应用高压喷射注浆工艺

吉林交通科技　Ｎｏ．３　２００６　ＳＣＩＥＮＣＥ　ＡＮＤ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＯＦ　ＪＩＬＩＮ　ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ　Ｔｏｔａｌ　Ｎｏ．１０４　应用高压喷射注浆工艺　李　颖　吉林省公路勘测设计院（长春市　１３００２１）　【内容摘要】介绍高压喷射注浆法、施工工艺、设备机具选型配套。　【关键词】　高压喷射注浆　旋喷注浆　高压喷射注浆法（Ｈｉｇｈ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　Ｊｅｔ　Ｇｒｏｕｔｉｎｇ）是　利用钻机把带有喷嘴的注浆钻进至土层的预定位置　后，以高压设备使浆液或水成为２０ＭＰａ左右的高压　年，长沙黑色冶金设计院等也先后开发上述工艺，并　取名单管双液分喷法。　１．１　单管法　单管旋喷注浆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，　用高压泥浆泵等装置，以２０ＭＰａ左右的压力，把浆　流从喷嘴中喷射出来，冲击破坏土体。同时钻杆以一　定速度渐渐向上提升，将浆液与土粒强制搅拌混　合。浆液凝固后，在土中形成一个固结体（固结体的　形状和喷射流移动方向有关），从而改变松散土层的　力学性质和渗透系数，达到加固质量可靠。主要材料　为水泥，成本较低。加固的形状和质量可根据工程需　要控制，施工简便且进度较快，适宜在狭小场地施工　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　柱状的固结体。　单管双液分喷法主要工序为三步：第一步钻进　成孔达到预定孔深；第二步用带直径１．８～２．３ｒａｍ　喷嘴的钻具置于孔底，以压力２０ＭＰａ以上的高压水　射流，对土体进行喷射切割，由下而上直至距孔口　等优点。还具有增加地基强度，提高地基承载力，止　水防渗，减少支挡建筑土压力，防止砂土液化和降低　土的含水量等多种功能。既可用于工程修建前的地　基加固，也可用于工程竣工之后的托换及加固处理，　因而近年来在国内外得到较快发展。一般分为旋转　喷射（简称旋喷）、定向喷射（简称定喷）和摆动喷射　（简称摆喷）三种形式。其中，旋喷注浆法应用较　广。近年已将高压旋喷注浆广泛用于承载地基改性　处理和已建成的构筑物下面的地基加固和透水层的　０．５ｍ或要求达到的孔段，第三步更换直径较大的喷　嘴（　２．５～３ｍｍ），按上述顺序重新以中压（压力３～　５ＭＰａ）灌注水泥浆等固结浆液，以形成固结体。该法　虽用单管但通过分喷，其固结体直径和承载力等可　以达到二重管的水平。由于其设备机具简单、操作简　便、质量易于控制，因而目前以该法应用最广，且多　用单管双液旋喷。　１．２　二重管法　防渗处理。大量应用于桥梁、房屋等多类构筑物的承　载基础、围护栏；用于名胜古迹等建筑物不均匀沉降　处理，地下遂洞超前防塌软土固结、管棚法施工，用　滑坡治理、隔水防渗方法。　１　高压喷射注浆工艺　高压喷射注浆包括钻孔和注浆两大作业，钻孔　和一般工程地质钻孔相同，注浆则是使固结浆液与　土体拌和的成桩过程。　工艺方面以往使用单管法、二重管法和三重管　法较多。１９８６年冶金部建筑总院曾开发过干喷法一　一使用双通道的二重注浆管。当二重注浆管钻进　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左右压力的浆液，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，最后在土体中形成圆柱状固结体，固　ＤＪＳ工法，可同时喷射水泥、砂和小石子。１９８８　维普资讯 http://www.cqvip.com

总第１０４期　结体的直径明显增加。　１．３　三重管法　李颖：应用高压喷射注浆工艺　２００６年第３期　３　注浆材料　使用分别输送水、气、浆三种介质的三重注浆　目前国内以水泥为主，通常使用４２５号以上普　通硅酸盐纯水泥浆（也有少数用矿渣水泥），水灰比　１：１～１．５：１，水泥浆由搅拌机连续制取，并过筛处理　以防堵塞喷嘴，浆液泵为５０～１３０Ｌ／ｍｉｎ，在地下　水流速快或含有腐蚀性元素、土的含水量或固结体　管。在以高压泵等高压发生装置产生２０ＭＰａ左右的　高压水喷射流的周围，环绕一股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，再另由泥浆泵注入压力为　２～５ＭＰａ的浆液填充，喷嘴作旋喷和提升运动，最后　强度要求高的情况下，则可在水泥中掺加适量的外　便在土中凝固为直径较大的圆柱状固结体。　加剂，以达到速凝、高强、抗冻、耐蚀和浆液不沉　２　注浆工艺参数（如表１）　淀等效果。　近年来灌浆材料如超细水泥、粉煤灰水泥浆材、　表１高压喷射注浆参数表　硅粉水泥浆材等水泥系浆材和化学浆材在品种、质　ｄ——注浆管直径，ｍ　量上发展都很快。化学浆材的研究重视降低浆材毒　ｋ　——填充率，可取０．７５～０．９０　性和对环境的污染。灌浆材料的发展有效地扩大了　Ｈ——旋喷长度，ｍ　灌浆法的应用范围，满足了工程的需要。　Ｂ——损失系数，取０．１～０．２　浆液用量可分别按下两式进行计算，并取　ｋｚ——未旋喷范围土的填充率，可取０．５～０．７５　大值。　ｖ——提升速度，ｍ／ｍｉｎ　（１）体积法公式　ｑ——单位时间喷射浆液量，ｍ　／ｍｉｎ　Ｑ＝　Ｄ　Ｋ１Ｈ（１＋ｐ）＋　ｄ　ｋ２Ｈ　４　高压喷射注浆设备与机具配套　（２）喷量法公式　高压喷射注浆设备与机具主要包括钻孔机械和　Ｑ＝　ｑ（１＋ｐ）　高压喷射注浆设备机具两大部分，国内一般配套情　况如表２所示。　式中：　国内生产高压喷射注浆主要设备机具的厂家和　Ｑ——浆液用量，ｍ　单位有山东泰安黄前水利机械厂、东北工学院、冶金　Ｄ——旋喷固结体直径，ｍ　部建筑总院、长沙探矿机械厂等，一般无成套设备供　维普资讯 http://www.cqvip.com

２００６年第３期　李颖：应用高压喷射注浆工艺　总第１０４期　钻机　…　高压水泵０￣，ＱＰ　－５０　，７６　振动钻，Ｇ可钻孔深　ＳＨ－３　Ｉ３０　２Ａ，ＸＪ一１００或ＸＹ一１００型　～～…　～…．１　００　ｍ　一…　＋　。　＋　。　。　＋　。　＋　。３ＸＢ型，３Ｗ６Ｂ型，３Ｗ７Ｂ型，ＸＺ型　－压力２０～６０ＭＰａ，排　量５０～１５０Ｌ／ｍｉｎ　。　ＮＣ高压泥浆泵Ｓ—Ｈ３００型水泥车，Ｙ一２型及ｚＪＢ　压力２０～６０ＭＰａ，排　３００型量８０～１５０Ｌ／　ｍｉｎ　压力３～７ＭＰａ，排量　８０～１３ＯＬ／ｍｉｎ　泥浆泵　空压机　各种型号　十　风压０．８ＭＰａ，风量３　～５ｍ　／ｍｉｎ　水泥浆　各种型号　搅拌机　单管　普通地质钻杆　容量０．５ｃｍ　／ｍｉｎ　（ｂ４２～５０ｍｍ　＋　＋　＋　＋　二重管　ＴＹ２０１型　三重管　ＴＹ３０１型　高压胶管　钢丝缠绕液压胶管　应，须用户自行配套。　５　高压喷射注浆适用范围　＋　＋　似Ｏ～７５ｍｍ与导流　器配套特制专用　＋７５～９０ｍｍ与导流　器配套特制专用　。　。　＋　＋　＋　＋　４１９～２２ｍｍ，工作压　力３Ｏ～６０ＭＰａ　．　＋　＋　２　张纯洁．水泥固结灌浆在地基处理中的应　＋　３　雷斌．深层搅拌桩软土地基处理施工．西　＋　用．电力建设，１９９５　＋　主要适用于处理淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、　部探矿工程，１９９５　湿陷性黄土、砂土、人工填土和碎石土等地基。可用　于既有建筑和新建筑的地基处理、深基坑侧壁挡土　４　郑巨清等．水泥喷粉桩加固技术在软弱地　基处理中的应用，建筑施工，１９９５　５　史焕湖．地基处理方法的复合应用．华东　公路．１９９７　或挡水、基坑底部加固防止管涌与隆起、坝的加固与　防水帷幕等工程。但对含有较多大粒块石、坚硬粘性　土、大量植物茎基或含过多有机质的土及地下水流　６　李保健．高压喷射注浆施工工艺的改进与　优化，工业建筑，１９９９年（２９）．１１　７　王恩亭．不良地基的处理方法及综合应用．山　东交通科技，２０００　（收稿日期：２００６．２．８）　过大、喷射浆液无法在注浆管周围凝聚的情况下，不　宜采用。　参考资料　１　黄生根等．地基处理与基坑支护工程．中　国地质大学出版社　５５