高壓噴射注漿法

高壓噴射注漿法

高壓旋噴注漿法始創於日本,它是在化學注漿法的基礎上,採用高壓水射流切割技術而發展起來的。高壓噴射注漿就是利用鑽機鑽孔,把帶有噴嘴的注漿管插至土層的預定位置後,以高壓設備使漿液成為20Mpa以上的高壓射流,從噴嘴中噴射出來衝擊破壞土體。部分細小的土料隨著漿液冒出水面,其餘土粒在噴射流的衝擊力,離心力和重力等作用下,與漿液攪拌混合,並按一定的漿土比例有規律地重新排列。漿液凝固後,便在土中形成一個固結體與樁間土一起構成複合地基,從而提高地基承載力,減少地基的變形,達到地基加固的目的。

適用範圍

旋噴注漿法以高壓噴射流直接破壞並加固土體,固結體的質量明顯提高。它既可用於工程新建之前,也可用於工程修建之中,特別是用於工程落成之後,顯示出不損壞建築物的上部結構和不影響運營使用的長處。

特徵

以高壓噴射流直接衝擊破壞土體,漿液與土以半置換或全置換凝固為固結體的高壓噴射注漿法,從施工方法,加固質量到適用範圍,不但與靜壓注漿法有所不同,而且與其他地基處理方法相比,亦有獨到之處。高壓噴射注漿法的主要特徵如下:

施工位置

旋噴施工時,只需在土層中鑽一個孔徑為50mm或30mm的小孔,便可在土中噴射成直徑為0.4~4.0m的固結體,因而能貼近已有建築物基礎建設新建築物。此外能靈活地成型,它既可在鑽孔的全長成柱型固結體,也可僅作其中一段,如在鑽孔的中間任何部位。

固結體形狀

為滿足工程的需要,在旋噴過程中,可調整旋噴速度和提升速度,增減噴射壓力,可更換噴嘴孔徑改變流量,使用固結體成為設計所需要的形狀。

高壓噴射注漿法所形成的固結體形狀與噴射流移動方向有關,一般分為旋轉噴射(簡稱旋噴),定向噴射(簡稱定噴)和擺動噴射(簡稱擺噴)三種形式。

旋噴法施工時,噴嘴一面噴射一面旋轉並提升,固結體呈圓柱狀。主要用於加固地基,提高地基的抗剪強度,改善土的變形性質,也可組成閉合的帷幕,用於阻擋地下水流和治理流沙。旋噴法施工後,在地基中形成的圓柱體稱為旋噴樁。

定噴法施工時,噴嘴一面噴射一面提升,噴射方向固定不變,固結體形如板狀或壁狀。

擺噴法施工時,噴嘴一面噴射一面提升,噴射的方向呈較小角度來回擺動,固結體形如較厚牆狀。

定噴及擺噴兩種方法通常用於基坑防滲,改善地基土的水流性質和穩定邊坡等工程。

垂直和水平噴射

一般情況下,採用在地面進行垂直噴射注漿,而在隧道、礦山井巷工程、地下鐵道等建設中,亦可採用傾斜和水平噴射注漿。

耐久性

在一般的軟弱地基加固中,能預期得到穩定的加固效果並有較好的耐久性能可用於永久性工程。

優點

料源廣闊價格低廉

噴射的漿液是以水泥為主,化學材料為輔。除了在要求速凝超早強時使用化學材料以外,一般的地基工程的使用材料廣闊,一般使用價格低廉的4.25號普通矽酸鹽水泥。若處於地下水流速快或含有腐蝕性元素、土含水量大或固結強度要求高的場合下,則可根據工程需要,在水泥中摻入適量的外加劑,以達到速凝、高強、抗凍、耐蝕和漿液不沉澱等效果。此外,還可以在水泥中加入一定數量的粉煤灰,這不但利用了廢材,又降低了注漿材料的成本。

漿液集中流失較少

噴漿時,除一小部分漿液由於採用的噴射參數不適用等原因,沿著管壁冒出地面外,大部分漿液均聚集在噴射流的破壞範圍內,很少出現於土中流竄到很遠地方的現象。

設備簡單管理方便

高壓噴射注漿全套設備結構緊湊、體積小、機動性強、占地少,能在狹窄和低矮的現場施工。

施工管理簡便,在單管、二重管、三重管噴射過程中,通過對噴射的壓力、吸漿量和冒漿情況的量測,即可間接地了解旋噴的效果和存在的問題,以便及時調整旋噴參數或改變工藝,保重固結質量。在多重噴射時,更可以從螢幕上了解空間形狀和尺寸後再以漿材填充之,施工管理十分有效。 生產安全

高壓設備上有安全閥門或自動停機裝置,當壓力超過規定時,閥門便自動開啟泄漿降壓或自動停機,不會因堵孔升壓造成爆破事故。此外高壓膠管(∮19mm的三層鋼絲裹繞高壓膠管安全使用壓力大40MPa,爆破壓力120MPa)是不易損壞的,只要按規定進行維護管理,可以說是安全的。

無公害

施工時機具的振動很小,噪聲也較低,不會對周圍建築物帶來振動影響及噪聲、公害,更不存在污染水域、毒化飲用水源的問題。

以謝橋煤礦濟河鐵路中橋為例。它是由18個箱形框架組成,由於開採原因,該橋地表處已產生較大的沉陷及不均勻沉陷。為保證鐵路運輸,設計採用一系列加固改造措施,其中,對原橋體進行了在箱型框架結構的垮中加支撐牆的結構加固,但是箱形框架加高后,橋下地基承載力不滿足要求,必須進行加固。在幾種加固方法中,大部分在箱形框架被施工困難,還會大範圍破壞箱形框架橋底版,影響其承載力,故不採用。而高壓旋噴注漿法不僅沒有以上缺點,且加固費用低、施工工藝簡單、施工進度快、施工過程中煤炭運輸可正常進行、加固質量和效果可靠等優點,故採用高壓旋噴樁方案。

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