欢迎来到『东合南岩土』官方网站!

岩土研究院

高压喷射注浆法施工工艺

304 2022-01-19 10:36:09

一、工艺类型

当前,高压喷射注浆法的基本工艺类型有∶单管法、二重管法、三重管法和多重管法等四种方法。

(一)单管法

单管法是利用钻机把安装在注浆管(单管)底部侧面的特殊喷嘴,置入土层预定深度后,用高压泵等装置,以大于20MIPa 的压力,把浆液从喷嘴中喷射出去冲击破坏土体,同时借助注浆管的旋转和提升运动,使浆液与从土体上崩落下来的土搅拌混合,经过一定时间凝固,,便在土中形成圆柱状固结体,如图4.7-10所示。

(二)二重管法

二重管法是使用双通道的二重注浆管,将二重注浆管钻进到土层的预定深度后,通过在管底部侧面的一个同轴双重喷嘴,同时喷射出高压浆液和空气两种介质的喷射流冲击破坏土体。即以高压泥浆泵等高压发生装置喷射出 20MPa以上压力的浆液;从内喷嘴中高速喷出,并用0.7MPa左右压力把压缩空气从外喷嘴中喷出。在高压浆液和它外圈环绕气流的共同作用下,破坏土体的能量显著增大,喷嘴一面喷射一面旋转和提升,最后在土中形成圆柱状固结体,如图4.7-11所示。

image.png

(三)三重管法

三重管法是使用分别输送水、气、浆三种介质的三重注浆管。在以高压泵等高压发生装置产生 20MPa 以上的高压水喷射流的周围,环绕一般0.7MPa左右的圆筒状气流,进行高压水喷射流和气流同轴喷射冲切土体,形成较大的空隙,再另由泥浆泵注人压力为2~SMPa的浆液填充,喷嘴作旋转和提升运动,最后便在土中凝固为直径较大的圆柱状固结体,如图4.7-12所示。

image.png

二、施工机具

施工机具主要由钻机和高压发生设备两大部分组成。由于喷射种类不同,所使用的机器设备和数量均不同,如表4.7-9所示。

image.png

喷嘴是直接明显影响喷射质量的主要因素之一。喷嘴通常有圆柱形、收敛圆锥形和流线形三种,以流线形喷嘴的射流特性最好,它使喷嘴具有聚能的效能,但这种喷嘴极难加工,在实际工作中很少采用。

image.png

三、施工顺序

虽然单管、二重管和三重管喷射注浆法所注人的介质种类和数量不同,施工技术参数也不同,但施工顺序基本一致,都是先把钻杆插入或打进预定土层中、自下而上进行喷射注浆作业。

(一)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%。

(二)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,适用于标准贯人度小于40的砂土和粘性土层。当遇到比较坚硬的地层时宜用地质钻机钻孔。一般在二重管或三重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过远。实际孔位、孔深和每个钻孔内的地下障碍物、洞穴、涌水、漏水及与岩土工程勘察报告不符等情况均应详细记录。

(二)插管

插管是将喷管插人地层预定的深度。使用 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,并换上旋喷管插人到预定深度。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,若水压力过高,则易将孔壁射塌。

(四)喷射作业

当喷管插入到预定深度后,由下面上进行喷射作业,常用的参数见表4.7-10。当浆液的初凝时间超过20 小时,应及时停止使用该水泥浆液,因为正常水灰比 1.0的情况下,初凝时间为15小时左右。另外,喷射管分段提升的搭接长度不得小于100rmmL。对需要局部扩大加固范围或提高强度的部位,可采取复喷措施。

在高压喷射注浆过程中如出现压力骤然下降、上升或冒浆异常时、应查明产生的原因并∶及时采取措施。

image.png

当高压喷射注浆完毕,应迅速拔出注浆管。为防止浆液凝固收缩影响桩顶高程,必要时可在原位采用冒浆回灌或第二次注浆等措施。

当处理既有建筑地基时,应采用速凝浆液或跳孔喷射和冒浆回灌等措施。以防旋喷过程中地基产生附加变形,和地基与基础间出现脱空现象。同时,应对既有建筑物进行沉降观测。

(五)冲洗机具设备

喷射施工完毕后,应把注浆管等机具设备冲洗干净,管内和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排除。

(六)移动机具

将钻机等机具设备移到新孔位上。四、施工操作注意事项

(一)钻机或旋喷机就位时机座要平稳,立轴或转盘要与孔位对正,倾角与设计误差一般不得大于0.5°。

(二)喷射注浆前要检查高压设备和管路系统。设备的压力和排量必须满足设计要求。管路系统的密封圈必须良好,各通道和喷嘴内不得有杂物。

(三)要预防风、水喷嘴在插管时被泥砂堵塞,可在插管前用一层薄塑料膜包扎好。

(四)喷射注浆时要注意设备开动顺序。以三重管为例,应先空载起动空压机,待运转正常后.再空载起动高压泵,然后同时向孔内送风和水,使风量和泵压逐渐升高至规定值。风、水畅通后,如系旋喷即可旋转注浆管,并开动注浆泵,先向孔内送清水,待泵量泵压正常后,即可将注浆泵的吸水管移至储浆桶开始注浆。待估算水泥浆的前峰已流出喷头后,才可开始提升注浆管,自下而上喷射注浆。

(五)喷射注浆中需拆卸注浆管时,应先停止提升和回转,同时停止送浆,然后逐渐减少风量和水量,最后停机。拆卸完毕继续喷射注浆时,开机顺序也要遵守第(四)条规定,同时开始喷射注浆的孔段要与前段搭接0.1m,防止固结体脱节。

(六)喷射注浆达到设计深度后,即可停风、停水。继续用注浆泵注浆;待水泥浆从孔口泛出后,即可停止注浆.然后将注浆泵的吸水管移至清水箱,抽吸定量清水将注浆泵和注浆管路中的水泥浆顶出,然后停泵。

(七)卸下的许浆管,应立即用清水将各通道冲洗于净.并柠上堵头。注浆聚送浆管路和浆液搅拌机等都要用清水清洗干净。压气管路和高压泵管路也要分别送风、送水冲洗于净。

(八)喷射注浆作业后,由于浆液析水作用,一般均有不同程度收缩,使固结体顶部产生凹穴.所以应及时用水灰比为0.6 的水泥浆进行补瀑,并要预防其他钻孔排出的泥土或杂物进入。

(九)为了加大固结体尺寸.或对深层硬土,避免固结体尺寸减小,可以采用提高喷射压力、泵量或降低回转与提升速度等措施,也可以采用复喷工艺;第一次喷射(初喷)时不注水泥浆液。初喷完毕后,将注浆管边送水边下降至初喷开始的孔深,再泵送水泥浆,自下而上进行第二次喷射(复喷)。

(十)采用单管或二重管喷射注浆时,冒浆量小于注浆量 20%为正常现象;超过 20%或完全不冒浆时。应查明原因并采取相应的槽施。 若系地层中有较大空隙所引起的不冒浆,可在浆液中掺加速凝剂或增大注浆量;如冒浆过大,可减少注浆量或加快提升和回转速度,也可缩小喷嘴直径,提高喷射压力。采用三重管喷射注浆时,冒浆量则应大予高压水的喷射量.但其超过量应小于注浆量的 20%。

(十一)对既有建筑物的加固工程中,为使桩顶与原基础严密结合,可于旋喷作业结束后24h,在旋喷桩中心钻一小孔,再用小直径(φ30)单层注浆管补喷一次。

(十二)在软弱地层旋喷时,固结体强度低。可以在旋喷后用砂浆泵注入150号砂浆来提高固结体的强度。