定，普算确定，普通情况下取通情况下取L(23)d；布孔方式可采用正方形、矩；布孔方式可采用正方形、矩形或三角形。形或三角形。(八八)喷浆资料与配方料与配方 1.对浆液液资料的要求：料的要求：优良好的可良好的可喷性；性；有足有足够的的稳定性；定性；气泡少；气泡少；有良好的力学性能及有良好的力学性能及耐久性；耐久性；结石率高。石率高。 2.常用的水泥常用的水泥浆液液类型：型：普通型；普通型；速凝早速凝早强型；型；高高强型；型；填充填充剂型；型；抗抗冻型；型；抗渗型；抗渗型；抗抗蚀型。型。 3.浆液配方液配方 水灰比：水灰比：单重管和双
13、重管重管和双重管应取取1：11.5：1对三重管：三重管：1：1或更小。或更小。 外加外加剂(九九)浆液量计算浆液量计算取体取体积法和法和喷量法中量法中值较大者大者1.1.体体积法：法：2.2.喷量法：量法：确定水泥用量：确定水泥用量：水的用量：水的用量：(一一)防渗止水帷幕的方式防渗止水帷幕的方式1.柱列型；柱列型；2.柱墙型；柱墙型；3.定喷防渗帷幕；定喷防渗帷幕；4.摆喷防渗帷幕；摆喷防渗帷幕；5.复合型防渗帷幕。复合型防渗帷幕。二、防渗止水帷幕设计二、防渗止水帷幕设计(二二)防渗止水帷幕设计防渗止水帷幕设计1.高高压放射注放射注浆孔孔距孔孔距计算算 定定(摆)喷防渗帷幕孔距防渗帷幕孔距计算；算；根据是根据是喷结果确定放射板果确定放射板墙的有效的有效长度；度；根据孔深、孔斜根据孔深、孔斜及放射及放射夹角角计算：算： 旋旋喷桩防渗帷幕孔距防渗帷幕孔距计算算但排但排桩孔距孔距计算：算： 多排多排桩： L0.866D S0.75D2.插入深度确定插入深度确定防渗帷幕达不透水防渗帷幕达不透水层防渗帷幕防渗帷幕应尽量插入不透水尽量插入不透水层，保，保证不不发生管涌生管涌按以下两式按以下两式计算：算：；防渗帷幕在透水防渗帷幕在透水层中中一方面采取降水措施；一方面添加插入深度：一方面采取降水措施；一方面添加插入深度： ，
