根據噴射方法的不同,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噴射流橫向噴射出,沖擊破壞土體。在高壓漿液和它外圈環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、漿液三種介質的三重注漿管,在以高壓泵等高壓發生裝置產生高壓水流的周圍環繞一股圓筒狀氣流,進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,噴嘴作旋轉和提升運動,使水泥漿與土混合,在土中凝固,形成較大的固結體,其加固體直徑可達2m。 噴射注漿法的加固半徑和許多因素有關,其中包括噴射壓力P、提升速度S、被加固土的抗剪強度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、土的抗剪強度τ和漿液稠度B成反比。加固體強度與單位加固體中的水泥摻入量和土質有關。 單管、二重管、三重管旋噴樁機注漿施工示意參見圖1、圖2、圖3。
成樁機理
高壓噴射注漿的成樁機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沖擊破壞土體,使土體出現空穴,土體裂隙擴張。
(2)混合攪拌作用。鉆桿在旋轉提升過程中,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構。
(3)升揚置換作用(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充。
(4)充填、滲透固結作用。高壓水泥漿迅速充填沖開的溝槽和土粒的空隙,析水固結,還可滲入砂層一定厚度而形成固結體。
(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,并對土層可產生一定壓密作用,使旋噴樁體邊緣部分的抗壓強度高于中心部分。
工藝流程圖
1.施工前準備工作
(1)在設計文件提供的各種技術資料的基礎上作補充工程地質勘探,進一步了解各施工工點地基土的性質、埋藏條件。
(2)準備充足的水泥加固料和水。水泥的品種、規格、出廠時間經試驗室檢驗符合國家規范及設計要求,并有質量合格證。嚴禁使用過期、受潮、結板、變質的加固料。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)根據補充勘探資料,在選擇的試驗工點加固范圍內的各代表性地層用薄壁取土器采取必需數量的原狀土送試驗室,對取得的土樣在進行試驗之前應妥善保存,使土樣的物理和化學性能盡可能保持不變。
(4)室內配合比試驗。根據設計要求的噴漿量或現場土樣的情況,按不同含水量設計并調整幾種配合比,通過在室內將現場采取的土樣進行風(烘)干、碾碎,過2~5mm篩的粉狀土樣,按設計噴漿量、水灰比攪拌、養護、力學試驗,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度,可適當摻入木質素磺硫鈣、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生了變化,應調整為天然含水量。
(5)試樁試驗。根據室內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數根試樁,并根據試樁結果,調整加固料的噴漿量,確定攪拌樁攪拌機提升速度、攪拌軸回轉速度、噴入壓力、停漿面等施工工藝參數。
(6)推土機、挖掘機配合自卸汽車清除地表0.3m厚的種植土,雜物,并將原地面按設計要求整平,填出路拱。根據施工現場實際情況,施作臨時排、截水設施,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識。
2.施工工藝
(1)鉆機定位。移動旋噴樁機到指定樁位,將鉆頭對準孔位中心,同時整平鉆機,放置平穩、水平,鉆桿的垂直度偏差不大于1%~1.5%。就位后,首先進行低壓(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。樁機移位時,即開始按設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,開動攪拌機攪拌10~20分鐘,而后擰開攪拌桶底部閥門,放入第一道篩網(孔徑為0.8mm),過濾后流入漿液池,然后通過泥漿泵抽進第二道過濾網(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)。當采用地質鉆機鉆孔時,鉆頭在預定樁位鉆孔至設計標高(預鉆孔孔徑為15cm)。
(4)插管(單重管法、二重管法)。當采用旋噴注漿管進行鉆孔作業時,鉆孔和插管二道工序可合而為一。當第一階段貫入土中時,可借助噴射管本身的噴射或振動貫入。其過程為:啟動鉆機,同時開啟高壓泥漿泵低壓輸送水泥漿液,使鉆桿沿導向架振動、射流成孔下沉;直到樁底設計標高,觀察工作電流不應大于額定值。三重管法鉆機鉆孔后,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。噴漿管下沉到達設計深度后,停止鉆進,旋轉不停,高壓泥漿泵壓力增到施工設計值(20~40MPa),坐底噴漿30s后,邊噴漿,邊旋轉,同時嚴格按照設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,在達到設計深度后,接通高壓水管、空壓管,開動高壓清水泵、泥漿泵、空壓機和鉆機進行旋轉,并用儀表控制壓力、流量和風量,分別達到預定數值時開始提升,繼續旋噴和提升,直至達到預期的加固高度后停止。
(6)樁頭部分處理。當旋噴管提升接近樁頂時,應從樁頂以下1.0m開始,慢速提升旋噴,旋噴數秒,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,可重復噴漿、攪拌:按上述4~6步驟重復噴漿、攪拌,直至噴漿管提升至停漿面,關閉高壓泥漿泵(清水泵、空壓機),停止水泥漿(水、風)的輸送,將旋噴漿管旋轉提升出地面,關閉鉆機。
(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。移動樁機進行下一根樁的施工。
(10)補漿。噴射注漿作業完成后,由于漿液的析水作用,一般均有不同程度的收縮,使固結體頂部出現凹穴,要及時用水灰比為1.0的水泥漿補灌。
3.推薦的主要施工技術參數
(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。推薦使用的主要機具設備
當前位置:





