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岩土研究院

加固土体的基本性状

340 2022-03-14 15:19:21

如前所述。在土层中高压喷射注浆时,在喷射过程中。有一部分比较细小的土颗粒以"半置换"方式带出地面.其余土颗料在高压喷射动压、离心力和重力的共同作用下,重新排列。和浆液搅拌混合组成具有特殊结构的固结体(多管法喷射时,以"全置换"方式把土全部抽出,固结体的性状和注入的材料有关)。

粘性土、淤泥土、黄土及杂填土、砂类土,如粉土、细砂、中砂、粗砂、砾石土等经过高压喷射注浆后,由松散的土化为体积大、重量较轻、渗透系数小、坚硬耐久的固结体,其基本性状为;

一、直径较大

固结体的直径大小与土的种类和密实程度有密切的关系,也与喷射工艺有关。单管法旋喷注浆加固体直径一般为0.3~0.8m;三管法旋喷注浆固结体直径可达1.0~2.0m;双管法旋喷注浆固结体直径介于二者之间;多管法旋喷注浆固结体直径可达 2.0~4.0m。只要喷射技术参数选择合理(按施工技术要求和机具类型等),其旋喷桩直径可参考表 10.3.1。定喷和摆喷的有效长度约为旋喷桩直径的1.0~1.5倍,也可参考《建筑地基处理技术规范》(JGJ79—2002))建议的设计直径进行设计,如表10.3.2所示。

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二、固结体形状不同

在均质土中,旋喷的圆柱体比较匀称;在非均质或有裂隙土中,旋喷的圆柱体不匀称,甚至在圆柱体旁长出翼片。由于喷射流脉动和提升速度不匀称,固结体的外表很粗糙,三管法旋喷固结体受气流影响,在粘砂土中外表格外粗糙。固结体的形状可以通过喷射参数来控制,大致可喷成均匀圆柱状、非均匀圆柱状、圆盘状、板墙状及扇形状。

在深度大的土中,如果不采用其他的措施。旋喷圆柱固结体可能出现上粗下细似胡萝卜的形状。

由于高压喷射注浆法分旋喷、定喷和摆喷三种。根据土质条件和工程需要,可分别采用单管法、双管法和三管法;加固形状可分为柱状、壁状、条状和块状;有效处理长度亦不同,以三管法最长,双管法次之,单管法最短。

三、固结体的质量变化

固结体内部的土粒少,并含有一定量的气泡,所以固结体的重量较轻,和原状土的密度接近。粘性土固结体比原状土轻约10%;但砂类土固结体也可能比原状土重 10%左右。

四、固结体强度高且不均匀

土体经过喷射后。土粒重新排列,水泥等浆液含量大。一般外侧土颗粒直径大些,数量也多些,浆液成分多,因此,在横断面上,中心强度低,外侧强度高,与土交换的边缘处有一圈坚硬的外壳。旋喷桩的平均抗压强度约为半径的0.8倍处的强度。

影响固结强度的主要因素是本身的土质和旋喷的材料。有时使用同一浆材配方,软粘土的固结强度成倍的小于砂土的固结强度。一般情况下,在粘性土和黄土中的固结体,抗压强度可达 5~10MPa,在砂类土和砂砾层中的强度可达8~20MPa。

旋喷固结体的抗拉强度较低,一般是抗压强度的1/5~1/10。

固结体强度的不均匀性主要来自于三个方面;首先。是旋喷桩体不同部位的固结体内的土灰比(固结体内土的于重量和水泥重量之比称为土灰比)不同,一般在桩的顶部1~3m的范围内土灰比较大,可达2~3,向下土灰比趋于稳定,约为0.5~0.8;从桩中心到桩边缘,土灰比的值也是由大变小。其二,是施工方法、土层内的含水量均可影响到总水灰比值。水泥浆液的泌水沉降对水灰比影响很大,泌水会使桩顶部的水灰比大大高于桩下部。第三,在冬季施工时,还可能存在因环境温度影响,导致桩顶部区域的温度较低,造成桩身强度的不均匀。

三种水泥各种配合比的净浆试件和固结体试件强度试验结果列于表10.3.3。从表中可以看出,使用硫铝酸盐水泥并加入速凝剂,快凝早强效果明显。

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五、喷射浆液的凝结时间

影响制品浆液凝结时间的主要因素有;水泥品种、环境温度、水灰比及外加剂。不同种类水泥的凝结时间差别很大,它和水泥的化学组成有关,如高铝水泥和硫铝酸盐水泥是速凝性的,而矿渣水泥比一般的硅酸盐水泥凝结要慢;不同厂家生产的水泥凝结时间相差也很大。

六,透气透水性差

固结体内虽然有一定的孔隙,但这些孔隙均不贯通,为密封型孔隙,而且固结体有一层较为致密的硬壳,其渗透系数可达 10-6~10-7cm/s,透气透水性差,具有一定的止水防渗性。

七、单桩承载力

旋喷柱状固结体有较高的强度,外形凸凹不平,因此有较大的承载力。一般固结体直径越大,承载力越高。

固结体的基本性状指标如表10.3.4所示。

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