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地基处理耿永常2第十六讲高压喷射注浆法3一、概述1.1.定义定义高压喷射注浆法是将带有特殊喷嘴的注浆管置于土层预定的深度，以高压喷射流切割地基土体，使固化浆液与土体混合、并置换部分土体，固化浆液与土体产生一系列物理化学作用，水泥土凝固硬化，达到加固地基的一种地基处理方法。若在喷射固化浆液的同时，喷嘴以一定的速度旋转、提升，喷射的浆液和土体混合形成圆柱形桩体，则称为高压旋喷法。42.2.高压喷射注浆法的主要特征如下：高压喷射注浆法的主要特征如下：(1)适用的范围较广。(2)施工简便。(3)固结体形状可以控制，如图16.1所示。(4)既可垂直喷射也可倾斜和水平喷射。(5)有较好的耐久性。(6)料源广阔价格低廉。(7)浆液体中，流失较少。(8)设备简单，管理方便。图16.1固结体的基本形状示意图(a)均匀圆柱状；(b)圆盘状；(c)异形圆柱状；(d)扇形；(e)板墙状一、概述5二、分类、适用范围和加固机理1.1.分类分类•高压喷射注浆法施工机械和施工工艺可分为单管法、二重管法和三重管法三种。•以上三种的比较见表16.1。6表16.1单管法、二重管法和三重管法比较二、分类、适用范围和加固机理7旋转喷射旋转喷射：在高压喷射过程中，旋喷可形成圆柱形固结体，如图16.2(a)所示。定向喷射定向喷射：在高压喷射过程中，钻杆只进行提升运动，钻杆不旋转，称为定喷，如图16.2(b)所示。摆动喷射摆动喷射：在高压喷射过程中，钻杆边提升，边左右旋转某一角度，称为摆喷，如图16.2(c)所示。按注浆形式图16.2旋喷、定喷、和摆喷(a)旋喷形成圆柱形固结物；(b)定喷形成片状固结物；(c)摆喷形成扇形固结物二、分类、适用范围和加固机理8•水平高压喷射注浆法：在土层中水平或小角度俯、仰和外斜钻进成孔，注浆管呈水平状，或与水平成一小角度，喷嘴由里向外移动旋喷、注浆。•水平旋喷施工顺序如图16.3所示。图16.3水平喷旋工艺流程图(a)钻机定位；(b)钻孔至设计进尺；(c)高压喷射注浆；(d)高压喷射注浆结束二、分类、适用范围和加固机理92.2.适用范围适用范围（1）适用土质条件（2）工程使用范围适用于淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、黄土、砂土、人工填土和碎石土等地基。喷射注浆法宜作为地基加固和基础防渗之用。可用在增加地基强度、挡土围堰及地下工程建设、增大土的摩擦及粘聚力，减小振动防止砂土液化、降低土的含水量、防渗帷幕防止洪水冲刷等七类工程20个方面。二、分类、适用范围和加固机理103.3.加固机理加固机理（1）高压喷射流对土体的破坏作用高压喷射流破坏土的作用，可用图16.4予以说明：图16.4喷射流破坏的因素图二、分类、适用范围和加固机理11（2）高压旋喷成桩机理高压旋喷浆法固结体形成过程见图16.5。图16.5高压旋喷浆法固结体示意图二、分类、适用范围和加固机理12三、高压喷射注浆法的工程应用1.1.加固已有建（构）筑物地基加固已有建（构）筑物地基图16.6旋喷桩复合地基示意图•由于施工设备所占空间较小，可创造条件在室内施工，因此高压喷射注浆法可应用于加固已有建筑物地基。•旋喷复合桩地基见图16.6所示。132.2.形成水泥土止水帷幕形成水泥土止水帷幕•采用摆喷和旋喷可以在地基中设置所需要的止水帷幕，在水利工程、矿井工程和深基坑围护工程中得到应用。•止水帷幕平面布置见图16.7所示。图16.7止水帷幕平面布置三、高压喷射注浆法的工程应用143.3.应用于基坑开挖工程封底应用于基坑开挖工程封底•水泥土封底既可防止管涌，也可减小基抗隆起，对支护结构还可以起支撑作用。•水泥土封底示意图如图16.8所示。图16.8水泥土封底在围护体系中的应用三、高压喷射注浆法的工程应用154.4.水平高压喷射注浆法工程应用水平高压喷射注浆法工程应用•水平高压喷射注浆法主要用于地下铁道、隧道、矿井巷、民防工事等地下工程的暗挖施工及其塌方事故的处理。•图16.9表示采用水平旋喷形成隧道的水泥土拱支护结构。图图16.916.9水平旋喷形成隧道围护体系水平旋喷形成隧道围护体系三、高压喷射注浆法的工程应用165.5.其他工程应用其他工程应用•高压喷射注浆法还可形成水泥土挡结构应用于基坑开挖支护结构。•应用于盾构施工时防止地面下降；•也可应用于地下管道基础加固，桩基础持力层土质改良，构筑防止地下管道漏气的水泥土帷幕结构等。三、高压喷射注浆法的工程应用17四、高压喷射注浆法设计设计内容包括下述几个方面：(1)根据工程地质条件和地基处理要求决定采用施工方法；(2)根据工程地质条件和选用的施工方法，通过试验确定施工参数、有效改良直径和水泥土力学指标；(3)用于形成复合地基提高地基承载力，减小沉降，设计计算方法与深层搅拌桩复合地基相同；用于形成止水帷幕防渗，需进行防渗设计。18•以基坑围护止水帷幕抗管涌验算为例，其示意图如图16.10所示。2()wwhrFirlHh==−+(16-1)式中：i—水力梯度；rw—水的重度。抗管涌安全系数Ks的表达式为：最大渗透力F为：[2()]1.5~2.5swrrhlHKFrh′′+−==≥式中：r'—土的有效重度。(16-2)图16.10抗管涌验算示意图四、高压喷射注浆法设计19五、高压喷射注浆法施工工艺图16.11为高压喷射注浆法施工流程示意图。图16.11高压喷射注浆施工流程示意图20高压喷射注浆法施工顺序如图16.12所示。图16.12高压喷射注浆法施工顺序五、高压喷射注浆法施工工艺21六、质量检验检验方法开挖检查钻孔取芯标准贯入载荷试验压水试验具体工程应采用的检验方法可视其工程要求和应用情况而定。