欢迎来到『东合南岩土』官方网站!

岩土研究院

高压喷射注浆法的成桩机理

351 2022-03-14 10:18:23

单管法喷射注浆使浆液成为喷射流;双管法喷射注浆也使浆液成为喷射流,但在其四周又包裹了一层空气成为复合喷射流;三管法以水气为复合喷射流并注浆填充;多管法是高压水射流把土冲空以浆液填充。四者使用的浆液都随时间凝固硬化。

在高压喷射注浆的加固过程中,固结体的形状与喷嘴移动的方向和持续喷射的时间有密切关系。当喷嘴一面旋转一面提升时,,便形成圆柱状或异型圆柱状固结体;当喷嘴一面喷射一面提升时,便形成壁状固结体。高压喷射注浆法固结土的形成过程如图10.2.10所示。

image.png

一、旋喷成桩的机理

在旋喷注浆过程中,高压喷射流在慢速旋转的同时缓慢上升,把土体切削破坏,扩大钻孔,其加固的范围就是喷射距离加上渗透部分或挤压部分的长度成为半径的圆柱体。剥落下来的一部分细小的土颗粒被喷射的浆液所置换,随着浆液被带到地面上(即俗称的冒浆),其余的土粒与浆液混合。在喷射动压、离心力和重力的共同作用下,在横断面上土粒按其质量大小有规律地排列起来,小颗粒土在中部居多,大颗粒土多在外侧和边缘部分(四周未被剥落的土粒则被挤密压缩),形成浆液主体、搅拌混合、压缩和渗透层等部分,成为一种新型的水泥土网状结构,如图10.2.11所示。经过一定的时间便凝固成强度高、渗透系数小的旋喷桩固结体。旋喷桩中心的浆液成分多、土粒成分少、粒径小,外层部分土粒数量多、质量也大,呈同心圆状,其外表为硬壳。固结体各部分的水泥含量和强度不同。经实测资料表明,旋喷桩的平均抗压强度为半径的0.8倍处的强度。在粘性土中和在砂类土中所形成的固结体横断面结构不尽相同,在砂土中,旋喷桩外圈有一浆液渗透层;在粘性土中的旋喷桩没有渗透层,如图10.2.12所示。

image.png

在纵断面上,当地层不均匀呈多层分布时,部分质量大的土粒,在固化之前,受重力作用而下沉,部分小土粒会上浮,做垂直交换。若上部土层为砂砾,下部为粘性土,旋喷后,粘性土部位的旋喷桩不是土-浆混合物。土粒垂直交换如图 10.2.13所示。

image.png

二、定喷成桩的机理

定喷时,高压喷射注浆的喷嘴不旋转只做固定方向喷射,并逐渐向上提升,在土中冲成一条沟槽,把浆液灌进槽中,从土体上冲落下来的土粒,一部分随着水流与气流被带出地面,其余的土粒与浆液搅拌混合,最后形成一个板状固结体。固结体在砂质土中有一部分渗透层,粘性土中则无。固结体的结构如图10.2.14所示。

三、高压喷射注浆法在特殊土质中的成桩机理

在粘性土和砂类土中的成桩机理如前所述,下面介绍两种特殊土质(砾石层、腐殖层)中的成桩机理。高压喷射注浆法在这两种特殊土质中的成桩机理有别于砂类土和粘性土。

1.在砾石层中的成桩机理

在大砾石中,喷射流因砾石的体大量重,不能切削颗粒或使其移动和重新排列,如图10.2.15所示,喷射流只能通过其空隙,充满四周,浆液向四周挤压,其固化机理接近静压灌浆理论中的渗透灌浆理论。

2.在腐殖土中的成桩机理

在腐殖土中进行高压喷射注浆时,固结体的形状及其性质受植物纤维粗细长短、含水量及土颗粒多少影响很大。在含细短纤维的腐殖土中喷射注浆时,纤维的影响很小,成桩(壁)机理与粘性土中相同。在含粗长纤维不太多的腐殖土中喷射注浆时,射流仍能穿过纤维之间的空隙而形成预定形状的固结体;在纤维粗长而数量多的腐殖土中喷射注浆时,由于纤维富于弹性,切削是困难的,但由于空隙多,喷射流仍能穿过纤维之间的空隙而形成预定形状的固结体;在粗长纤维密集部位,射流受严重阻碍而破坏力大为降低,固结体难以形成预定形状,强度明显受影响,,且浆液少、均匀性较差。

image.png