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岩土研究院

高压喷射注浆施工工艺

349 2022-03-16 10:32:43

一、施工工艺

高压喷射注浆施工工艺如图 10.5.24所示。

(一)施工工序

单管、双管、三管等喷射注浆法所注人的介质数量和种类是不相同的,但它们的施工工序基本是一致的,都是先把钻杆插人或打进预定土层中,自上而下进行喷射注浆作业、冲洗等,如图10.5.25所示。

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1.钻机就位

钻机安放在设计的孔位上并应保持垂直,施工时旋喷管的允许倾斜度不得大于1.5%。

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2.钻孔

单管旋喷常使用76 型旋转振动钻机,钻进深度可达 30m 以上,适用于标准贯人小于 40 的砂土和粘性土层。当遇到比较坚硬的土层时,宜用地质钻机钻孔。一般在双管和三管旋喷法施工中都采用地质钻机钻孔。钻孔的位置与设计位置的偏差不得大于 50mm。喷射孔与高压注浆泵的距离不宜大于 50m,若二者相距太远,势必要增加高压橡胶软管的长度,使高压喷射流的沿程损失增大,造成实际喷射压力降低,影响处理效果。在大面积场地施工时,为了减少沿程损失,则应搬动高压泵保持与钻机的距离<50m。

3.插管

插管是将喷管插入地层预定的深度。使用 70改进型或 76 型振动钻机钻孔时,插管与钻孔两道工序合二为一,即钻孔完成时插管作业同时完成。如使用地质钻机钻孔完毕。必须拔出岩芯管,并换上旋喷管插入到预定深度。在插管过程中,为防止泥砂堵塞喷嘴,可边射水边插管,水压力一般不超过1MPa。若压力过高,则易将孔壁射塌。

4.啧射和复喷

当喷管插人预定深度后,由下而上进行喷射作业,使用的参数如表10.5.16所示。值班技术人员必须时刻注意检查浆液初凝时间、注浆流量、风量、压力、旋转提升速度等参数是否符合设计要求,并随时做好记录,绘制作业过程曲线。

根据设计的桩径或喷射范围的要求,还可以采用复喷的方法扩大加工范围,在第一次喷射完成后,重新将旋喷管插人设计要求复喷的位置,进行第二次喷射。

当浆液初凝时间超过20h.应及时停止使用该水泥浆液(正常水灰比1∶1.初凝时间为 15h 左右)。

5.冲洗

喷射施工完毕后,应把注浆管等机具设备冲洗干净,管内机内不得残存水泥浆。通常把浆液换成水,在地面上喷射,以便把泥浆泵、注浆管和软管内的浆液全部清除。

6.移动机具

将钻机等机具设备移到新孔位上。(二)高压喷射注浆参数

表 10.5.19为我国通常采用的高压喷射注浆技术参数,可参照使用。喷射技术参数之间的关系可按以下方法计算;

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5.喷射压力与固结体尺寸的关系

喷射压力越高,固结体的尺寸也越大。表10.5.20列出了在几种土质中单管旋喷时,采用的喷射压力所得的固结体直径。

6.喷射泵量与固结体尺寸的关系

当喷射压力不变时,喷射泵量增大,固结体尺寸相应增大。7.注浆管旋转与提升速度及固结体尺寸的关系

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一般来说,旋转与提升速度减慢,固结体尺寸会增加,但减慢到某一范围时,固结体尺寸增加甚微。当提升速度一定时,旋转速度有一最佳值,当低于此最佳值时,固结体的尺寸反而会减小。

图10.5.26 是三管旋喷提升速度为 4cm/min 时,在两种土层中旋转速度与固结体关系的试验结果。其他技术参数是;喷射压力 40MPa、喷射泵量 7OL./min、压缩空气压力0.7MPa、气量3m²/min、水泥浆量200L/min、水泥浆泵压3.5MPa。

图10.5.27为相同试验条件下,旋转速度为 Sr/min 时,提升速度与固结体关系的试验结果。

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旋转速度和提升速度要合理配合,才能取得较好的破坏土体的效果。一般每转一圈提升0.5~1.25cm为宜。

三管破坏土体的范围比单管要大,所以其合理的转速和提升速度应比单管低。(三)高压喷射注浆工艺

高压喷射注浆固结体的质量因素较多,当某个工程确定采用一定形式的高压喷射注浆管法之后,注浆工艺则是影响固结体的主要因素之-一。

1.喷射程序

各种高压喷射注浆均自下而上(水平喷射由里向外)连续进行。当注浆管不能一次提升完成,需分成数次卸管时,卸管后再喷射注浆的搭接长度不应小于100mrn。以保证固结体的整体性。

2.深层长桩、高帷幕墙的喷射工艺

由于天然地基的地质情况比较复杂,沿着深度变化大,且往往有多种土层,其密实度、含水量、土粒组成和地下水状态等有很大差异和不同,若采用单一的技术参数来喷射长桩或高帷幕墙.则会形成直径大小极不均匀的固结体,导致旋喷桩直径不一,使承载力降低,旋喷桩之间交联不上或防渗帷幕墙出现缺口,防水效果不良等问题。因此,长桩和高帷幕墙的喷射工艺是,对硬土、深部土层和土粒大的卵砾石要多喷些时间。适当放慢提升速度和旋转速度或提高喷射压力和流量。3.复喷工艺

在不改变喷射技术参数的条件下,对同一土层做重复喷射(喷到顶再往下重喷该部位).能增加土体破坏有效长度,从而加大固结体的直径或长度并提高固化强度。重喷时可先喷水最后一次喷浆或全部喷浆。复喷的次数越多固结体增径加长的效果越好。

4.控制固结体形状工艺

固结体的形状可以通过调节喷射压力和注浆量,改变喷嘴移动方向和速度予以控制。根据工程需要,可喷射成如下几种形状的固结体∶

(1)圆盘状。只旋转不提升或少提升。

(2)墙壁状。只提升不旋转,喷射方向固定。

(3)圆柱状。边提升边旋转。

(4)大底状。在底部喷射时,加大喷射压力、做重复旋喷或减低喷嘴的旋转提升速度。

(5)糖葫芦状。在旋喷过程中对不同土层的一定深度范围内加大压力,减低喷嘴的旋转提升速度。

(6)大帽状。到土层上部时加大压力或做重复旋喷或减低喷嘴旋转提升速度。

(7)扇形状。边往复摆动边提升。

在做完控形工艺后,要求固结度达到匀称,粗细和长度差别不大。