高压旋喷注浆工艺规程 下载本文

1 高压旋喷注浆施工工艺标准

1 适用范围

本标准适用于高层建筑地基加固,以提高地基承载力;以及用于既有建筑物的纠偏和沉降治理。在临时工程中,也可用于防止土体滑动,增加边坡的稳定性。在基坑开挖中起隔水帷幕的作用,防止基坑隆起、流砂、渗漏。按工程用途,其适用范围可分为五类工程,见表1。

高压旋喷法适用工程种类 表1

工程类别 (一)增加地基强度 (二)挡土围堰及地下工程建设 (三)地层改良 (四)降低土的含水量 用 途 1.提高地基承载力 2.减少土体压缩变形 1.保护邻近建(构)筑物 2.地下工程洞室围岩的加固建设 3.边坡加固及支护 4.防止基坑底部隆起 1.防止土体坍塌滑坡 2.防治砂土液化,涌砂冒水 1.整治路基翻浆冒泥 2.防治地基冻胀 1.河堤、水库坝基防渗墙 2.矿山井巷防渗帷幕 3.基坑、地下洞室隔水帷幕 4.防止桥渡、河堤及水工建筑物基础的冲刷 (五)防渗隔水帷幕 高压旋喷注浆法能在土中形成圆柱状固结体,是在普通化学注浆法的基础上发展起来的加固土体的一种新方法。旋喷形式可采用单管法、双管法和三管法中的任意一种方法。单管法:旋喷高压水泥浆液一种介质,使用φ50mm或φ42mm的地质钻杆为注浆管,以20MPa压力从喷嘴中喷出,直接冲击切割土体。双管法:旋喷高压水泥浆液和压缩空气二种介质,使用双

1

通道气液同轴喷嘴结构的二重管,以20MPa高压喷射流外环绕一圈0.7 MPa空气喷射流喷,共同作用冲击切割土体;三管法:旋喷高压水流、压缩空气及水泥浆液三种介质,施工预先用钻机钻成直径为φ150~φ219的孔,然后将三重旋喷管插入孔中旋喷,三根管子互不相通,分别输送水、空气和浆液。

在均质土中,旋喷的圆柱体比较均匀。在非均质或有裂隙土中,旋喷的圆柱体则不均称;由于喷射流脉动和提升速度不均匀,固结体的外表很粗糙。在深度大的土中,如果不采取其它的措施,旋喷圆柱固结体可能出现上粗下细似胡萝卜的形状。

高压旋喷注浆技术,主要适用于松散软弱土层,如第四纪的冲(洪)积层、残积层,砂类土、粘性土、粉土、黄土、人工填土及淤泥、淤泥质土等。

当土中含有较多的大粒径块石、坚硬粘性土、大量植物根茎或有过多的有机质时,应根据现场试验结果确定其适用程度。

但对于地下水流速过大,浆液无法在注浆管周围凝固的情况,对无填充物的岩熔地段,永冻土以及对水泥有严重腐蚀的地基,均不宜采用高压喷射注浆法。 2 施工准备

2.1材料

2.1.1喷射注浆材料及配方

注浆材料以水泥为主要材料,并可加入不同外加剂和掺合剂,使其具有速凝早强、抗冻等性能。水泥类浆液的类型较多,随地质条件及用途不同,浆液材料有所差异。

2.1.1.1普通型,适用于无特殊要求的一般工程。一般采用强度等级32.5以上的普通水泥,不加添加剂,水灰比为0.8~1.5,常用1.0。

2.1.1.2速凝早强型,适用于地下水丰富或早期承重的工程。常用的早强剂有氯化钙、水玻璃及三乙醇胺等。

2.1.1.3高强型,适用于固结体的平均强度在20MPa以上的工

2

程,选用高强度水泥(不低于强度等级42.5);在强度等级32.5普通水泥中添加高效能的扩散剂(如NNO、三乙醇胺、亚硝酸钠、硅酸钠等)和无机盐。

2.1.1.4填充剂型,适用于早期强度要求不高的工程,以降低工程造价。常用的填充剂为粉煤灰、矿渣等。 2.1.1.5抗冻型,适用于防止土体冻胀的工程。常用的添加剂有:沸石粉,NNO,三乙醇胺和亚硝酸钠。注意不宜用火山灰水泥,最好用普通水泥,也可用高标号矿渣水泥。

2.1.16抗渗型,适用于堵水防渗工程。常用2%~4%水玻璃作添加剂。水玻璃的模数要求为2.4~3.4,浓度要求为30~45波美度。注意应用普通水泥,不宜用矿渣水泥,如无抗冻要求也可使用火山灰水泥。

2.1.1.7改善型,适用于某些有特殊要求的工程。如水坝的防渗墙,可在喷射浆液中加入10~50%的膨润土,使固结体有一定可塑性并有较好防渗性。

2.1.1.8抗蚀型,适用于地下水中有大量硫酸盐的工程,采用抗硫酸盐水泥和矿渣大坝水泥。 2.1.2浆液量计算

浆液量常用下列两种方法的计算结果,选用其大值。 体积法:

Q=π/43[Ds23K13L13(1+β)+Dk23K23L2] 式中: Q—需用总浆量(m3);

K1——填充率,与注浆管类型,加固直径、土质

等有关,变化范围为0.6~1.3,一般取0.75~0.9;

K2——未旋喷部分土的填充率;一般取0.5~0.75; β——损失系数,一般取0.1~0.2; Ds——旋喷体直径(m); Dk——注浆管直径(m);

3

L1——旋喷体长度(m);

。 L2——未旋喷体长度(m)

喷量法:

Q=L13q3(1+β)/V L1——旋喷体长度(m);

q ——单位时间喷浆量(m3/min); β——损失系数,一般取0.1~0.2; V——喷嘴上升速度(m/min)。

2.2机具设备 2.2.1设备

见“高压旋喷注浆需用设备表”表2.2.1

高压旋喷注浆需用设备表 表2.2.1 序号 设备名称 规 格 XJ-100,SH-30 76型震动钻等 3XB, 3W-6B 3W-7B, 3D2等 主要性能 依工程条件而不同 用 途 旋喷钻孔 1 钻机 2 高压水泵 3 泥浆泵 4 空压机 5 浆液搅拌机 三重管法 泵量60~250L/min 高压水射泵压20~50MPa 流 泵量80~150L/min 三重管法 BW-150,BW-250, 泵压5~7MPa 泥浆注入 SNS-H300型水泥车, 单管、二重泵量150L/min ZJB型高压泵, 管法,泥浆泵压20~30MPa Y型液压泵 注入 二重管、三YV-3/8,ZWY-6/7 风量1~3m3/min 管重法空BH6/7,LGY20-10/7等 风压0.6~0.8MPa 气射流 容量0.8~2m3 制浆 2.2.2专用器具

2.2.2.1单管法

(1)喷管导流器安装在钻杆的顶部,其作用是把静止的高

4

压胶管和旋转的钻杆喷头连接起来,并把高压浆液从胶管送给钻杆、喷头。其技术指标见下表2.2.2.1-(1)。

导流器的技术指标 表2.2.2.1-(1)

最高转数 (r/min) 150 最大工作压力 (MPa) 30.0 最大起重能力 (KN) 20.0 允许通 过介质 水、水泥浆 允许震动 冲击力(kW) 20.0 (2)喷管及喷头

a喷管:可用φ50mm或φ42mm的地质钻杆。

b喷头:形状有圆锥形和平头型,前者适用于地层为透镜体或个别卵石层,后者适用于粘性土或砂性土地层。

c喷嘴:喷头一侧或两侧装1~2个喷嘴,直径1.6~3.5mm,多用硬质合金钢制成。 2.2.2.2二重管法:

(1)二重钻杆:由不同直径的同轴钢管套在一起组成。 (2)二重管导流器。 (3)喷头:形状有圆锥形和平头型,空气间隙为1~2mm,喷头一侧或两侧装1~2个喷嘴,直径2~3mm。 2.2.2.3三管喷射系统

(1)三重注浆管总成:包括三重钻杆、三重管导流器和三重管喷头、喷嘴。 (2)三重钻杆:由三根不同直径的同心钢管套在一起组成。

(3)三重管导流器。

(4)三重喷头:形状有圆锥形和平头型,分单向喷头和双向喷头。

(5)喷嘴:喷头一侧或两侧装1~2个喷嘴,高压水喷嘴直径2~3mm,空气间隙为1~2mm,高压浆液喷嘴直径10 mm(2个喷嘴)或14mm(1个喷嘴)。 2.2.2.4其它器具

5