科普高压喷射注浆加固地基原理及其应用-乐建土木

喷射注浆法加固地基通常分成两个阶段。

第一阶段为成孔阶段，即采用普通的(或专用的)钻机预成孔或者驱动密封良好的喷射管和带有一个或两个横向喷嘴的特制喷射头进行成孔。成孔时采用钻孔的方法，使喷射头达到预定的深度(图10-1)。

第二阶段为喷射加固阶段，即用高压水泥浆(或其他硬化剂)，以通常为15MPa以上的压力，通过喷射管由喷射头上的直径约为 2mm的横向喷嘴向土中喷射。与此同时，钻杆一边旋转，一边向上提升。由于高压细喷射流有强大切削能力，因此喷射的水泥浆一边切削四周土体，一边与之搅拌混合，形成圆柱状的水泥与土混合的加固体，即是目前通常所说的“旋喷”(图10-1)。

有时，根据工程需要，也可形成“片状”加固体，例如隔水帷幕。此时，只要在喷射高压水泥浆时，钻杆只提升，而不旋转，即所谓定向喷射。这种情况下，常常采用一个喷嘴或两个喷嘴进行喷射。

此外，也可只在一个限定的角度范围内(如120°)往复喷射，即所谓“摆喷”。

喷射注浆法的加固半径R和许多因素有关，其中包括喷射压力P、提升速度S、现场土的剪切强度、喷嘴直径d和浆液稠度B等。

Ra=f(P，S，τ，d，B…)

加固范围与喷射压力P、喷嘴直径d成正比，而与提升速度S、土的剪切强度τ和浆液稠度B成反比。

加固强度与单位加固体中的水泥含量、水泥浆稠度和土质有关。单位加固体中的水泥浆含量愈高，喷射的浆液愈稠，则加固强度愈高。此外，在砂性土中的加固强度显然比在软弱黏性土中的加固强度高。

喷射注浆加固是在地基中进行的，四周介质是水和土，因此，虽然钻机嘴处具有很大的喷射压力，衰减仍然很快，切削范围较小。为了扩大喷射注浆的加固范围，又开发了一种将水泥浆与压缩空气同时喷射的方法。即在喷射液体的喷嘴周围，形成一个环状的气体喷射环，当两者同时喷射时，在液体喷射流的周围就形成空气的保护膜。这种喷射方法用在土或液体介质中喷射时，可减少喷射压力的衰减，使之尽可能接近在空气中喷射时的压力衰减率，从而扩大喷射半径。

但是，喷射注浆尚存在着一些有待改进的问题：

(1)施工质量控制受人为的因素较多，尤其在我国质量控制尚不能全部用仪表控制。

(2)设计计算不确定的因素较多，需要设计，施工人员有经验才能取得较好的结果。

(3)质量检验方法有待进一步完善。

此外，由于这种方法适用的范围和用途十分广泛，例如它可以作为提高建筑物地基承载力，又可用于基坑工程土质加固，减小基坑位移，防止涌土或隔水，还可以用于地下管线保护和水利工程中防止管涌等，在土质方面它既可适用于粗颗粒砂砾性土，还可使用于黏性土等各种土质。此外，喷射注浆法本身又可根据工艺的不同分为单管、双管和三管法。由于上述的原因，使得喷射注浆法工程应用表现出很强的“个性”，也就是说尽管有许多工程应用，但是因具体条件、目标各异，并常遇到新的问题。

同时，喷射注浆法由于它自身的特性，与桩基或一些其他的加固方法不同的是，加固的效果常常难以准确的检验和评价。

上述诸多因素使得在喷射注浆加固中，工程经验显得十分突出。喷射注浆法成功的应用，除了要依赖人们对这项技术(包括工艺、材料)准确的掌握之外，还要依赖其工程经验，这种工程经验既包括自身的，也包括国内外他人经验的收集、分析。

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